基于OBE理念的物联网工程专业教学研究
王玮 席兵 赵瑞玉
摘 ? ?要：近年来，成果导向教育（Outcome Based Education，OBE）理念廣泛应用于高校教学中，为了在专业教学中实施OBE理念，以物联网工程专业为例，分析了OBE理念的优势，以及OBE理念对人才培养目标、教学方式等的要求。实践证明，OBE理念指导下的专业教学，能较好地提高教学质量，培养学生实践创新能力和工程应用能力，为学生未来的专业发展打下坚实的基础。
关键词：成果导向教育;物联网工程;教学模式
中图分类号：G642 ? ? ?文献标识码：A ? ? ?文章编号：1002-4107（2021）04-0088-03
一、引言
物联网将万物相连，在现代信息社会中随处可见，培养高质量的物联网工程专业人才，既是社会发展所需，也是高校责任所在。专业教学是高校实施人才培养的重要载体，如何开展专业教学，对人才质量、规格、能力等起到重要的影响。OBE理念指导下的专业教学，有助于完善教学模式，提高人才培养质量。本文以物联网工程专业为例，探讨了OBE理念下的教学设计、教学实施以及成果评价等。
二、OBE的基本含义
OBE的全称为Outcome Based Education，即成果导向教育，该教育模式是以学习成果为中心来重构课程体系、创新教学手段、改革教学内容、调整评价方式等，有时亦将该教育模式称为能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育[1]。OBE教育理念强调四个基本问题：第一，通过学习后，学生需要取得什么样的学习成果;第二，为什么要达成这些学习成果;第三，如何帮助学生取得这些学习成果;第四，如何判断学生是否取得了既定的学习成果。用成果导向教育理念指导物联网工程专业教学，对提高物联网工程专业人才的理论知识水平、实践应用能力、项目设计开发能力、创新创业能力、参与新基建能力，具有非常重要的现实意义[2]。
三、OBE理念的优势
相较于传统的基于课程的教育模式，OBE教育模式具有许多明显优势。 OBE理念致力于将学科导向朝目标导向转变，其教学过程注重学生的知识、能力、素质的全面协调发展，打破以“教”为主体，以“内容”为导向的传统教育模式，实施以“学”为主体，以“成果”为导向的新型教育模式，该教育模式突出学生本位，强调成果导向，推崇持续改进的教学思想，帮助学生逐渐达到顶峰成果[3]。OBE教育模式下的教学设计、教学实施、教学评价均围绕学生所要达到的学习成果来进行。教学活动不再是教师单向传输，而是师生双向互动。教学评价重点关注学生的学习成果，以及最终真正拥有的能力。
四、OBE理念下的人才培养目标
人才培养目标是指高等院校培养各级各类人才要达到的目的或要满足的规格，是学生毕业后能够达到的职业和专业成就的总体描述，是社会政治、经济、科技发展对人才的要求，是形成课程体系、开展教学活动的出发点，是构建人才的专业知识、能力结构的最终归宿。
（一）影响人才培养目标的因素
第一，学校外部因素。社会各行各业当前和未来对各类人才专业能力和综合素质的需求是制定人才培养目标的重要外部参考，是专业人才应该具备的知识、能力和素质结构的重要依据。因此，在确定培养目标时，首先要考虑到经济社会、行业企业在当前和将来一段时期内，基于经济利益的人才需求，积极响应“经济全球化”“教育国际化”“新工科”“跨界整合”“创新创业”等历史潮流，顺势而为，适应时代发展;其次，要考虑到国家层面的战略需求;最后，对人才进行社会主义核心价值观的培养也是人才培养目标中的重要方面。
第二，学校内部因素。为了错位竞争、特色发展，每所高校都有自己特定的办学定位、办学思想、办学能力和培养特色。制定人才培养目标时，应依据高校实际情况，综合考虑办学定位、生源状况、培养特色等指标，坚持有所为有所不为。要在培养特色人才、服务地方经济、适应产业升级、支撑新基建等方面下工夫，制定科学合理、切实可行的人才培养目标。
（二）确立物联网专业人才培养目标
结合学校办学定位、学生特点、地方经济发展需求以及新基建等内外因素，重庆邮电大学移通学院将物联网专业人才培养目标确立为：培养“掌握物联网技术基本理论和专业技能，具备物联网开发、设计、运营和管理能力，具有较强的计算机应用能力、外语能力和相关工程技术能力，能在国民经济各部门从事物联网系统规划、设计、开发、生产、安装、应用、维护、管理、销售和售后服务等实际工作的复合型人才”。培养目标中突出了办学定位和办学层次，体现了与科技进步和社会发展相适应的能力要求，将OBE理念中的学习产出与实际工程应用相融合。
