基于OBE的虛擬仿真《綜合布線》課程教學模式研究*

周小平 滕振宇

摘 要：綜合布線是計算機網(wǎng)絡技術方向的一門專業(yè)必修課程，同時也是專業(yè)核心課程，有非常強的理論性、實踐性和操作性。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，在信息化時代，傳統(tǒng)的教學方式暴露出一些弊端，本文提出一種基于OBE理念的虛擬仿真平臺的教學模式，反向設計虛擬仿真各子項目，正向實施訓練，并將這種模式應用到《綜合布線》課程的教學實踐中，從而優(yōu)化理論課程與虛擬實訓、實踐操作之間的關系，實現(xiàn)了以教學成果為導向的虛實有效結合。教學實踐證明在《綜合布線》課程教學中應用基于OBE理念的虛擬仿真平臺教學模式可以充分調動學生的學習主動性及積極性，提高學生的實踐動手能力。

關鍵詞：OBE;虛擬仿真;綜合布線;教學模式

[中圖分類號] ?G ? ? ? ? [文獻標識碼] ?A

“綜合布線”是一門介紹智能建筑中綜合布線系統(tǒng)的組成、設計、施工、測試、驗收等過程的課程[1]。本課程具有非常強的實踐性及工程性，教學過程中不僅要求學生掌握理論知識，而且更應注重實驗實訓環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力，培訓學生分析問題、解決問題的能力。通過這門課程的學習，學生應該掌握綜合布線設計標準及規(guī)范，了解綜合布線系統(tǒng)的發(fā)展過程，熟悉綜合布線系統(tǒng)中常用傳輸介質及不同傳輸介質的區(qū)別，掌握綜合布線系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)的設計方法;熟練掌握綜合布線系統(tǒng)施工前準備、施工以及系統(tǒng)測試、驗收等過程;能夠針對不同客戶的需求及工地環(huán)境，做出合適的布線方案[2]。

當前如何培養(yǎng)“實用型”的高級技能型人才，提高學生的職業(yè)技能，一直以來是高職院校教師研究的方向。

對于高職院校來說，當前《綜合布線》課程教學過程中存在著一些比較突出的問題，教學設備不足，甚至是設備嚴重老化;以理論教學為主，實踐環(huán)節(jié)脫離實際工程環(huán)境;學生的基礎相對薄弱，自我學習能力和控制力不強;虛擬仿真設備的仿真性有待進一步提高。因此綜合布線課程教學模式改革已經(jīng)迫在眉睫。本文針對高職院校綜合布線課程教學中存在的不足，利用虛擬仿真技術，在OBE理念的指導下將“項目教學法”、“基于翻轉課堂的微課教學”、“基于工作過程化教學”等方法有效結合，采取與校企共建的方式，將真實項目和課堂實踐教學融合在一起，構建“教學+實踐+競賽+仿真實訓+基于過程化的實踐項目”五位一體的新型教學模式，培養(yǎng)理論基礎扎實、社會實踐動手能力強的技能型學生，滿足綜合布線系統(tǒng)市場人才需求，實現(xiàn)畢業(yè)即就業(yè)的目標。

一、虛擬仿真概述

隨著信息技術的快速發(fā)展，近幾年來，虛擬仿真技術已經(jīng)成為當今社會研究和關注的一個熱點。

虛擬仿真是利用某些技術開發(fā)出來的系統(tǒng)模仿另一個真實系統(tǒng)的技術，本質上是一種可創(chuàng)建和體驗虛擬世界（Virtual World）的計算機系統(tǒng)[3]。虛擬仿真系統(tǒng)借助于虛擬現(xiàn)實、計算機仿真、多媒體和人機交互、網(wǎng)絡技術及人工智能技術等多種高新技術， 通過構建高度仿真的實驗操作環(huán)境和實驗對象，使實驗者在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中完成各種預定的實驗項目[3]。基于web的虛擬仿真系統(tǒng)具有不受時間和空間的限制的特點，同時可以將一些具有危險性的實驗在虛擬環(huán)境下完成，從而彌補傳統(tǒng)教學模式中的不足，有效提高教學質量。

