基于OBE-CDIO教学理念 打造工科实验课教学新模式
---介绍信电学院于丰华老师《嵌入式系统》实验课教学模式
督导员 杨长成
工科实验课是提升学生动手实践能力、解决工程实际问题的重要教学环节。在工程人才需求流动性增强以及专业认证蓬勃推进的背景下，如何改进实验课教学模式，将理论与实践有机结合，提升学生培养质量，已经成为工科实验课教学的关注点。近日，我听看了信息与电气工程学院于丰华老师指导的《嵌入式系统》实验课，看到了他以“OBE-CDIO”理念为基础，以实验室设备、“口袋实验室”开发板为硬件资源相结合的实验教学法很有新意。课后与他进行了细致交流和深入了解，现将他的实验教学模式予以总结分享，以供参考。
一、基于OBE-CDIO理念的《嵌入式系统》实验教学设计
《嵌入式系统》课程是电子信息工程专业的核心课程，共48学时，其中理论课32学时，实验课16学时，嵌入式系统实验是掌握课程内容的重要环节。针对实验教学环节中，实验项目内容创意不足，缺乏与工程实际相结合；实验教学过程中以“流程化、标准化”为主，实验实施方案缺乏多样性，没有兼顾学生个体差异化需求；嵌入式实验验 “重结果、轻过程”，无法客观准确对每位学生进行量化考核。
OBE理念强调以学生为中心，根据不同学生的特点制定多样化的实践目标和实践策略，同时OBE理念注重教师对实践过程各环节的设计，包括组织、管理、
控制和评价等，以帮助学生达成学习成果。
CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate，即构思－设计－实现－运行)理念作为工程教育发展的新方向，是一种将理论与实践有机结合，旨在培养学生工程实践综合能力的教育模式。
于丰华老师在嵌入式系统实验教学中，首先根据嵌入式实验课所设计的核心技术环节，先利用理论课将嵌入式实验的核心技术内容与实际应用场景进行对应，建立与之匹配的仿真系统和简化控制模型，并利用嵌入式开发板调用嵌入式实验所需的硬件资源，在相同技术难度的基础上，针对每一位同学设计差异化的嵌入式系统实验现象要求，实验项目考核标准基于CDIO理念将考核内容细化为技术指标点，并根据增量模式对实验任务分级评分。评分标准与实验现象由易到难的多级任务相匹配，同时将自主和原创开发作为考核重要指标。
二、引入“口袋实验室”计划，提升学生实践能力
为加强对学生实践能力、创新能力和工程实践能力的培养，引入口袋实验室计划，即通过课程网站提供实验电子文档、视频文件，选择便携式的嵌入式开发板卡，将板卡分发给每一位学生，让学生在课下继续开展嵌入式开发实践，拓展实验功能甚至全部功能，将实验时间向课外延伸，解决课上实践时间有限，难以独立开发的问题。“口袋实验室”克服了理论教学和实验教学时间紧张的问题，在课堂、实验室里主要讲解典型的嵌入式开发案例，先给学生留下感性认识，再给学生布置一些嵌入式程序开发练习作为课后作业，使学生亲自验证课堂讲授的知识点，加深印象；另外给学生布置验证类、开发类嵌入式程序设计的题目，鼓励学生去做创造性嵌入式开发实验，锻炼学生分析问题、解决问题的能力。“口袋实验室”学生既可以不受场地限制，根据实验指导书动手做硬件实验，又可对实验原理进行思考、对实验结果进行分析，还可以参与设计实验方案，达到良好的效果。
三、创建混合式教学模式，提高学生学习实效
嵌入式技术是电子信息领域的关键技术，《嵌入式系统》课程也是我校电子信息工程专业本科生重要的专业必修课。要求课程体系理论层次清晰、实践环节突出，要求老师理论知识概括能力、实践环节开发能力并重，线上线下教学深度融合，通过嵌入式虚拟仿真与硬件系统相结合的方式，改善了传统线上线下之间缺乏有效衔接的问题。本课程首先通过线下进行理论授课，并利用线上资源进行复习和拓展。通过Proteus嵌入式虚拟仿真平台在线实现硬件系统连接与代码编写，并利用仿真系统进行调试。调试结束后，将线上仿真结果利用线下实际开发板进行实践，查看最终效果。形成了“理论学习+线上模拟+线下实践”的嵌入式线上线下混合式教学方法，降低了嵌入式学习成本、提高了学习效率。
在课程成绩评定方式方面，对于实验课程的考核做了较大的改革，以期督促和促进学生积极投入到嵌入式技术的学习中。学生不再分组，而是每位学生独立完成硬件电路分析、软件设计、程序调试、现象展示等嵌入式实验环节，每个实验针对每一位同学采取“验收式”考核，列出验收指标，每位同学轮流演示、陈述、回答问题，根据指标点进行定量评价。
四、指导学生参加学科竞赛，提升技术开发能力
于丰华老师注重分析电子信息专业学生特点，坚持因材施教，关注电子信息专业学生的实践能力培养，形成了一套可发挥农业院校优势的信息类学生的创新实践能力培养体系。教学方法灵活多样，能够激发学生的学习兴趣，提高学生的自主学习能力。能运用现代教育技术，在嵌入式教学上中做到理论联系实际，充分利用课内与课外时间，通过电子信息创新实验室指导学生参与到嵌入式开发实践中，近年来他指导的学生参加 “全国大学生智能农机装备大赛”、“电子设计竞赛”、“计算机设计大赛”等学科竞赛，获省级以上奖项十余项，其中国家级特等奖1项、一等奖1项、省级一等奖1项。通过指导学生参加学科竞赛，提升了学生嵌入式开发技术能力，为学生就业打下了坚实的技术基础。
