劉保羅，聶雅琳，李 晨

（洛陽理工學(xué)院，河南 洛陽 471000）

0 引 言

隨著2018年9月教育大會的召開，高校本科教育得到了前所未有的重視，對《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》進行修訂，明確提出培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、數(shù)字化思維和跨界整合能力的“新工科”人才。在“新工科”背景下，提出基于OBE（Outcome-Based Education, OBE）理念，建設(shè)以學(xué)生為主體的課程體系，引領(lǐng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方向，推動教育教學(xué)進一步改革，最終實現(xiàn)培養(yǎng)高質(zhì)量人才的目標(biāo)[1]。為了建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計與實施應(yīng)用型課程，按照專業(yè)工程認(rèn)證要求，針對現(xiàn)有教學(xué)所存在的問題，基于OBE理念，對課程的教學(xué)模式、評價體系進行探索和研究。

1 OBE的概念及課程建設(shè)目標(biāo)

成果導(dǎo)向教育（OBE）教學(xué)理念興起于20世紀(jì)八九十年代的美國，其核心是以培養(yǎng)學(xué)生的能力為目標(biāo)導(dǎo)向進行各項教學(xué)活動，也稱為成果導(dǎo)向教育或目標(biāo)導(dǎo)向教育[1]。在OBE理念中，教學(xué)設(shè)計和實施的目標(biāo)是學(xué)生最終取得的學(xué)習(xí)成果（Learning Outcome）。從教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，設(shè)計、實施和評價教學(xué)活動，同時以學(xué)生最終達到的學(xué)習(xí)成果來反饋并改進教學(xué)設(shè)計與教學(xué)實施[1-4]。根據(jù)《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》要求以及OBE理念下的課程建設(shè)目標(biāo)，關(guān)注目標(biāo)、需求、過程、評價和改進5個關(guān)鍵因素，明確課程在知識、能力和素質(zhì)三方面的培養(yǎng)目標(biāo)與需求，以培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計教學(xué)過程、評價和改進，使學(xué)生達到既定的技能水平[1-4]。

2 現(xiàn)有教學(xué)模式存在的問題

物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計與實施是物聯(lián)網(wǎng)工程的核心專業(yè)課，是按照工程實施方法論講述物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計與實施的主要問題，使學(xué)生了解和掌握物聯(lián)網(wǎng)工程的設(shè)計要求、設(shè)計方法、工程實施過程及要求。從教學(xué)內(nèi)容上看，課程涉及通信技術(shù)、單片機技術(shù)、嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)等，知識面較廣，是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的綜合課程。面向物聯(lián)網(wǎng)工程的設(shè)計、開發(fā)與實施，其實踐性強、綜合性強，要求學(xué)生具備系統(tǒng)分析、開發(fā)能力和物聯(lián)網(wǎng)工程項目的管理、實施能力[5]。

目前，我院物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計與實施課程設(shè)置為理論教學(xué)+實驗（64學(xué)時）和課程設(shè)計（2周）實訓(xùn)環(huán)節(jié)。這種教學(xué)模式存在以下問題：

（1）重視理論知識的講授，與本課程的能力培養(yǎng)要求存在差距?，F(xiàn)有教學(xué)模式重視課堂理論教學(xué)，其以教師“教”為主，強調(diào)教授內(nèi)容和教授方法；學(xué)生學(xué)習(xí)過程是上課聽講，課后完成作業(yè)，最終達到考試要求。這種接受性思維學(xué)習(xí)難以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。課堂信息輸入量有限，作業(yè)及考試注重考察知識細節(jié)，缺乏知識的應(yīng)用能力培養(yǎng)與考核。實驗和課程設(shè)計作為課程的實踐環(huán)節(jié)，其題目根據(jù)教學(xué)內(nèi)容來設(shè)計，教學(xué)內(nèi)容受限于課堂講授。因此，實驗多以驗證性問題為主，課程設(shè)計所涉及的難度和廣度與實際工程課題有差距，對學(xué)生創(chuàng)新能力、解決問題的能力達不到應(yīng)有的培養(yǎng)要求。

（2）教學(xué)考核與評價單一，缺乏形成性評價?，F(xiàn)有教學(xué)成績評定包括平時成績、考試成績和實驗成績，評定公式為：最終成績＝平時成績×20%+實驗成績×20%+考試成績×60%。式中給出的各項比重為通用關(guān)系，考試成績?yōu)槠谀┰嚲沓煽?。這種方式雖然在考核時考慮了平時成績和實驗成績，但以考試成績考核為主?？荚嚍榻y(tǒng)一命題試卷，每個學(xué)生考核標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，為所有學(xué)生預(yù)設(shè)一般性的學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)，注重橫向比較。因此，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的考核難以針對每個學(xué)生給出形成性評價。