二、 高職院?！毒C合布線》課程教學現(xiàn)狀及存在的問題

1.教學仍以傳統(tǒng)教學模式為主?，F(xiàn)在學校課堂上出現(xiàn)了大量的低頭族，造成這個現(xiàn)象的原因主要有以下兩點。其一，以教師講授為主的滿堂灌教學模式還普遍存在，這種傳統(tǒng)教學模式中，學生被動接受知識，互動性較少，主要以教師為主體。教師在課堂里注重理論知識的講解和分析，將大量的理論知識灌輸給學生，學生在理論知識講解階段提不起興趣，未能充分調動學生的學習積極性。其二，部分學生本身不愛學習，無論是上什么課，老師如何嚴格要求，但他都無法集中注意力，他只關注手中的手機。

2.實踐教學條件不足，跟不上現(xiàn)代技術的發(fā)展。《綜合布線》這門課程在很多職業(yè)院校沒有得到重視，有的領導甚至認識可開可不開，再加上用于綜合布線系統(tǒng)的實訓設備價格比較昂貴，學校經(jīng)費有限，所以一般高職院校的綜合布線系統(tǒng)設備幾乎沒有，或者是多年未能進行更新?lián)Q代。而隨著技術的不斷快速發(fā)展，綜合布線行業(yè)的發(fā)展日新月異，新技術、新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，這就造成學?，F(xiàn)有的綜合布線實訓設備很難跟上現(xiàn)代技術的快速發(fā)展，使得實訓設備難以滿足實訓的要求。

3.虛擬仿真設備的某些功能模塊仿真性不強，有待進一步提高?！熬C合布線”仿真實訓中的設備雖然盡量按照綜合布線工程的真實環(huán)境仿真設計開發(fā)，但由于綜合布線系統(tǒng)相對復雜，涉及到眾多的網(wǎng)絡設備，比如交換機、路由器等，而這些網(wǎng)絡設備的內部結構復雜，利用3d Max軟件很難做出精細的路由器和交換機，無法完全模擬出實際工程中的效果，這就造成了虛擬仿真設備的仿真性不強，虛擬實驗和真實實驗存在一定的差異。

4.理論教學與項目實踐未能很好銜接。綜合布線系統(tǒng)課程具有一定的特殊性，需要將理論教學和實踐教學相融合，兩者不僅相輔相成，還相互促進。但很多高職院校由于實訓條件不足或者有限的師資水平等因素，導致未能將理論教學和實踐教學有效的結合起來。部分學校只開設理論教學，沒有實踐環(huán)節(jié)或者只教如何制作網(wǎng)線等簡單的實踐教學。部分學校將理論和實踐教學分開上，比如先上一節(jié)理論課，再進行一節(jié)實訓課，或者是全部上完理論課，再利用后面兩周的時間來進行綜合實訓。

5.實踐教學時間有限?！熬C合布線”課程一般開設在大二第二個學期，每周4個課時，共17周，但該門課程涉及的理論和實踐知識眾多，要在68個課時內完成教學任務，時間是非常緊的。對于學習主動性不強，理論基礎薄弱，自學能力不強，自我控制力弱的高職院校學生來說，在40分鐘的課堂教學中接受大量知識點是有困難的。

三、基于OBE理念的“五位一體”虛擬仿真平臺教學模式

3.1 OBE

OBE是 outcome-based education 的縮寫，可譯為成果導向教育[4]。成果導向教育（OBE）是指教學設計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后所取得的學習成果[4]。在1981年Spady提出OBE之后，成果導向教育得到了廣泛重視和應用。OBE理念已被國際上的三大工程教育認證協(xié)議《華盛頓協(xié)議》《悉尼協(xié)議》和《都柏林協(xié)議》全面接受[5]，并納入其工程技術人才培養(yǎng)體系。