五、OBE理念下的教学内容构建
确立了人才培养目标，就确定了学习成果，进而就确定了学生要学习的内容。在OBE理念指导下，结合学校实际和市场需求，重庆邮电大学移通学院将物联网工程专业教学内容分为基础理论模块和实践应用模块，其中实践应用模块又分为：智能家居应用模块、智慧农业应用模块、智能交通应用模块、智慧物流应用模块、自主设计开发模块。
基础理论模块包括：通识与商科教育部分、电子技术部分、信号与信息处理部分、微处理器与嵌入式系统部分、计算机程序设计部分、传感器技术部分、无线传感器网络部分等相关理论。通识与商科教育部分是培养学生科学精神、市场意识和经营管理能力;其他理论部分是物联网的专业基本知识，是支撑人才培养目标的必修内容，是达到OBE理念下预定学习成果的必修课程。
智能家居应用模块：通过该应用模块学习，能让学生直观感受到物联网技术在实际家居中的应用，掌握智能家居的硬件结构和软件体系，掌握应用系统中信息采集、数据传输、控制执行等知识。具体内容包括：人脸识别与门禁系统、射频识别系统、智能照明与窗帘控制系统、智慧空调及家庭节能控制系统等。
智慧农业应用模块：通过该模块学习和实践应用，使学生直观认识物联网技术在现代农业中的具体应用，了解智慧农业涉及的硬件和软件。具体内容包括：土壤湿度检测及灌溉系统、大棚温度检测控制系统等。涉及到传感器技术、电机控制技术、GSM/GPRS短信息控制技术、WEB远程服务器技术、微信小程序技术等。
智能交通应用模块：该模块通过车辆感知和网络互联实现对车辆监测、收费，路况预警等。具体内容包括：车辆牌照识别、视频监控、车辆计费、道路险情控制、智能停车管理等。涉及到图像处理与识别、互联网和移动支付等相关技术。
智慧物流应用模块：该模块将物联网技术与快递揽件、包裹分拣、仓储管理、物流跟踪、包裹签收等结合，让学生深刻理解物联网技术在智慧物流中的应用，更加具体地掌握智慧物流的具体知识。
自主设计开发模块：要求学生自己构思，通过分组协作的形式将构思转化为实际产品。然后采用PPT答辩的形式展示每组学生的学习成果，分析各小组的物联网应用模块的硬件构成及软件支撑，分析其工作原理，并讨论是否有其他更好的替代方案等。
通过上述各模块的学习与实践，学生将能够很好地达成既定学习成果，掌握物联网技术基本理论和专业技能，具备物联网开发、设计、运营和管理能力，能从事物联网系统规划、设计、开发、生产、安装、应用、维护、管理、销售和售后服务等工作。
六、确立教学方式
要达成既定的目标成果，需要以学生为中心，以成果为导向，以有利于学生的学习与发展为依据，确立与OBE理念相适应的教学方式。具体如下。
（一）以案例教学为桥梁
物联网工程专业是应用性很强的学科，为了提高专业课程的教学效果，在教学过程中，教师根据不同知识点选择适合的应用案例，以学习成果为基本导向，以案例中涉及到的知识为基本线索，将基本理论与物联网工程实际应用对接，将案例中涉及到的知识点分解，设计多个简单易懂的基本问题，逐渐深入，并将工程应用中的跨界整合思维融入到课程教学中，最大限度激发学生学习的积极性，提高物联网工程专业各课程的教学效果。
（二）强化研究型教学模式
OBE理念特别强调学生最终学习成果和通过学习之后真正拥有的能力，在这些能力形成过程中，教师仅仅是引导者和监督人，学生自己才是成果及能力的建构者。基于OBE理念的教学过程，特别强调学生中心地位，学生课前准备、课前自学，为课堂研讨、课堂演讲做准备，以小组研讨与分享的形式，让课堂生动活泼。教师通过演示、指导、督促、评判等措施，引导学生查找资料主动学习，帮助学生纠正出现的错误，并最终解决问题，达成成果[4]。OBE理念将传统的学生被动学习变为学生主动学习，变教师主导学习进程为学生自主负责学习进程，使学生更加主动关注自我学习状况，是一种“以学生为中心”的教育理念。基于OBE理念的物联网工程专业教学，有利于培养学生积极思考、自主探索、不断创新等能力，大胆将学习成果应用于工程项目。
（三）采用小班教学形式
OBE理念认为人人都有才能、人人都能成功，而小班教学方式非常有助于达成上述目标。采用小班教学有利于教师准确把握每位学生的学习轨迹和学习状态，及时把握每位学生的目标达成情况。教师可根据学生的实际情况和个体差异，制订不同的阶段目标和助学方案，提供不同的学习路径，更加细致地帮助教学班内每位学生都达成既定的学习目标成果。
（四）采用理实一体化教学模式
