基于OBE理念的微机原理与接口技术课程教学改革探索

关键词：成果导向教育；微机原理与接口技术；混合式教学；自主学习；动手实践；创新思维

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2025）03-0124-03 开放科学（资源服务） 标识码（OSID） ：

0引言

随着习近平总书记提出“加快发展新质生产力”政策，高校的人才培养目标面临更高要求。当前，各高校亟需培养具有卓越创新能力的拔尖人才[1-3]，尤其是应用型本科高校，需要紧密结合科技发展与社会需求，以企业需求为导向，设置专业并制定人才培养目标。随着人工智能技术的迅猛发展，现代企业迫切需要大量掌握人工智能技术和自动控制技术的技能型人才，这要求高校在人才培养中更加注重学生综合能力的培养，将培养目标从“以知识为主”转向“以能力为先”。

微机原理与接口技术课程作为自动化专业学生的一门专业基础课程，为了培养与企业需求高度吻合的技能型人才，在授课过程中需要重点关注学生动手实践能力和综合设计能力的培养。然而，该课程授课内容不仅涵盖微处理器的底层硬件组成原理，还包括软件程序设计。在课时不断缩减的情况下，若继续沿用以往的授课方式，难以达到培养目标要求。因此，对该课程进行教学改革引起了国内众多研究者的关注。例如：张少泽调整了该课程的考核方式，强调增强学生的过程性评价[4]；曹婷等人针对课程的实验教学提出了新的思路，增加了综合性实验及创新思维实验[5]；马义德等人从教学模式入手，构建了线上线下混合式教学模式[6]；曹大伟等人[7]和崔永利等人[8]则在教学理念上进行了创新，提出了基于OBE理念的课程改革方案；朱飒爽等人[9]采用EMU8086软件对课程的数据寻址方式进行实例讲解，直观展示了微机底层指令的地址；董寅雪从学生的实验环境方面进行了突破，构建了一个虚拟实验平台，该平台采用C++语言搭建内核，Java语言构建平台界面[10]；张佳明等人[11]利用Proteus仿真软件平台设计了基于电压报警系统的项目式实验设计；程和生等人[12]通过虚拟平台增加了学生的实践预习环节，将实验以可视化方式呈现给学生。

然而，由于生源质量及其他因素的限制，上述教学改革方式并不一定完全适应本校学生的实际情况。因此，本文在对学生进行充分学情分析的基础上，以茅台学院酿酒工程自动化系自动化专业开设的微机原理与接口技术课程为例，开展教学改革探索，以提升学生的三大能力——“自主学习能力”“动手实践能力”及“创新思维能力”为目标，秉承OBE理念的成果导向教育，以学生为中心，聚焦学生的学习过程，关注学生学习成果的产出。本文对该课程进行了为期2年的教学改革探索与实践，从学生的成绩、实践应用及思维开发等方面来看，取得了良好的改革效果。

1 微机原理与接口技术课程现状

1.1 教学内容缺乏创新

传统授课的教学内容通常局限于教材，而该课程的教材内容较多，既涵盖了晦涩难懂的微机底层抽象性原理，又包括难学、难理解、难记忆的汇编程序设计，部分内容还涉及逻辑思维要求较高的C语言程序设计。整体教学知识点虽然丰富，但呈现方式较为枯燥，学生在学习时难以串联各知识点，导致普遍认为课程难度较高、学习兴趣不高。

1.2 教学目标聚焦考试结果

在传统教学过程中，教学目标往往集中于学生的考试成绩，而忽视了对学生学习过程的关注。这种教学模式对学生的自主学习能力、动手实践能力及创新思维能力的培养不足，导致部分学生平时缺乏认真学习的动力，通常在期末考试前用一至两周集中复习考试题库或者通过投机方法应付考试。这种现象不仅使学生缺乏系统训练和全面发展，还让他们对自身掌握课程内容产生错误认知，毕业时无法满足社会需求，形成“毕业即失业”的问题。