3.2 虛擬仿真平臺

綜合布線系統(tǒng)實訓包括的內容很多，比如綜合布線系統(tǒng)中常用傳輸介質的使用、網(wǎng)絡配線和端接工程技術實訓、光纖熔接實訓及各個子系統(tǒng)的設計及實施等。而有的實訓內容所處環(huán)境復雜，具有一定的危險，將虛擬仿真技術應用在綜合布線系統(tǒng)教學中，構建綜合布線六大子系統(tǒng)虛擬仿真項目，利用仿真系統(tǒng)打破傳統(tǒng)教學模式中在時間和空間上的限制，充分合理的利用資源，有效提高課程實訓的教學效果。

在虛擬仿真平臺中，需要利用3ds max創(chuàng)建各種模型，而綜合布線系統(tǒng)中涉及到大量的網(wǎng)絡設備（如交換機、路由器等）和6大子系統(tǒng)（工作區(qū)子系統(tǒng)、水平子系統(tǒng)、垂直子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)、建筑群子系統(tǒng)、設備間子系統(tǒng)）的設計，所以在設計過程中需要花大量的時間。

3.3基于OBE理念的“五位一體”虛擬仿真平臺教學模式設計

本文在OBE理念的指導下，將“項目式教學法”、“基于翻轉課堂的微課教學法”、“基于工作過程化教學法”等方法有效結合，采取“教學+實踐+競賽+仿真實訓+基于過程化的實踐項目”五位一體的新型教學模式，培養(yǎng)“實踐型”和“創(chuàng)新型”的高技能高水平人才。

近幾年來，全國各職業(yè)院校都積極加入到全國職業(yè)院校技能大賽中，希望通過比賽來檢驗學生的學習的情況，同時擴大本校在全國的影響力。在教學實踐過程中，結合廣西職業(yè)院校技能大賽高職組《虛擬現(xiàn)實（VR）設計與制作》賽項和中職組《網(wǎng)絡布線》賽項的比賽內容，將比賽中虛擬現(xiàn)實技術和網(wǎng)絡布線的內容融入到教學計劃和內容中去，從而實現(xiàn)“以賽促學、以賽促教、以賽促改、以賽促建”。

在教學過程中，很多教師都采用“項目式教學法”?！绊椖渴浇虒W法”將現(xiàn)實社會中的真實案例分解成若干個子項目，每個子項目又分解成若干個小任務，并將真實的工程案例設計到小任務中，引導學生進入設計的任務場景中，在項目講解過程中引入相關的理論知識，將枯燥乏味的理論知識融入項目中。在實際教學實施過程中將學生分成幾組，每組6人，其中一人為小組組長。學生根據(jù)教師設計好的學習情景進行分組學習，先觀看錄制好的短小微課，然后分析討論并實施各項任務。

微課是針對某一個知識點，制作成一段幾分鐘的教學視頻，具有時間短、內容精、教學目標明確而且單一等特點[6]。翻轉課堂是學生根據(jù)老師制定的學習任務單，在課前有目的的自學觀看老師錄制好的教學視頻或課件，在課堂時間采用項目化教學幫助學生實現(xiàn)知識內化，并對學生在學習過程中遇到的疑難問題進行講解?！盎诜D課堂的微課教學”模式將微課與翻轉課堂相融合，利用信息技術的優(yōu)勢，將課堂教學延伸至課外，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，引導學生利用課外時間開展自主學生，提高學習效率[6]。

在教學實施過程中，本文將在OBE理念指導下，以成果為導向，采取與校企共建的方式，將真實項目和課堂實踐教學融合在一起，構建“教學+實踐+競賽+仿真實訓+基于過程化的實踐項目”五位一體的新型教學模式。

3.4 基于OBE理念的“五位一體”虛擬仿真平臺教學模式實施過程

基于OBE理念的虛擬仿真平臺教學模式，首先應該確立項目的目的賀學生經(jīng)過學習訓練后能達到的能力目標，體現(xiàn)出以成果為導向，然后以“確立預期學習成果一實現(xiàn)預期學習成果一評估已取得的學習成果”為主線[8]，結合合作企業(yè)的建議和目前市場需求，反向設計與訓練科目、訓練內容相匹配的各項目實訓活動，對于設計訓練過程和關鍵環(huán)節(jié)進行錄制微課，學生根據(jù)觀看微課再進行實操，最后老師根據(jù)學生的實操進行考核。

