基于OBE 理念的RFID 原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革與實踐

操德文，蔡躍進，劉桂江

（安慶師范大學(xué) 計算機與信息學(xué)院，安徽 安慶 246133）

0 引 言

2022 年7 月全國團體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺發(fā)布了《工程教育認證標(biāo)準(zhǔn)》（T/CEEAA 001-2022）團體標(biāo)準(zhǔn)。工程教育專業(yè)認證作為工程教育質(zhì)量保障制度，在國內(nèi)外受到廣泛應(yīng)用。工程教育專業(yè)認證對高校教育起到了重要的質(zhì)量保障和質(zhì)量改進作用。我國工程教育專業(yè)認證倡導(dǎo)三個核心理念：以學(xué)生為中心、產(chǎn)出導(dǎo)向和持續(xù)改進[1-3]。成果導(dǎo)向教育（Outcome-Based Education, OBE）理念是追求卓越教育的有效方法，在國際工程專業(yè)認證領(lǐng)域取得了實質(zhì)性的效果，已形成了非常系統(tǒng)的理論體系和操作范式[4-5]。

在工程教育專業(yè)認證的背景下，我國高等教育需要更好地適應(yīng)經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展需要，以迎接新一輪信息革命的機遇與挑戰(zhàn)，亟需以O(shè)BE 教育理念為指導(dǎo)，深入開展教育教學(xué)改革，實現(xiàn)從以學(xué)科為導(dǎo)向向以成果為導(dǎo)向轉(zhuǎn)變、從以教師為中心向以學(xué)生為中心轉(zhuǎn)變和從質(zhì)量監(jiān)控向持續(xù)改進轉(zhuǎn)變[4]。按照工程教育專業(yè)工程認證的要求，在OBE 教育理念的指引下，針對RFID 原理與應(yīng)用課程教學(xué)中所存在的痛點問題，對該課程的教學(xué)方式和評價體系進行了改革與實踐。

1 課程的特點和教學(xué)現(xiàn)狀

安慶師范大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點，RFID 原理與應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)課。RFID 技術(shù)作為一種主要的物體互聯(lián)通信技術(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)信息革命的起源。通過該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生具有學(xué)習(xí)知識、設(shè)計開發(fā)系統(tǒng)、分析數(shù)據(jù)和撰寫報告等能力；要求學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)；要求學(xué)生具有家國情懷、責(zé)任與擔(dān)當(dāng)和團隊協(xié)作精神，恪守學(xué)術(shù)道德和堅守學(xué)術(shù)誠信。本課程的任務(wù)是從電磁學(xué)、電路、無線傳輸以及系統(tǒng)設(shè)計多個層次，使學(xué)生掌握RFID 射頻電路的傳輸特性以及系統(tǒng)綜合分析、設(shè)計方法和實際RFID 工程應(yīng)用等方面內(nèi)容。近年來，本專業(yè)RFID 原理與應(yīng)用課程一般設(shè)計為理論教學(xué)（34 課時）和實驗（51 課時）。

工程教育專業(yè)認證背景下，對照OBE 理念，RFID 原理與應(yīng)用課程教學(xué)存在問題如下：

（1）教學(xué)偏重理論知識的講授，而不考慮如何提高學(xué)生的綜合分析和解決RFID 領(lǐng)域復(fù)雜實踐工程問題的能力，與課程的能力培養(yǎng)目標(biāo)存在較大差距，教學(xué)理念陳舊。目前RFID 原理與應(yīng)用課程的教學(xué)中，基本上以教材、課堂、教師為中心，學(xué)生習(xí)慣了被動地接受知識，缺乏主動學(xué)習(xí)的積極性。以往僅通過課后作業(yè)和期末考試來考察學(xué)生基礎(chǔ)理論知識的理解和掌握情況，忽視了學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)及評價。實驗課程作為重要的實踐實訓(xùn)環(huán)節(jié)，也多以驗證性實驗為主，實驗的難度和深度與實踐過程中的復(fù)雜工程問題有較大差距，達不到培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和解決復(fù)雜工程問題的能力。

