基于OBE-CDIO理念的智慧教學模式實踐與研究

摘" 要" 新工科背景下，傳統(tǒng)“重理論、輕實踐”的實踐教學模式已不能滿足應用型人才的培養(yǎng)要求。圍繞智慧教學模式打通教學環(huán)節(jié)與教學數(shù)據(jù)的特點，從課程產(chǎn)出目標出發(fā)，反向設計和優(yōu)化職業(yè)技術教育實踐課程的教學過程和資源，探索研究創(chuàng)新型OBE-CDIO理念與項目驅動教學法相結合的實踐教學模式。實現(xiàn)教學課前、課中、課后一體化，加強教學全流程的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化和多媒體化，突出對學生專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)。

關鍵詞" 智慧教學；OBE；CDIO；項目驅動；實踐教學；傳感器技術及應用

中圖分類號：G652" "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）23-00-05

0" 引言

近年來，隨著《教育信息化2.0行動計劃》《中國教育現(xiàn)代化2035》等方針政策的推行，基于互聯(lián)網(wǎng)、計算機信息技術、人工智能等新一代信息技術和智能硬件輔助教學已經(jīng)成為當代職業(yè)技術教育的一種趨勢[1]。它可以使規(guī)?；逃c個性化學習有機結合，為啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式等多種以學生為中心的學習方式提供有力的支持[2]。

本文以機電專業(yè)典型課程傳感器技術及應用為例展開研究，該課程具有多學科交叉、知識相對抽象等特點。它不僅包括基礎的物理學知識，還包括自動化控制技術、信息技術、機電工程技術等的專業(yè)知識，同時涉及自動化、智能化、工業(yè)制造、信息傳輸和無人作業(yè)等現(xiàn)代科技方面的實際應用。這些知識領域之間的關系錯綜復雜，使得這門課程擁有非常強的技術性和綜合性，教學難度大。因此，基于OBE（產(chǎn)出導向教育）和CDIO（即構思、設計、實施與運行）的實踐教學理念，充分發(fā)揮智慧教學平臺的優(yōu)勢和特點，打造適應新工科實踐課程教學的智慧課堂，激發(fā)學生自主學習的興趣，培養(yǎng)學生的專業(yè)實踐能力[3]。

1" 基于OBE-CDIO理念的智慧教學模式

為深化高素質職業(yè)技術人才“有深度、有廣度、有創(chuàng)新”的培養(yǎng)內(nèi)涵，解決職業(yè)技術教育中實踐課程內(nèi)容枯燥、結構體系陳舊、職業(yè)性不足的問題，筆者提出在深度融合OBE和CDIO教學理念的基礎上，運用項目驅動教學法，依托移動互聯(lián)網(wǎng)新技術、數(shù)據(jù)分析手段和線上教學平臺，探索機電專業(yè)智慧實踐教學新模式?；贠BE-CDIO理念的教學模式框架如圖1所示，主要包括以下四個層次。

1）確立與學生畢業(yè)要求對應的五個維度的課程產(chǎn)出目標——理論認識能力、分析復雜工程、綜合設計能力、項目管理能力和動手操作能力，并將預設的課程目標作為實踐任務設計的依據(jù)。

2）對課程的實驗實踐內(nèi)容進行分析凝練，設計開發(fā)以綜合性、設計性為主的實踐教學項目，依托MOOC、SPOC、雨課堂或超星等智慧教學平臺，建成具有新工科特色的數(shù)字化實踐課程資源庫。以構思→設計→實施→運行路線打破線上與線下教學的壁壘，將工作過程和教學過程緊密結合[4]。

3）對各個教學環(huán)節(jié)的學情進行監(jiān)管，讓教學實施過程更加科學，考核方式更加智能。

4）根據(jù)各個教學環(huán)節(jié)的學情數(shù)據(jù)分析、學生最終的考核結果和課程問卷調(diào)查結果判斷課程目標的達成度，若未達成目標則繼續(xù)優(yōu)化教學模式，提高教學質量和教學效率。

以上四個層次的實現(xiàn)可以解決實踐教學中資源匱乏和教學方式單一的問題[5]。

2" OBE-CDIO智慧教學模式實踐

以傳感器技術及應用課程為例，結合產(chǎn)業(yè)發(fā)展和新工科建設需求，深入分析機電產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點，明確傳感器技術的發(fā)展方向和難點，立足于課程產(chǎn)出目標反向設計實踐任務。旨在通過CDIO實踐教學理念的實施，幫助學生更好地掌握傳感器技術基礎知識和專業(yè)技能，強化學生在實際生產(chǎn)過程中對傳感器的運用能力[6]。

