OBE理念下的嵌入式系统课程评价与考核体系探究

窦亚玲 陈明 蔡美玲 徐鹏飞

摘要：OBE教育理念以学生为本，以成果为目标导向，采用逆向思维的方式进行课程体系建设。近年来，嵌入式系统课程在OBE理念下进行持续性教学改革，不断迭代过程评价与考核体系，主要包括围绕教学过程中的阶段性子任务的完成度进行评价；对项目阶段的成果进行综合评价；对课程全目标完成度进行考核。实践表明，学生对于目标明确、要求清晰的分阶段评价与考核体系接受程度良好，学习积极性显著提升；评价与考核的结果与学生工程能力高低正相关。

关键词：OBE教育理念；嵌入式系统；过程评价；考核体系；工程能力

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）35-0151-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

0 引言

成果导向教育（Outcomes-based Education） 简称OBE，强调教育应将成果和目标作为基本导向，出现于 20 世纪 80 年代美澳的基础教育改革中。1981 年，Spady等人深入研究发现：学生“学到什么”比“学什么”重要。OBE理念因此得到广泛重视与认可，成为欧美国家教育改革的主流理念[1]。工程教育专业认证的核心理念是“成果导向、以学生为中心、持续改进”[2] ，因此，OBE以学生课程学习所取得的成果为教学设计和实施目标与工程教育专业认证理念一致。

嵌入式系統是一门实践程度高的工科专业课程，知行合一。作者在近8年的嵌入式系统课程一线教学实践中，结合技术发展与学科专业特点，对嵌入式系统课程内容进行了不断调整，形成了可持续发展的培养工程能力的课程体系[3]。嵌入式系统的课程教学以“学生为主体”、学生在“做中学”。在OBE理念作用下重构了课程目标、内容、模式等方面内容[3]，2023年进一步构建完善教学过程评价与考核体系，切实提高学生的工程能力和专业素养。

1 OBE理念下嵌入式系统课程过程评价与考核体系的设计

课程评价与考核是OBE理念中的重要环节。在成果为导向的指导思想下关注两个方面：一是客观评价考核“学生是否学到什么，而非学了什么”；二是通过有效的评价考核体系激发促进学生学习的主观能动性，让学生愿意学、积极学、乐于学。接下来，分析传统的评价考核方式的不足，给出不断迭代更新的评价与考核体系的设计。

1.1 传统评价与考核体系的不足与对策

传统的评价考核方式多以课堂考勤、平时作业和期末考试分数作为评价依据，评价方法主要是从学生个体和整体的角度进行定量计算和分析[4]。考勤按次数、作业按等级、期末考试中考核知识点的记忆程度，这些简单的考核很难检验学生的真实水平和能力。一个卷面成绩高的学生，不一定就是程序实践能力强的。一个实践能力强的学生可能不擅长记忆书本知识点，低分对他提升能力有消极作用，不利于激发学生学习积极性。简单的“算分”不能反映学生学习成果的真实情况，导致评价指标与能力脱节，与导出成果脱钩。

OBE 理念下对课程教学实践探究，对学生基本知识、工程能力和专业素养进行综合考量[4]。在嵌入式系统课程中，取消考勤计分，引入过程评价，在过程评价中包括课程作业、分项实验、项目实训、项目答辩四个部分，其中课程作业、分项实验与课程模块一一对应，以个人为评价单位；项目实训、项目答辩是课程模块的综合应用能力评估，以小组为评价单位；最后是期末闭卷考试考核，考核内容与课程目标契合，题型为综合设计分析题。OBE 理念下课程体系是以成果产出为导向，课程目标与能力对应，评价与考核是衡量成果产出的重要环节，图1给出嵌入式系统课程评价与考核体系示意图。

1.2 嵌入式系统课程过程评价体系

OBE 理念是采用逆向思维的方式构建课程体系，过程评价体系的设计与课程模块对应。表1中给出课程模块与过程评价中课堂作业和分项实验的对应关系和评价要点，编号KB表示课程基本模块，重要程度与难易程度是针对课程考核给出的参考值，“+”的数量表示程度，数量越多程度越深[3]。表1给出课程模块与过程评价中课程作业和分项实验的评价要点。