（2）教學(xué)考核與評價方式單一，缺乏階段性考核。傳統(tǒng)的課程總評成績僅包括平時成績和期末考試成績，計算公式為：總評成績=平時成績×40%+期末考試成績×60%。這種評定方式未將實驗實踐成績單獨列出，且期末考試采用統(tǒng)一命題的閉卷考核，著重考察學(xué)生對理論知識的掌握情況，容易造成死記硬背知識性考察，忽視了對學(xué)生綜合分析和解決RFID 領(lǐng)域復(fù)雜工程問題等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。該考核標(biāo)準(zhǔn)相對統(tǒng)一，難以針對每個學(xué)生給出階段性評價。

2 基于OBE 教育理念的教學(xué)改革

2.1 依據(jù)工程專業(yè)認證標(biāo)準(zhǔn)完善教學(xué)大綱

面向?qū)W生能力培養(yǎng)的課程教學(xué)設(shè)計需要圍繞著課程目標(biāo)和預(yù)期成果來展開。我們貫徹OBE 的教育理念，對照中國工程教育專業(yè)認證標(biāo)準(zhǔn)制定的人才培養(yǎng)方案和相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)畢業(yè)要求，重新修訂了該課程的教學(xué)大綱[6]。首先根據(jù)該課程所支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點來重新設(shè)計課程目標(biāo)；然后依據(jù)課程目標(biāo)，設(shè)計和實施該課程的教學(xué)環(huán)節(jié)，建設(shè)相關(guān)線上線下課程資源；參照課程目標(biāo)與教學(xué)環(huán)節(jié)，設(shè)置課程評價內(nèi)容，包括線上測驗、線下作業(yè)評價、實驗?zāi)芰υu價和期末考試等，實施課程目標(biāo)達成情況評價；最后根據(jù)教學(xué)質(zhì)量評價結(jié)果對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)資料等進行持續(xù)改進。

以O(shè)BE 教育理念為指導(dǎo)，參照物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，修訂課程目標(biāo)對學(xué)生能力的要求如下：

課程目標(biāo)1：理解RFID 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和工作原理，以及RFID 技術(shù)中的無線通信技術(shù)理論；系統(tǒng)地掌握射頻識別技術(shù)的知識并能靈活運用。

課程目標(biāo)2：熟悉射頻識別的各種無線電技術(shù)、識別系統(tǒng)、電磁場、電磁波、天線等方面的相關(guān)物理基礎(chǔ)知識，從而掌握射頻識別的基本作用原理；具備對射頻識別標(biāo)簽天線的設(shè)計、仿真、研發(fā)和測試等一整套流程的實現(xiàn)能力。

課程目標(biāo)3：能夠設(shè)計實驗方案，完成實驗，能分析實驗數(shù)據(jù)并得出結(jié)論，具有撰寫報告的能力；培養(yǎng)理論聯(lián)系實際、實事求是、嚴肅認真的科學(xué)作風(fēng)。

課程目標(biāo)4：了解RFID 技術(shù)新發(fā)展，了解RFID 技術(shù)新應(yīng)用；能夠掌握課程中的英文專業(yè)術(shù)語，熟練閱讀和翻譯相關(guān)英文專業(yè)資料，靈活運用英文進行口頭和書面表達。

2.2 以培養(yǎng)學(xué)生能力導(dǎo)向，改革教學(xué)方式

針對當(dāng)前存在的“以教為主、課堂灌輸為主”的傳統(tǒng)教學(xué)方式，我們以O(shè)BE 教育理念為指導(dǎo)，根據(jù)課程修訂培養(yǎng)目標(biāo)，采取分步式的教學(xué)方法，將重難點分散在不同的教學(xué)環(huán)節(jié)中，幫助學(xué)生集中精力逐個梳理問題并研究解決。該課程的理論教學(xué)采用“理論知識點講解+工程實例分析+前沿報告講座”的教學(xué)策略。實驗實踐采用“教師示范引領(lǐng)+學(xué)生實踐動手+師生互動研討”的教學(xué)方式，實驗過程中注重學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)[7]。具體實現(xiàn)路徑如圖1所示。