3.4.1 設計項目實訓內容

將工作過程中各個子系統(tǒng)所需要完成的工作跟最終成果相結合，以“成果”為導向，分析各子項目中學生應具體掌握哪些技能，按照循序漸近、階梯訓練的思路，由易到難設置實訓項目，并通過相關技術實現(xiàn)虛擬仿真平臺。

3.4.2 對某些重要知識點制作微課

根據(jù)相關研究報告表明每個人的高度集中注意力的時間是非常短的，所以針對《綜合布線系統(tǒng)》課程中學生必須掌握的理論基礎知識和實操過程進行錄制精煉短小的微課，一個知識點錄制成一個微課，大概五分鐘左右。這種微課的內容針對性強，學生針對自己難以理解的知識反復觀看微課。

3.4.3 考核評價模式

傳統(tǒng)的考核模式單一，有的進行理論考核，有的進行上機考核，教師再按期末成績=平時成績*30%+期考成績*70%進行評分。這種考核不能完全體現(xiàn)出學生的真正實操水平。為盡量避免單一的考核標準，一方面，利用基于OBE理念的虛擬仿真平臺，學生可以利用平臺自帶的考核評價系統(tǒng)進行自主考核，平臺根據(jù)學生的操作自動給出評定成績。另一方面，教師可以對學生進行有計劃、有組織的綜合項目的考核評定。在綜合項目考核中，邀請合作企業(yè)的專家一起進行評價。

四、結束語

在《綜合布線》課程教學模式面臨改革的形勢下，高職院校尤其應更新思路，利用先進的虛擬現(xiàn)實技術，在OBE理念的指導下，以成果為導向，反向設計虛擬仿真各子項目，正向實施訓練，構建“教學+實踐+競賽+仿真實訓+基于過程化的實踐項目”五位一體的新型教學模式，將虛擬仿真技術融入到《綜合布線》課程中，在教學模式上不斷實現(xiàn)創(chuàng)新，及時對教學方法進行更新，采用多種教學方法進行教學，在教學過程中合理利用新技術新設備，爭取培養(yǎng)出更多的新型技能人才。

參考文獻：

[1] 徐功文，張志軍，高聚珂.《綜合布線》課程建設的探索與實踐[J].山東協(xié)和學院學報，2010，1（3）：42～44.

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[3] 李林等.基于MOOC的虛擬仿真實驗方法探究[J].計算機教育，2017，36（4）：111～113，130.

[4] 孫福.基于OBE理念的在線虛擬訓練項目設計[J].實驗技術與管理，2021（3）：210—213.

[5] 李淑玲，賀敏娟.基于OBE理念的教學質量保障體系研究與實踐[J].智庫時代，2020（11）：163—164，224.

[6] 王兆華.基于翻轉課堂的高職“綜合布線”課程微課教學改革與實踐[J].職教論壇，2017年2月：77—79.

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[8] 董永剛，宋劍鋒，李興東等. 基于OBE理念和學堂在線MOOC平臺的新型教學模式探索：以高校制圖類在線開放課程為例[ J ] .中國教育信息化，2018 （10） ： 51-54 .

[ 9 ] 孫福，孫佳怡，劉國慶等.虛擬仿真實驗教學項目評價研究[ J ] .實驗技術與管理，2020， 37（7）： 187-190 .

【作者簡介】 周小平，（1981—），女，瑤族，廣西桂林人，碩士，副教授，高級工程師，廣西現(xiàn)代職業(yè)技術學院信電系教師，主要從事信息檢索、虛擬現(xiàn)實研究。

滕振宇，廣西河池人，廣西現(xiàn)代職業(yè)技術學院講師，主要從事虛擬仿真、大數(shù)據(jù)研究。

*【基金項目】2020年度廣西高校中青年教師科研基礎能力提升項目“基于web的綜合布線虛擬仿真平臺的研究及應用”（2020KY45012）。