KB_1：教学在实训教室进行，作业1现时提交，学生通过实训平台即时发送，教师也可以在平台上随机查看。作业2需要学生运用所学查询资料完成，定时提交在QQ课程群内，通常时间不超过下一次上课前。

KB_2：作业3在Keil5工程中编写ARM汇编启动代码，现时提交，运行结果截屏。采用“做中学”的方式学习ARM通用指令，完成作业4的汇编语言编程任务，课后1～2天定时提交。利用C语言与汇编语言混合编程的方法完成作业5的综合编程任务，延时提交，一般设定为KB_2部分课程结束后1周。KB_1、KB_2的过程评价集中在五次作业中，定时和延时提交均在课程QQ群内，同学间互评，点赞与下载量会在一定程度上考量。

KB_3：GPIO固件库编程是课程最基础重要的模块，实验2功能实现要求录制视频，代码按照工程代码规范编写执行，教师逐一检验纠错。

KB_4：实验3的评价要点包括两点：一是外部中断初始化编写流程的正确性，二是外部中断响应函数编写的规范与正确性。

KB_5：实验4的评价要点是SYSTICK中断的实验原理如何编程实现。实验5评价要点是时基单元、输出通道的初始化编程。

KB_6：实验6将实验2-5综合起来，评价要点是通过串口助手小工具实现PC机给开发板发字符命令定时启动流水灯、蜂鸣器。学生需要具备知识整合能力，知识的前后连贯和系统性。

2020-2022年评价考核体系中的总分100分，其中过程评价40分，考试考核60分[3]。2023年春季引入项目实训与项目答辩之后，课程作业和分项实验在整个过程评价中占比从50%降到25%，在整个评价考核体系中的权重从0.2降到0.1。表2给出项目实训与项目答辩在过程评价中的要点。

2023年春季将课程可选（KS） 模板[3]置换成12学时的智能小车项目实训，集中在连续的时间段，如周六，周日限时完成。学生以小组为单位，每组2-3人，配小车1、电机模块1、蓝牙模块1、红外对管2-4，控制块1，杜邦线、螺丝若干。学生根据功能要求自主阅读器件手册、组装小车、安装模块、建立工程编写代码完成调试。

项目答辩4学时，答辩评委由主讲教师和第三方一起承担，第三方可以是校企合作的企业方工程师或专业相关的校友，這个环节实行教评适当分离。项目实训在过程评价中占25%，权重0.1，以小组为评价单位。项目答辩占比25%，权重0.1，小组成员按贡献分别计分。

1.3 嵌入式系统课程考试考核体系

“期末考试考核”在嵌入式系统课程的教学中一直在改进：考试的权重从最初的0.8到0.7再降到0.6，逐年下降；考试的内容题型也在发生改变：在OBE理念下，贯彻新工科的培养方针，考试内容与课程目标对应，考试题型均为综合设计分析题。表3给出2023春季考试考核要点与课程教学、过程评价的对应关系，其中占比是该部分在考试考核部分的比例，权重是在整个体系中的比重。具体措施上有如下两个特色：

其一，试卷中列出相关函数的标准模板和相关参数。只要学生深入理解原理，在课程学习过程中独立完成作业，在分项实验中完成实验并撰写实验报告，在项目实训中调试了代码，经过了三番五次的训练强化，那么在考核中，学生就可以准确高效完成程序编写、补全题项的考核。

其二，程序改错来源于学生在实践中的错误，如GPIO分组、引脚编号、模式错误、响应函数名称错误等，实践中的程序排错对应在试卷上的代码改错。

2 OBE理念下过程评价与考核体系的实施与成效

OBE理念下学生处于中心环节[5]，主体地位；教师是整个学习产出过程中主导者、引领与推动者。教师通过前置的综合分析，对学生需要达到的产出成果逆向推导，设定的课程目标对应新工科人才培养的毕业要求。并在实际教学过程中持续、动态、多元化地进行评价与考核，合理地分阶段、分层次安排评价周期、考核指标与占比权重，渐进式达到成果导出的最好状态。合理有效的评价与考核体系的实施会持续激发学生的学习积极性与主动性。下面给出了实施过程中的主要要素：