2.1" 基于OBE理念的課程目標設計

OBE教學理念中的課程產(chǎn)出目標是教學活動設計的重要依據(jù)。傳感器技術及應用的課程目標可分為五個維度，分別是理論認識能力、分析復雜工程、綜合設計能力、項目管理能力和動手操作能力[7]。

2.1.1" 課程目標一：理論認識能力

熟知各種類型的傳感器原理、結構、分類、特性、優(yōu)缺點和側重方向等內(nèi)容，并能夠對知識點進行整合，培養(yǎng)理論認識能力和自學能力。

2.1.2" 課程目標二：分析復雜工程

學會閱讀工作手冊和任務書，分析環(huán)境場合、技術支持、測量范圍、測量精度大小和性價比需求等指標，選用適合的傳感器，培養(yǎng)綜合分析能力和獨立思考能力。

2.1.3" 課程目標三：綜合設計能力

能夠通過對實驗最終的效果或功能演示，推斷并設計出切實可行的實驗方案，綜合考慮傳感器技術之間的聯(lián)系，培養(yǎng)專業(yè)技能和創(chuàng)新能力。

2.1.4" 課程目標四：項目管理能力

通過小組合作的方式，利用大量傳感器測量實驗進一步應用傳感器技術解決工程測控系統(tǒng)中的具體問題，增加項目管理的經(jīng)驗，培養(yǎng)團隊合作能力。

2.1.5" 課程目標五：動手操作能力

深入感知企業(yè)生產(chǎn)中真實的實踐任務，能夠按要求進行傳感器的正確安裝和調(diào)試，明白各類相同傳感器和不同傳感器的可代替性，培養(yǎng)實踐動手能力和解決實際問題的能力。

2.2" 基于CDIO的智慧實踐教學優(yōu)化

在教學實施過程中，為了利于學生對專業(yè)技能的掌握，要秉持理論學習、學練結合和技能錘煉相輔相成的思路進行優(yōu)化[8]。因此，根據(jù)CDIO路線，把課程產(chǎn)出目標作為驅動力設計具體實踐項目。具體的教學實施過程包括課前導學、課中互學和課后助學，如表1所示。

2.2.1" 課前導學

要發(fā)揮智慧教學模式最大的優(yōu)勢，就要盡可能減輕課堂教學負擔，留出時間重點解決CDIO每個實踐環(huán)節(jié)中的疑難點和共性問題。教師需在課前以碎片化的方式處理教學內(nèi)容，細化原本的課堂知識，利用智慧教學平臺發(fā)布有關的預習資料和小測習題。學生自主學習課程知識，并對未能理解的知識點進行提問和評論[9]。通過課前小測的結果和學生提問情況，教師能掌握學生的預習情況，有針對性地開展教學。

2.2.2" 課中互學

在課堂教學階段，主要采用團隊合作的方式完成實踐任務。教師可以在教學過程中引入各種各樣的教學資源引導學生展開互學，并下達實驗任務書。

1）在構思階段，小組內(nèi)成員共同討論，分享各自學習的成果和過程中遇到的問題，歸納整理，可采取重復觀看教學視頻、查閱資料或咨詢教師等形式探究問題。另外，線上隨堂測試應貫穿整個教學過程，使學生的注意力保持高度集中，并且能及時解決學生出現(xiàn)的共性問題，幫助學生總結和鞏固所學內(nèi)容。

2）在設計階段，組內(nèi)共同擬定實踐計劃，組長分配任務，分工合作。

3）在實施階段，學生進行傳感器實驗時，教師應當在旁指導，幫助學生解決可能出現(xiàn)的實驗數(shù)據(jù)錯誤、實驗儀器損壞、實驗步驟安全等問題。

4）在運行階段，將各組傳感器數(shù)據(jù)結果進行展示，各小組完成實驗數(shù)據(jù)計算和匯報，填寫線上實驗報告。

2.2.3" 課后助學

課堂結束后，教師根據(jù)智慧教學模式平臺學生實驗報告的填寫，對每個團隊分工的完成度進行數(shù)據(jù)分析，找出學生實驗失敗的原因，完善教學資源，并對優(yōu)秀學生作業(yè)進行線上展示，鼓勵學生相互借鑒學習，借助競爭心理激勵學生參與學習[10]。同時，布置課后習題幫助學生鞏固實踐的重點知識和難點知識，并根據(jù)答題情況推送相關學習資料供學生學習和拓展。教師從課后練習的統(tǒng)計結果中總結教學經(jīng)驗，改進教學方式。

2.3" 考核方式與課程評價

在智慧教學模式下，可以實現(xiàn)考核主體的多元化、考核內(nèi)容的多維化和考核形式的多樣化，對學生實踐能力和綜合素質的評價提供有力的支持[11]。學生考核成績結構如圖2所示。