1.3 实验教学综合性不足

在传统实验教学中，大部分高校采用TD-PITE实验箱，该实验箱出厂时已经封装好硬件电路。学生仅需在实验箱上进行简单的线路连接，然后编写程序即可完成实验。这种方式导致学生难以从硬件底层深入学习电路设计，面对综合性设计实验时常难以顺利开展，而学生创新思维能力的培养也因此受到限制。此外，由于实验箱固定在实验室内供学生使用，在教学过程中容易出现设备损坏、线头断裂、线路及插孔接触不良等问题，实验教学环境相对薄弱。这种情况不仅限制了学生随时随地开展实验的可能性，也对其综合性能力的培养产生了一定影响。

2 课程教学改革

2.1 改革思路

针对上述微机原理与接口技术课程存在的问题，本次教学改革以提升学生的自主学习能力、动手实践能力以及创新思维能力为目标，秉承OBE教学理念，坚持以学生为中心，聚焦学生学习过程，并以成果产出为导向，构建了一个线上线下、“课内+课外”“虚拟+ 现实”相结合的混合式教学改革模式。该模式深度融合课内外教学内容，紧密结合虚拟实验与现实实验教学，并与企业需求高度吻合。具体的混合式教学改革思路如图1所示。

2.2 具体改革措施

1） 优化教学内容与方法

在教学内容上，摒弃陈旧的教材知识，积极引入前沿的计算机技术，以拓宽学生视野并激发学习兴趣。例如，在课堂中融入量子计算机、生物计算机、华为鲲鹏处理器、人工智能大模型技术等前沿知识；在实验教学中，围绕“蓝桥杯”“全国大学生电子设计大赛”“中国机器人及人工智能大赛”等竞赛内容，设计实验任务，引导学生兴趣，鼓励参赛，并全面培养学生的自主学习能力、动手实践能力和创新思维能力。

在教学方法上，采用多样化教学方式。

① 利用学习通、中国大学、雨课堂等线上平台，开展线上线下混合式教学，结合国内高校精品课程和在线资源，让学生与C9高校同上一堂课，从而提升教学质量；

② 实施翻转课堂教学模式，课前布置学习任务，学生主动学习，课堂中讲解重难点，并通过互动答疑提高教学效率；

③ 推行PBL（问题式分组学习） 教学，通过教师下发任务，让学生分组协作完成，之后在课堂中汇报成果，锻炼学生的团队协作能力和语言表达能力；

④ 实施探究式教学，根据学生兴趣布置探究任务，引导学生自主探究完成，从而培养主动学习意识与思维能力。

2） 转变教学理念

秉承OBE（成果导向教育） 教学理念，始终坚持以学生为中心，关注学生学习的全过程，摒弃单一以考试成绩评估效果的传统方式，转变教学思维，从知识目标、能力目标和素养目标层面引导学生自学与探索。教师在课堂中不再仅是知识的灌输者，而是引导者，引学、导学，与学生形成学习共同体。通过这种方式，学生能逐步培养独立发现问题、分析问题和解决问题的能力，同时培养良好的学习习惯，为未来的课程学习和职业发展奠定基础。

3） 搭建虚拟实验平台

针对传统实验教学中TD-PITE实验箱的局限性（地理限制、耗材损耗、系统封闭性等问题） ，在实验教学中引入 emu8086 汇编编程软件和春软虚拟实验教学平台：

emu8086汇编软件：学生仅需在个人电脑上安装该工具，即可编程实践，适用于简单汇编程序的调试；

春软虚拟实验教学平台：学生通过该平台可实现硬件线路布局设计、电路布线操作，配合程序编写与调试，完成综合性实验。这种平台对电脑性能要求较低，学生只需在常规电脑上安装，即可在宿舍、家里随时完成实验操作。

