基于OBE理念的计算机专业课教学方法探索与实践

张永安

［摘 要］随着工程教育专业认证工作的推广，高校的教学方式也正在发生巨大转变。以学生为中心、成果为导向的教育理念，正在逐步取代传统的教学方式。文章以内蒙古农业大学计算机科学与技术专业在工程教育专业认证过程中的教学改革与实践为例，阐述了嵌入式系统开发课程从课程目标、教学内容、考核方式等方面出发，以培养“解决复杂问题”“构建复杂系统”能力为目标的教学改革与实践探索。该课程经过连续两届学生的教学实践和不断改进，已取得良好的教学效果。

［关键词］OBE理念；教学改革；计算机；工程教育专业认证

［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）14-0051-03

2016年6月我国正式加入《华盛顿协议》，成为正式成员之一。截至2021年底，全国已有288所普通高等学校的1977个专业通过了工程教育认证，这意味着我国的教育制度正逐步与国际接轨。加入工程教育专业认证是我国教育走向世界的需求，是当前高等教育面临的一项重要挑战。计算机类专业在工科专业中通过认证的数量仅次于机械类，截至2021年底，已有199个专业通过了工程教育专业认证[1]。

针对工程教育认证的“以学生为中心，以成果为导向、以能力发展为目标”的教育理念，现有教学体系需要做出一定的调整和改变，各高校也对此进行了积极的探索与实践。大连东软信息学院的曹新基于OBE（Outcome?Based Education）模式对单片机课程进行了混合式教学改革，知识目标三年内由62%提升到75%[2]；桂林航天工业学院的饶雪峰等对计算机组成原理课程进行了以产出为导向的教学改革，提升了课程对专业培养的支撑度[3]；晋中学院的张俊瑞等则构建了以学生为中心的互动课堂，极大地提升了学生学习的主动性和积极性[4]；陈道群等基于产出导向的理念对计算机基础课程进行了教学改进，在原有考核题目的基础上提高了学生的通过率，取得了较好的教学效果[5]；刘海燕等对计算机网络课程基于OBE理念的改革，使学生的实践能力和创新能力得到了提高[6]；还有张谦、宋涛、罗卫敏等人，对所授课程基于OBE的教学思维进行了改进，均获得了良好的教学效果[7-9]。从以上教学改革的实践结果可以看出，基于OBE理念的教学模式对当前高校的计算机专业课教学质量的提升具有重要作用。

本文从我校计算机科学与技术专业的培养目标出发，对嵌入式系统开发课程的教学模式、课程目标、考核方式等多个方面基于OBE理念进行了积极的改革与探索。

一、课程目标制定

嵌入式技术为我院计算机科学与技术专业的专业方向。嵌入式系统开发课程类别为专业核心课，具有综合性、实践性强的特点。综合性强是指本课程所需专业知识较多，先修课包括嵌入式基础、嵌入式体系结构、操作系统原理、C语言程序设计、单片机与接口技术、模拟与数字电路等课程。实践性强是指课程内容包括嵌入式Linux系统定制、操作系统线程编程、驱动开发等内容，这些内容都需要学生具备较强的实践动手能力以及扎实的程序设计能力。课程目标的制定，首先需契合课程特点，进而拓展到对毕业要求指标点的支撑，从学生目标岗位的需求出发，以培养学生解决复杂工程问题的能力为导向。基于以上课程特征，结合课程定位，制定课程目标如表1所示。

从表1中可看出，本课程可支撑毕业要求中对复杂工程问题研究方案的选择、计算机应用系统的构建能力、嵌入式产品对环境和可持续发展的影响以及工程师的社会责任等。课程目标的制定符合课程特点，且对毕业要求的支撑强度的选择合理。

二、教学设计与实施

本课程以学生掌握嵌入式系统定制、嵌入式系统软件开发以及运用嵌入式技术解决复杂工程问题为教学目标，以反向设计的思路对整个教学过程进行设计，即以最终产出为目标，设计教学过程的各个环节。在教学实施过程中，为了夯实学生实践能力，所有授课均在机房进行，做到人手一台计算机，达到学生与教授授课同步实操的目的。同时以我校网络教学平台为载体，将线上教学手段和传统线下课堂教学相结合，围绕课前预习、课中实操和课后巩固三个教学环节，设计出一套混合式课堂教学模式，具体实施过程如表2所示。

本课程授课方式还是以教师授课为主，線上学习和课后巩固为辅。整体教学过程并未增加教学环节，主要原因是在以往的实践教学过程中发现，太多的教学环节设计，不仅增加了教师和学生的负担，而且对于学生整体知识的掌握没有起到应有的作用，因此在经过几轮的教学实践后，选择以上教学过程，并在实践教学中取得了较好的教学效果。