①学期开始前将过程评价、考试考核的实施细节与具体要求在课程群中发布，并在第一堂课上申明重要性，答疑解惑。

②课程作业、分项实验、项目实训、项目答辩是随着课程教学进程分阶段进行的，时间上不会冲突。

③课程作业强调时效性，作业1、作业3就是课堂内即时完成，完成即发布；作业2、作业4是限定完成时间，早发布早关注。课程内点赞、下载量都会成为评价的潜在考量指标。

④分项实验如同实验日志，鼓励学生边做边记录，更鼓励学生完成之后持续反思，补充完善，实验报告提交时间延长到期末考试前，实验报告等同为一份学习总结资料。

⑤项目实训是集中在12学时内持续完成的，统计2023年春季5个班级260+人次的数据，最短耗时8小时，最长耗时16小时，预设12学时是合理的。

⑥项目答辩的教评适当分离，有利于提升评价的公平性和提高学生的重视程度。要求参与答辩的小组成员分工明确，团结协作；突出代码规范，强调工程能力。

⑦专业班级的层次不同，试卷就不同，时间120分钟，闭卷形式。

在整个体系中，过程评价与考试考核贯穿整个课程教学中，实施中教师发挥了观察与陪伴的作用。在项目实训中，教师的陪伴对最后完成的小组学生的激励作用是很大的。课程结束后对2023年春季学期中软件工程、计算机师范、计算机非师范3个专业5个班级累计260+学生的考评结果与问卷反馈做了统计分析，陈述如下：

①全学期满勤率98%，学习者的主动性，积极性被激发：80%学生表示对嵌入式系统产生兴趣；30%学生用了“很喜欢”的字样；60%学生自主对智能小车在产业界的进一步应用做了调研，并在项目PPT中做了陈述。

②课程目标明确，通过不同层次不同阶段不同形式评价考核，成果导向容易落地实现。软件工程通过率98.4%，免费师范班通过率92.6%，其他3个班通过率100%，优秀率超过25%。

③比较分析过程评价与考试考核的分数，发现两大类分数呈现正相关。即过程实践优秀者，考试考核分值高。

④项目答辩教评适当分离，来自企业的工程师会按照工程要求考核，对学生而言是压力也是动力。

⑤答辩过程中多组学生谈及实践细节严重超时，学生对于实践中的心得体会有很强的表达欲望。

⑥96%学生认为嵌入式系统课程过程评价和考试考核的体系合理可行，认可多元化评价考核模式。

3 结论

OBE理念下重视学生学习成果，以成果为导向，采用逆向思维的方式构建课程目标内容，重构过程评价和考试考核体系，嵌入式系统教学呈现动态可持续性发展的趋势。该体系进一步激发学生的专业认同感，学习主观能动性，实际中切实提升了学生工程能力与专业素养。

参考文献：

[1] 杨焱.基于OBE-CDIO模式的“数据结构” 课程教学改革探索[J].西部素质教育，2023，9（10）：157-160.

[2] 熊斐.基于OBE理念的“Java语言程序设计” 课程教学改革研究[J].科技风，2023（15）：109-111.

[3] 窦亚玲，刘金平.以工程能力培养为导向的嵌入式系统课程教学[J].科教导刊，2021（25）：140-142.

[4] 姜振凤，黄婕.基于OBE的数据结构课程考核评价体系设计与实践[J].计算机教育，2020（9）：123-127，132.

[5] 李彩红，黄军杰，李旸园，等.“OBE+课程思政” 背景下C语言程序设计课程教学改革实践研究[J].电脑知识与技术，2023，19（9）：154-157.

【通联编辑：王 力】