基于工程教育认证的智能终端应用开发课程教学探索

王飞飞，谢丽明，胡海峰，孙泽军

（平顶山学院，河南 平顶山）

工程教育认证是工程教育的基本质量要求，其核心在于工科专业学生在知识、能力、素质方面达到行业认可的标准与要求。2016年，我国加入《华盛顿协议》，为了提高工程教育质量，实现与国际接轨，越来越多的院校与专业加入到工程教育认证行列[1-3]。工程教育专业认证强调的是以学生为中心、成果导向、持续改进的理念，以学生为中心的关键在于学生是学习的主体，教师在教学过程中起到以引导为主，教学设计与过程围绕学生能力素质培养，以学生取得的学习成果为目标，培养学生运用所学知识解决实际工程问题的能力；建立持续改进机制，对课程教学效果进行常态性评估，及时解决存在的问题与不足[4-6]。目前我院物联网工程专业正在进行工程教育认证的申报工作，智能终端应用开发课程作为该专业的核心课程，是实践性教学的重要环节，工程教育专业认证背景下，该课程的性质没有改变，但是在原有课程知识基础上所承载的内容与对学生的要求不同，在知识的基础上需要兼顾学生的思维能力、分析解决问题能力、环境社会、个人素质等方面的培养，该课程教学工作的开展影响到毕业要求的达成。

一 课程现状分析

智能终端应用开发课程是物联网工程专业的一门核心课程，以前的教学过程中，理论与实践分开，教师的教与学处于分离状态，教师授课前没有充分进行学情分析，课堂以单方面传授知识为主，知识讲授过程中学生只是被动地接收，缺乏师生间的互动，学生分析思考的时间少，从而导致接收的知识不等于讲授的知识；缺乏工程型的案例与问题，实践效果不好；期末考核以纸质试卷的方式进行，作为一门程序设计课程，该方式不能真正反映学生的实际知识掌握与实践能力情况，并且所学知识偏重理论，与实际存在脱节现象，严重影响后续课程的开展。因此需要深刻把握成果导向、以学生为中心和持续改进的理念，进行课程改革和教学资源建设，改变传统的教育理念、教学方式与教学内容，在实际的教学活动中，教师除了专业知识之外，还需注重人文素质方面的教育，让教师的教与学生的学真正实现统一。

二 课程改革探索

（一） 改革思路

教学是教师的教和学生的学所组成的一种人才培养活动，是实现教育目标的主要途径，通过教学，教师有目的、有计划、有组织地引导学生学习和掌握文化专业知识与技能，促进学生素质的提高，成为社会所需要的人；在整个教学过程中，教学计划、教学方法、组织形式等因素的合理程度是影响教学质量的重要因素。在目前的教学理念中，成果导向教育（Outcomes-Based Education，OBE）是以学生预期学习结果--课程目标为中心来组织、实施和评价的一种教育思想，其核心体现在学生对于课程的预期学习结果方面，在成果导向教育的过程中，既要体现现在教育的要求，又要满足未来社会需要，强调了能力培训与能力训练的重要性。随着工程教育认证的发展，美国工程教育认证协会全面接受了OBE的理念，因此在工程教育认证前提下在智能终端应用开发课程中融入OBE理念，进行课程改革与课程资源建设，提高学生的知识、素养、能力，具有十分重要的意义。

（二） 课程目标的确立

首先基于工程教育专业认证理念，结合专业实际，确定物联网工程专业毕业要求12条及其对应子指标点，根据智能终端应用开发的课程性质与内容，确定其对应指标点为3.2、4.2、5.3，其内容分别为能够根据设计目标给出满足特定需求和约束条件的设计方案，按照设计方法与开发流程设计功能模块与系统，用图纸、文档或实物等形式进行呈现，并在设计环节中体现创新意识；能够基于相关原理并采用科学方法对物联网领域复杂工程问题中的软件、硬件、模块、系统制定实验方案；能够依据学习目标或任务，运用适当的软硬件开发技术、开发平台等物联网工程领域的现代工具，模拟与预测该领域的复杂工程问题，并能够分析其局限性。