目前，我国高校学生实践能力、工程应用能力普遍不强，主要因为大部分高校仍采用传统教学模式，在教学中过度注重学生完备理论知识体系的构建，弱化了实践教学活动，仅有的少许实践活动往往局限于验证性的实验，距离工程实际应用有较大差距，理论课程与实践应用环节严重脱节。采用理实一体化教学模式，能较大程度上避免理论与实践脱节，避免学生眼高手低，让理论知识教学与实践应用能力培养相互融合，彼此促进。为突出理实一体化教学模式，突破传统教学模式所形成的思想束缚，重庆邮电大学移通学院以物联网工程专业为切入点，搭建了理实一体化教学实践平台，逐渐培育理实一体化教学的学习生态，着力达成既定的学习成果。
七、学习评价
评估学习产出是OBE教学模式中十分重要的环节。现阶段，高校大多简单地将期末理论考试成绩和实验成绩作为课程考核的主要依据，导致学生过分注重书本学习、理论考试及基础实验，忽视了物联网工程专业学生应具备的实际项目设计开发、实践应用、过程管理等能力。在这种简化的测评方式驱使下，学生为分数学习，急于求成，不愿深究。学校对学生的实践应用能力既缺少培养方案，也缺乏评估机制。基于OBE的课程考核打破了传统模式，该模式以课程的能力指标为依据，以帮助达成学习成果为目的，对每位学生的学习过程、学习成果进行全面评估和详细考查[5]。
（一）注重全程、全面、多元的考核
基于OBE理念的教学模式虽然是以成果为导向，但并不意味着该理念完全忽视学习过程。恰恰相反，OBE理念关注学习过程，特别强调教师通过组织、策劃、管理学习过程，来帮助学生达成学习成果。OBE理念下，考查学习过程，为的是掌握学生阶段性产出。教师围绕关键教学环节，通过在教学过程中设置必要的检查点，来及时发现问题和解决问题。教师可通过书面报告、课堂演讲、团队研讨、单元测试、作业提交等不同形式，全面、多元地检查学生的阶段性学习成果，动态跟踪学习者的过程状态，做到及时发现问题、分析问题、解决问题，强化学习过程对目标成果的促进作用。
（二）淡化学生间比较差异，强化学生个体学习成果
OBE理念下，教学评价聚焦在学习成果上，强调每位学生所达成的学习成果的内涵以及学习者本人的学习进步，不强调学生之间的比较差异。评价过程中，根据每位学生所达到的学习成果的程度，赋予不同的评定等级，并根据学生的成果状态，采取与之适应的持续改进措施，最终促成每位学生的最大进步和最优学习成果。
（三）注重学习成果的应用
OBE理念下的产出是多元的，不仅包含具体的理论成绩、实验成绩，还包括将所学知识迁移、应用到具体项目中。就物联网工程专业来说，学习成果包含将已学知识应用于实际的物联网工程项目中，完成整个项目的构想、设计、实施、测试、运行、管理、维护等。基于OBE理念的物联网工程专业教学，需要在学习产出层面考查学生工程应用能力、实践创新能力、项目管理能力、跨界整合能力等，从而强化知识学习与工程应用对接，进一步引导学校专业教学与地方产业需求对接，形成学习成果高效服务地方产业的良好局面，大力提高学习成果对新经济、新业态、新基建的支撑服务作用。
八、结语
基于成果导向的教学模式，是一种先进的教育理念，它以最终学习成果或顶峰成果为依据，确定人才培养目标和专业教学内容，指导教学设计，引导开展教学活动，完善教学评价和改进措施。基于OBE理念的教学模式，能让每次教学活动有依据，每次测试结果有用处，每个能力指标有支撑，每个知识技能有用处。OBE理念将逐渐改变传统的教学模式，将以往的学科导向向目标导向转变，将教师中心模式转变为学生中心模式，使学生在教学活动中不断达到既定成果，并持续改进转变，直至顶峰。
参考文献：
[1]姜大伟，刘立敏，孙才英.基于OBE理念的课程目标达成评价方法[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2018，（10）.
[2]王建卫，李佐，廖大麟，等.基于OBE理念的单片机课程教学改革与实践[J].贵州工程应用技术学院学报，2019，（3）.
[3]刘春香，王司，马慧良，等.OBE理念创新能力培养的项目式教学模式探讨[J].黑龙江教育：理论与实践，2018，（11）.
[4]张其亮，陈永生.基于OBE的多维度阶梯式实践教学体系构建[J].实验室研究与探索，2018，（3）.
[5]李志义，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014，（2）.
編辑∕陈晶
作者简介：王玮（1979—），男，四川南充人，重庆邮电大学移通学院通信与物联网工程学院副教授，研究方向：应用型人才培养研究。
基金项目：重庆市高等教育教学改革研究项目“基于OBE理念的物联网工程专业人才培养体系的构建与实践”（193339）