这种灵活的虚拟实验方式显著提升了学生的实验参与度，使学生摆脱物理实验室的束缚，同时在持续实践中培养了逻辑思维、创新意识和动手能力。

4） 促进赛教融合

推进“赛教融合”理念，在教学中鼓励学生参加如“蓝桥杯”“全国大学生电子设计大赛”等竞赛，通过示范作用激发学生学习热情，优化班级学习氛围。此外，获得竞赛证书不仅为学生就业增添竞争力，也为教师职称评审与职业发展提供了优势。这种双向激励机制不仅调动了教师的教学积极性，还持续推动了学生参与竞赛，促进教学质量提升和教学成果产出，全面实现教学效果的优化。

5） 完善教学评价

课程采用多维度评价体系，通过过程性评价和终结性评价相结合的方式，全面客观反映学生的学习效果。

平时表现：包括学生出勤率、课堂参与度、小组项目汇报、学习通上的作业成绩、线下作业完成质量等；

实验表现：主要评价编程技能、实验报告质量和综合性挑战实验完成情况；

竞赛加分政策：对参赛学生设置加分激励措施，鼓励更多学生参赛；

期末考试：主要考查学生对理论知识、电路设计和应用能力的掌握情况。

这一评价体系多角度关注学生的学习表现，注重过程性与能力的培养，确保学生全面发展，从而为实际需求导向的课程目标服务。教学评价体系的具体构成如图2所示。

3 改革效果

3.1 学生三大能力增强

通过课程教学改革的实施与评估，学生在自主学习能力、动手实践能力和创新思维能力方面取得了显著进步。从第一轮教学改革实施时，学生只能使用 emu8086 和 TD-PITE 实验箱完成实验，到第二轮教学改革时，学生能够采用春软虚拟实验平台和 Proteus 软件进行仿真。在参加竞赛方面，学生设计作品参赛获奖也取得了较大的突破。第一轮教学实践时，学生参加“蓝桥杯”大赛仅有一名学生获得贵州赛区嵌入式设计与开发大学组三等奖；而在第二轮教学实践中，有5名学生获得贵州赛区二等奖，2名学生获得贵州赛区一等奖，且有1名学生获得全国总决赛三等奖。在学生创新思维方面也有一定提升，学生从一开始只能按照书本给定的样例进行思考，发展到现在可以根据企业实际需求进行创新性思考。具体改革成效如图3、图4、图5所示。

3.2学生综合成绩提升

课程改革实施以来，从学生的成绩表现、知识掌握程度、能力发展和素养提升等方面来看，课程的目标达成度及学生对课程的满意度逐年提高。学生在毕业设计中的用时逐渐减少，毕业设计的功能性和创新性不断增强，这反映了学生的动手实践能力和自信心得到了稳步提升，表明本课程的教学改革取得了良好的效果。图6展示了学生最近3年在该课程上的期末平均成绩，可以明显看出课程成绩逐年上升，这不仅表明学生的学习积极性逐步提高，也进一步证实了以学生为中心、成果导向教育结合线上线下混合式教学改革的成效显著。

4结束语

以成果为导向的微机原理与接口技术课程教学改革从线上线下、“课内+课外”、“虚拟+现实”等6个方面入手，从教学目标、内容、方法、模式及评价等多维度进行改革探索与实施。改革过程中始终坚持以学生为中心，坚定学生的主体地位，激发学生的学习热情和内驱力，增强学生的学习主观能动性，提升学生的动手实践能力，培养学生的高阶创新思维能力，达成了知识传授与能力培养的教学目标。通过两轮教学改革的成效来看，初步表明该教学改革方案在提升教学效果和质量方面发挥了一定的积极作用。在未来的教学过程中，我们将借助人工智能技术构建课程知识图谱，重构课程画像，打造可视化的教学空间，同时深入挖掘思政元素，并以案例教学的形式将这些元素融入课程教学，努力实现知识传授与德育引领的有机统一。