然后根据对应毕业要求，制定课程目标，描述课程每个知识单元和能力项的学习结果，即课程培养目标实现后学生应该具备的表现，将传统教学中教师角度转变为学生角度、以内容为本转变为结果为本，结合毕业要求指标点，以布鲁姆教育目标分类法为基础描述学生在学完本课程后应具有的能力，明确学生学习智能终端应用开发课程之后，在知识、能力与素质方面应有的体现。最后确定本课程的具体目标为：掌握Android开发的基础语法与用户界面设计知识，能够利用所学开发用户界面程序；掌握异常处理与多线程，开发应用程序时考虑各种可能发生的异常情况，使程序具有较强的容错能力；掌握图形、音频视频多媒体处理相关知识，具有分析能力以及程序设计能力，能够运用后台服务与系统服务技术进行程序开发。掌握数据存储、网络通信的工作原理和相关知识，能够运用Android软件开发知识进行程序实现，在应用程序中实现数据管理和网络通信功能。在以上知识能力培养基础上，同时使学生具备应用Android相关知识解决复杂物联网工程问题的能力，良好的语言表达和文字组织能力，能够综合运用所学软件开发知识与同学协作完成程序开发任务。

（三） 课程内容的设置与实施

与以往的理论实践分开的课时安排不同，该课程采用理论实践一体化的授课方式，课程具体知识点与实际应用案例相结合，课程内容主要分为八个模块：Android开发环境搭建与简单程序创建；Java程序编写；Android用户界面设计；多用户界面程序设计与实现；程序实现中的异常处理与多线程；音频、视频播放与图片显示App；后台服务与系统服务在程序中的应用；数据存储方式与应用；Android程序开发中的网络通信。在教学实施过程中，主要借鉴BOPPPS教学模式，教师的教与学生的学、实践有机结合。课前通过教学平台发布问题，学生对问题进行思考，并对发布的资料进行预习；课堂开始以案例引入的方式引导学生对本节课程内容进行思考，从而引出本节课的学习目标；通过针对性地提问使学生聚焦学习内容并了解学生对于前面知识的掌握情况；然后以参与式学习的形式进行知识讲解与案例实现，提高学生的参与度与理论融入实践的能力；本节知识内容完成后通过布置相关习题与其完成度了解学生本节课知识的完成度；最后对本节课程所学内容进行总结，在既定课后作业的基础上有针对地布置拔高性习题、预告下节课内容，以让学生进行巩固练习与预习。

本课程教学贯彻“以学生为中心”的教学思想，采用“互动、开放、演示、实例训练”等课堂教学形式，具体以讲授为主，实验教学为辅，结合自学和网络在线开放课程，教师采用启发式、案例式的教学方法，依据基于项目的实际问题，培养学生Android应用程序的设计、实现等能力，提高学生有效实现物联网领域复杂工程问题解决方案能力，促进课程目标的达成。

（四） 教学中融入思政元素

在工程教育专业认证中，强调的是培养学生解决复杂工程问题的能力，要求学生能够在掌握基础数理、自然科学知识的基础上，能够对问题进行分析、研究，进而设计与开发解决方案，在此过程中，注意在专业知识学习的同时引导学生的人文素质的养成，形成良好的学习习惯，具有正确的人生观与价值观。立德树人，工程认证下的课堂教学，除了教会学生课程知识内容，还需要长时间潜移默化地培养学生安全法规、团队合作、沟通交流、终身学习等非技术能力，同时结合行业经典事例与发展前景将核心价值观、探索精神自然地融入其中，培养学生的诚信、敬业等精神，增强责任心与使命感[7-9]。

在本课程的理论与实践教学中，引进行业资源案例与前沿知识，例如华为的鸿蒙系统，在知识讲授中培养学生的爱国精神；在实践环节，为学生组建小组，分配任务，引导学生分组讨论、团队合作制定方案、独自完成某一模块任务，进而能用语言或文档进行表达与描述，培养学生的团队意识与沟通交流能力。

对工程教育专业认证的毕业要求12条进行分析，在5条技术要求中，可以将思政内容融入其中，而对于7条非技术要求，则可以作为课程思政内容的一部分，在课堂教学中得到体现，因此，工程教育专业认证并非与课程思政是独立的两部分，而是可以相互融合，并且能够更好地为人才培养质量的提升服务。