（3）課程的教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)與經(jīng)濟社會發(fā)展需求存在一定的脫節(jié)。由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)是一個新興專業(yè)，科技發(fā)展迅速，課堂中所使用的案例多來自課本，缺乏真實場景、行業(yè)項目與工程案例，課堂的教學(xué)與社會需求存在一定差距。

3 基于OBE理念的課程改革

3.1 依照工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)修訂課程教學(xué)大綱，明確課程培養(yǎng)目標(biāo)

依據(jù)OBE理念，筆者根據(jù)工程認(rèn)證版的培養(yǎng)方案及畢業(yè)要求，重新制定教學(xué)大綱，明確課程教學(xué)目標(biāo)應(yīng)支撐的畢業(yè)要求，提出以培養(yǎng)學(xué)生能力為導(dǎo)向，針對現(xiàn)有課程教學(xué)存在的問題，轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，改變教學(xué)模式。

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，確定課程在專業(yè)培養(yǎng)的支撐點，明確本課程的教學(xué)目標(biāo)是：

（1）熟悉物聯(lián)網(wǎng)工程系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)知識、實施以及管理的基本流程和方法，掌握物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計方法、實施和管理流程。

（2）能夠綜合運用所學(xué)軟硬件知識進行物聯(lián)網(wǎng)工程系統(tǒng)的分析、設(shè)計、開發(fā)和實施。

（3）培養(yǎng)學(xué)生分析問題能力、實踐創(chuàng)新能力，使學(xué)生具有工程意識、團隊協(xié)作意識、質(zhì)量意識和市場經(jīng)濟意識。

3.2 以培養(yǎng)學(xué)生能力為導(dǎo)向，轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，改變教學(xué)模式

針對現(xiàn)有的以“教”為中心教學(xué)模式存在的問題，結(jié)合本課程培養(yǎng)要求，轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，改變教學(xué)模式，具體采用以下改進措施：

（1）采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，學(xué)生通過課程教學(xué)視頻、課件、作業(yè)主動完成學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂以學(xué)生“學(xué)”為中心，改變傳統(tǒng)課堂的以教師“教授”為主的方式，強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性[6-8]。翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計為課下和課堂兩部分。使用“學(xué)習(xí)通”信息化教學(xué)平臺，給學(xué)生提供豐富的教學(xué)視頻、課件、數(shù)據(jù)手冊等教學(xué)資源，課前學(xué)生在線自主完成學(xué)習(xí)。課堂的教學(xué)任務(wù)是組織小組討論、互助答疑及教師答疑等環(huán)節(jié)來解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題。課堂答疑設(shè)置為兩部分，一部分是理論知識的答疑，以提問的形式檢查學(xué)生理論知識是否掌握和理解；另一部分是理論提升答疑，從小節(jié)到各章節(jié)，以及與其他學(xué)科的角度，設(shè)置一些綜合性問題，啟發(fā)學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)。使用小組討論的方式可以根據(jù)問題開展頭腦風(fēng)暴活動，啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維，以及思考問題的多種解決方式。

（2）理論教學(xué)與工程教學(xué)并重。本課程從能力培養(yǎng)出發(fā)，強調(diào)工程教學(xué)，提出理論教學(xué)與工程教學(xué)并重，理論教學(xué)服務(wù)于工程應(yīng)用。工程教學(xué)體現(xiàn)在實踐、實訓(xùn)之中，以開放性作業(yè)和小項目課題形式穿插于整個教學(xué)之中，增加課程深度與廣度，減少理論性、驗證性作業(yè)。開放性作業(yè)和小項目課題作業(yè)沒有固定答案，避免學(xué)生固定式思維去尋找標(biāo)準(zhǔn)答案，培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力。從現(xiàn)實工程項目中設(shè)計開放性作業(yè)和小項目課題，在解決實際問題中促進學(xué)生探索理論知識，并直接將理論知識應(yīng)用于實際問題的解決中，從而訓(xùn)練了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、動手能力和工程實踐能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（3）建構(gòu)階梯式的教學(xué)模式。根據(jù)布魯姆教育理論，知識可分為事實性、概念性、程序性、元認(rèn)知四個維度，認(rèn)知過程可分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造六個維度[9]。根據(jù)由簡單到復(fù)雜、由淺到深的認(rèn)知層次，構(gòu)建金字塔式的課程教學(xué)目標(biāo)，如圖1所示。課程教學(xué)目標(biāo)劃分為三個遞進式目標(biāo)：初級目標(biāo)、中級目標(biāo)和高級目標(biāo)。結(jié)合本課程，初級目標(biāo)是：理解物聯(lián)網(wǎng)工程系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)理論知識，初步掌握工程實施的基本流程與方法；中級目標(biāo)是：掌握物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計方法、實施和管理要素及流程，能夠進行物聯(lián)網(wǎng)工程系統(tǒng)的分析、應(yīng)用、管理和實施；高級目標(biāo)是：綜合運用所學(xué)軟硬件知識進行物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計方案的評價、設(shè)計、開發(fā)和改進。