2.3.1" 考核主體多元化

可以從學生自評、組內(nèi)（組長）評價、教師評價多個角度出發(fā)，在智慧教學平臺發(fā)布評價表對學生課堂表現(xiàn)進行及時的反饋。其中，學生自評可以有效地讓學生從自身出發(fā)去探尋問題，在課堂上及時反思；組內(nèi)（組長）評價可以激發(fā)學生的創(chuàng)造力、團隊合作能力和任務管理能力；教師評價可以通過學生的綜合表現(xiàn)對學生的個人性格特點與知識學習水平進行評價，記錄學生成長過程，教師也可以據(jù)此調(diào)整實踐任務的難度[12]。

2.3.2" 考核內(nèi)容多維化

課堂評價表的設計可以對學生實踐的多個方面進行考核和評價，包括理論知識的理解程度、任務關鍵點分析情況、小組內(nèi)討論交流情況、實踐任務最終成效等。這種多維度的考核方法能幫助教師了解學生在不同方面的進步程度和能力狀況，有針對性地采取因材施教的教學手段。

2.3.3" 考核形式多樣化

多樣化的考核需要結合智慧教學數(shù)據(jù)分析工具，利用手機實現(xiàn)課堂簽到、搶答、評論、提問、（課前、課中和課后）習題完成等?？己藢⒆詫W成績作為學生的平時成績；把實踐方案設計、操作過程和實驗報告質量等作為實踐成績；結合平時成

績、實踐成績和期末成績，得到學生的最終課程成績，充分體現(xiàn)評價形式的多樣化理念，能有效地對學生的綜合素質進行考核。除此之外，教師還可以發(fā)布問卷跟蹤教學反饋，了解學生的聽課效果和知識吸收程度，針對學生覺得難理解的知識點以及對授課的建議展開調(diào)查。

智慧教學考核方式可以通過對整個教學周期中所獲得的豐富的學情數(shù)據(jù)進行分析，實現(xiàn)教學過程評價、學生學習成效的綜合性評價和學生的課程體驗感評價，以此更加全面地判斷課程目標是否達成。若課程的總體評價結果未達到預設的要求，則需要根據(jù)評價結果不斷優(yōu)化授課方式、教學過程和教學資源庫，直到課程目標達成。

3" 智慧教學課程資源搭建

在傳感器技術及應用課程中，大部分知識的綜合性和實踐性都非常強。因此，利用數(shù)字化資源進行導入或講解能極大程度解決傳統(tǒng)教學“一對多”的問題，實現(xiàn)每個學生都能坐在“第一排”學習的狀態(tài)。這不僅有益于學生多層次、個性化的學習，也有利于多個維度課程目標的實現(xiàn)[13]。因此，本研究共設計以下五種類型的教學資源：

1）針對知識點講解的動畫或微課；

2）針對整個教學過程的課件；

3）針對實踐任務介紹的任務書；

4）針對課前、課中和課后的小測習題；

5）針對實驗過程和教學評價的實驗報告。

學生可以以不同方式、從不同方向了解實踐任務的內(nèi)容，形成完整的任務實踐畫面[14]。

在教學資源中占主要地位的是微課，它的種類豐富、形式多變、不受時間和空間的限制。微課的制作方式主要包括：格式工廠視頻錄制、Adobe Premiere Pro CC 2020軟件視頻剪輯、萬彩動畫大師動畫制作等。例如，在實驗室內(nèi)使用THSRZ-1型傳感器系統(tǒng)綜合實驗裝置進行教學時，有部分實驗模塊字體等不清晰，會讓學生對實驗無從下手，故會先通過軟件模擬仿真的微課，讓學生明白具體步驟的意義。然后在具體實操步驟微課中，對實驗器材進行展示，讓學生知道實驗需要使用什么。在錄制過程中留出一定的時間供學生進行同步實操，以提升學生的參與度和增強學生學習的積極性。這樣，不僅能讓學生學到實際內(nèi)容，還能讓其進行同步技能練習，有利于學生更好地掌握實驗操作步驟，避免出錯。

4" 結束語

以傳感器技術及應用實踐課程為例，基于OBE-CDIO教學理念，通過合理的實踐項目設計和教學實施過程安排，將智慧教學模式應用于職業(yè)技術機電專業(yè)的實踐課程教學，并根據(jù)課程目標達成度不斷優(yōu)化實踐教學過程和所需要的課程資源庫。這種方式可以有效地滿足學生和教師的不同需求，切合學生的學習方式；不僅能促進師生之間的交流、合作和反饋的立體化呈現(xiàn)，而且能達到培訓學生專業(yè)技能、培養(yǎng)學生自主實踐能力、培育優(yōu)秀的傳感器技術人才的目的。

5" 參考文獻

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