（五） 考核方式

确定课程考核结构、考核细则与考核评估标准，课程考核由作业、实验与课程设计项目构成，在考核细则中各组成项都要体现出对课程目标与毕业要求的支撑，课程考核评估标准中，根据各项所对应的课程目标是否与期望一致进行评估。根据每项课程目标的达成途径，以及评价每项课程目标实现情况的需要，确定相应的考核方式和不同考核方式在每项课程目标评价中所占比例，根据每种考核方式在课程目标评价所占比例，本课程的学生成绩构成参考比例：作业10%，实验报告30%，期末考核60%。

作业（占10%）：包括课堂考核、课后作业。其中课堂考核采取学习软件随堂测试情况评定，课后作业根据作业内容的正确性及规范性评定。

实验（占30%）：主要考核学生对实验项目的分析设计能力、编程实践能力，根据实验内容的设计思路与完成度进行评定。

期末考核（占60%）：采用课程设计形式，主要考核学生对于Android开发软件知识的掌握程度与开发实际项目的设计时的分析能力以及程序设计能力，能够综合运用所学软件开发知识根据需要开发合适的运行程序。项目完成过程中能够与同学进行交流、相互协作完成程序开发任务，设计报告书写内容完整，术语表达正确，文字组织能力好。

课程考核对学生专业核心知识的掌握情况、运用理论知识解决复杂软件工程问题的能力、文字组织、沟通交流与团队协作能力进行考查，支持课程目标的要求，全面反映本课程对本专业毕业要求达成情况的支撑关系。

三 实施效果

将该模式在我院2017级物联网工程专业1、2班中进行实施，取得了一定成效，学生的课程目标总体达成情况如图1所示：

由图1可知，学生课程目标1、2、3的达成度分别为0.86、0.85、0.82，目标平均值0.84，说明学生已经达到智能终端应用开发的课程目标，但是目标3低于平均值0.02。

图1 智能终端应用开发课程目标总体达成情况

将所有数据进行统计比较，进而对全体学生的个体达成情况进行分析，发现多数学生的课程目标1、2、3达成情况评价值位于0.75～0.85之间，能够达到预期的学习目标。但学生个体的课程目标达成值相差较大，其中最高为0.93，最低仅为0.15。课程目标1达成度低于0.60为3人，课程目标2与课程目标3达成度低于0.60均为4人。分析其原因在于：学生对于简单的知识重视程度不够，对于复杂的知识存在畏难心理，加之个别学生对本门课程的先修课程面向对象程序设计（Java语言）的基础比较薄弱，造成后续课程学习困难，出现不听讲、不做不交作业的情况。而老师没有及时关注学生的学习动态，对学生进行有效地持续跟踪引导管理，对实验课堂的管控不严格，导致了个别学生的达成情况极差。

针对这种情况，对于本届学生需要扩充线上资源，完善知识内容，利用网络线上平台，强化该部分知识库的建设，督促学生课余时间采用线上学习，对前期知识进行查漏补缺；并将这些学生情况及时反映到学院，启动学业预警机制，通过学业指导教师对其全面进行帮扶。对下一届学生改变教学方法，多结合真实应用构建开发案例，培养学生解决问题和应用开发的能力；实验课加强对实验教学的管控，如采用PBL分组、组内互助等方式，引导学生协作而又独立地完成作业与实验，提高学生学习兴趣，同时结合线上平台加强平时学习的过程管理，多与学生进行沟通交流，引导学生自主地去学习，对出现的问题进行及时解决。

四 结语

结合工程教育认证理念，智能终端应用开发课程坚持“以学生为主体，教师为主导”的教学理念，课程教学由教师的“教”转为学生的“学”，改变传统课程过于注重知识传授的倾向，采用理论实践一体化的教学方式，通过“讲授、互动、讨论、实践”的课堂形式，提高学生解决复杂工程问题的能力，达到课程目标的要求。教学过程中理论知识与实际案例相结合，启发式地引导学生对学习内容的思考，深化对知识的理解，掌握明确的学习方向，从而有效参与到学习中来。