三、课程考核方案

由于OBE的理念是以成果为导向的，对于学生学习成果的考核就成为教学体系中重要的一环。考核方式采用过程性和期末考试相结合的方式，总成绩=作业（10%）+平时成绩（20%）+期末笔试成绩（70%）。教学过程中布置2次以上的作业，考查学生对嵌入式概念、主要产品、当前主流技术、工程师职业道德的把握，以及了解嵌入式产品对社会、环境、可持续发展的影响，这些主要由学生自主查阅资料完成。平时成绩由学生阶段性知识点的线上测试构成，主要考查学生的阶段性学习成果和课堂听课状况，根据工程认证要求，我们摒弃了以往的出勤考核，主要原因是出勤状况难以反映出学生的学习状况。期末考试采用笔试闭卷考试的方式，主要考核学生对课程主要知识点和重难点内容的掌握程度和对专业复杂工程问题的解决能力。表3为考核方式与课程目标之间权重分配情况。

按照以上授课方式以及考核方法，2018级和2019级计算机科学与技术专业学生的总体课程目标达成度分别为85%和88%，较以往提升8%以上。

四、课程思政内容的融入

根据嵌入式系统开发课程的主要内容，在授课过程中要穿插思政内容元素，做到润物无声，既要起到培养学生爱国热情、敬业精神等方面的作用，又要激励学生对课程学习的兴趣和热情。如在嵌入式主流产品介绍过程中，增加我国嵌入式产品（如华为产品）当前的发展状况，引起学生的民族自豪感，同时也要看到我国在嵌入式产品发展过程中受到的制约，激发学生的学习斗志，为国家的强大而努力学习。在系统定制过程中，让学生看到我们和发达国家之间的技术差距；在驱动开发过程中，融入行业规范与职业道德方面的内容。

五、教学监督与课程持续改进

教学监督是教学质量保障的重要环节。本专业从培养计划的制定，到最终的课程考核，都引入了严格的监督机制，这也是工程教育专业认证中重要的一环。整个教学过程配套监督机制如表4所示。

以上全过程的教学监督，对本专业的教学质量的保障和教学效果的提升起到了决定性的作用。在教学监督过程中，根据出现的问题，尤其是教学总结中关于课程目标达成度的计算结果，对照上一学年的计算结果，提出本课程后续在教学方法、课程设计、项目内容、难易程度等方面的持续改进意见，用于指导下一轮教学的实施。

六、结论

本文从我院计算机科学与技术专业在工程教育专业认证过程中的教学改革出发，以嵌入式系统开发课程为例，介绍了与专业认证对接的教学设计过程。通过“以学生为中心，以成果为导向，以持续改进为重点”的教育理念引导，设计出一套线上、线下多资源混合式教学方案，在实施过程中，不仅有效地调动了学生的学习积极性，而且在教学目标的达成度上获得了明显的提升。在后续的教学过程中，将持续、深入地进行教学改进，在夯实当前教学成果的同时，进一步探索以成果为导向的改革方案和教学手段。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 教育部高等教育教学评估中心.教育部公布已通过工程教育认证的普通高等学校本科专业名单[EB/OL].（2022-07-05）[2022-12-01].https：//heec.cahe.edu.cn.

[2] 曹新.基于OBE-SC的單片机课程混合式教学改革[J].计算机教育，2022（1）：106-110.

[3] 饶雪峰，张亚红，陈艳.OBE理念下面向应用型人才培养的“计算机组成原理”教学改革[J].西部素质教育，2021，7（24）：132-134.

[4] 张俊瑞，王秀华.构建OBE理念下“以学生为中心”的互动课堂：以计算机组成原理为例[J].计算机时代，2022（6）：93-96.

[5] 陈道群，周向阳，彭文艺，等.基于OBE的计算机技术基础教学改革[J].大学教育，2022（2）：119-121.

[6] 刘海燕，陈颖颖，李红领.基于OBE的计算机网络课程教学改革研究[J].信息系统工程，2022（10）：141-144.

[7] 张谦，纪少琪，邬依林，等.结合OBE的计算机组成原理混合式教学改革实践[J].电脑知识与技术，2022，18（23）：171-174.

[8] 宋涛，王志强，张静.基于OBE视角的新工科专业计算机网络课程实践教学改革探究[J].电脑知识与技术，2022，18（20）：173-175.

[9] 罗卫敏，吴元斌，刘雨露.基于OBE培养计算思维能力的实践探索：以“大学计算机基础”课程实验教学为例[J].科技风，2021（36）：121-123.

［责任编辑：雷 艳］