圖1 金字塔式課程教學(xué)目標(biāo)

依照金字塔式的教學(xué)目標(biāo)，課題組完善了信息化課程教學(xué)平臺，明確了教學(xué)各環(huán)節(jié)、各單元的教學(xué)目標(biāo)及知識、能力培養(yǎng)的層次，并依據(jù)三個層次設(shè)置階梯式的模塊化教學(xué)單元，設(shè)計階梯式的學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和測試單元，使學(xué)生在自主學(xué)習(xí)時，明確自已在教學(xué)目標(biāo)中處于哪個層次，以及進一步訓(xùn)練的方向，從而實現(xiàn)學(xué)生個體化的分層教學(xué)。

3.3 設(shè)計梯形評價體系，客觀評價學(xué)生學(xué)習(xí)成果

構(gòu)建科學(xué)的教學(xué)評價體系有助于準(zhǔn)確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，OBE的教學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)是梯次的、進程式的、高度期許的形成性評價[1]。

基于這一理念，課題組按照金字塔式的教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計梯形的訓(xùn)練與測試。對每一階段給予不同的評定等級，并記錄每個學(xué)生的進程式評價的過程和效果，達成形成性評價。在實施中，針對每一教學(xué)單元按照三級教學(xué)目標(biāo)設(shè)計作業(yè)庫、試卷庫。結(jié)合線上線下混合教學(xué)模式，針對初級目標(biāo)和中級目標(biāo)評價，設(shè)計線上習(xí)題庫，給學(xué)生提供足夠的分等級、分章節(jié)練習(xí)與測試，使學(xué)生實現(xiàn)自我考核。針對中級目標(biāo)和高級目標(biāo)評價，設(shè)計開放課題和項目實踐等環(huán)節(jié)，根據(jù)教學(xué)能力要求，按照難易程度設(shè)計分模塊、分等級的訓(xùn)練。這種梯形評價體系實現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)成果及能力的客觀評價，客觀檢測學(xué)生三級教學(xué)目標(biāo)的達成度。

在具體實施過程中，輔以討論課進行答疑、啟發(fā)和引導(dǎo)，實現(xiàn)以學(xué)生“做”為重點，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力、分析設(shè)計能力及創(chuàng)新能力。梯形的測評系統(tǒng)能夠給出學(xué)生的進程式評價，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)知識的自主性。

3.4 開展校企合作創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

基于OBE 理念，校企合作是應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[10]。物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計與實施課程具有實踐性強、綜合性強、工程性強的特點，密切的校企合作可以使師生接觸行業(yè)中的真實案例，了解行業(yè)需求，避免教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)與社會需求脫節(jié)。

我院以多種角度開展校企合作。專業(yè)教師到企業(yè)中參觀、培訓(xùn)、掛職鍛煉，學(xué)習(xí)企業(yè)的先進技術(shù)、管理理念，了解市場需求；密切聯(lián)系地方企業(yè)，與地方企業(yè)建立教學(xué)合作單位，成立教學(xué)實訓(xùn)基地，并開展多項物聯(lián)網(wǎng)橫向項目服務(wù)于地方企業(yè)。

目前本課題組與武漢中智訊、鄭州信盈達等軟件公司進行密切合作，與企業(yè)一起制定教學(xué)計劃，并在實施過程中不斷完善、調(diào)整授課內(nèi)容，例如：新版授課計劃中，在原有的采集層、通信層設(shè)計基礎(chǔ)上，增加云端APP層設(shè)計、人臉識別等AI設(shè)計內(nèi)容，使得教學(xué)具有高階性和創(chuàng)新性，緊隨市場行業(yè)需求。此外開設(shè)校企合作課程，零距離接觸企業(yè)的實際工程項目。對接企業(yè)實際需求，有針對性地培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程高質(zhì)量應(yīng)用人才。

4 結(jié) 語

按照成果導(dǎo)向教育（OBE）理念，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計與實施課程特點以及我院的教學(xué)情況，從“依據(jù)工程標(biāo)準(zhǔn)，明確課程培養(yǎng)目標(biāo)”“轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，改變教學(xué)模式”“客觀準(zhǔn)確評價學(xué)生學(xué)習(xí)成果”“校企合作”四個方面進行了課程教學(xué)探索和改進。以成果為導(dǎo)向的教學(xué)模式應(yīng)用，注重學(xué)生的工程實踐能力的培養(yǎng)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性，也提高了教學(xué)目標(biāo)的達成度。