圖1 教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

2.3 理論與實踐教學(xué)有機結(jié)合

RFID 原理與應(yīng)用課程是以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，注重工程教育實踐實訓(xùn)，讓理論教學(xué)服務(wù)于工程實踐實訓(xùn)，理論教學(xué)與實踐訓(xùn)練并重。在實踐教學(xué)中，以問題牽引、項目驅(qū)動方式設(shè)計具有挑戰(zhàn)度的解決方案。以實驗教學(xué)為例，減少驗證性實驗，增加綜合性實驗，強調(diào)自主設(shè)計性實驗，增設(shè)科研探索性實驗。其中，綜合性實驗是以任務(wù)帶動學(xué)習(xí)，提高學(xué)生分析和解決問題的能力；自主設(shè)計性實驗，是學(xué)生以小組為單位，自主選題設(shè)計方案，線上/線下師生討論完善，最終完成設(shè)計目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生在多學(xué)科背景下的團隊協(xié)作能力；科研探索性實驗，是學(xué)生進入教師科研團隊，以解決科研問題為目的選題，教師引導(dǎo)學(xué)生進行探索式與個性化學(xué)習(xí)，進行研究性和創(chuàng)新實驗。培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和設(shè)計解決RFID領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的能力，并能夠在工程實踐中體現(xiàn)創(chuàng)新意識和人文精神[8]。

2.4 依據(jù)工程教育專業(yè)認證標(biāo)準(zhǔn)完善課程教學(xué)大綱

《國務(wù)院辦公廳在關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》中指出，在新形勢下，產(chǎn)教融合在全面提高教育質(zhì)量、擴大就業(yè)創(chuàng)業(yè)、推進經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級、培育經(jīng)濟發(fā)展新動能等方面具有重要意義[9]。積極與企業(yè)和機關(guān)單位開展產(chǎn)學(xué)研合作，在深化產(chǎn)學(xué)研合作服務(wù)地方的同時，也極大地鍛煉和提高了教師的實踐應(yīng)用能力。同時，教師也能夠在科研實踐中積極調(diào)動學(xué)生的能動性，輔助完成部分產(chǎn)學(xué)研合作項目，并將其轉(zhuǎn)化為項目儲備。邀請專業(yè)人士來校進行相關(guān)技術(shù)知識的講座培訓(xùn)，擴大學(xué)生參與度，引導(dǎo)學(xué)生高質(zhì)量就業(yè)創(chuàng)業(yè)。如邀請合肥宏晶電子科技公司的技術(shù)人員來校對學(xué)生進行硬件方面的培訓(xùn)和實踐。部分師生積極參與我?！叭斯ぶ悄墚a(chǎn)業(yè)學(xué)院”的建設(shè)工作，基于安慶市環(huán)境監(jiān)測治理與生態(tài)保護等需求，已與安慶市生態(tài)環(huán)境局、農(nóng)委漁業(yè)局等部門合作，建成了化工物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測等平臺，并積極探索江豚智能監(jiān)測保護，持續(xù)深化校市合作，有針對性地培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型人才。

2.5 完善課程評價與持續(xù)改進

課程目標(biāo)的達成情況評價機制是衡量人才培養(yǎng)質(zhì)量的科學(xué)性和規(guī)范化的有效手段之一[10]。課程目標(biāo)達成情況評價是保證教學(xué)質(zhì)量和促進持續(xù)改進的重要工作，也能夠為畢業(yè)要求達成評價提供基礎(chǔ)材料。課程評價包括對課程本身的評價和對選修學(xué)生相應(yīng)能力達成情況的評價，幫助分析教學(xué)過程中存在的主要問題。具體實現(xiàn)步驟如下：（1）匯總教學(xué)過程中的有效基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；（2）依據(jù)對學(xué)生的考核結(jié)果，計算各項課程目標(biāo)的達成度；（3）根據(jù)課程目標(biāo)達成度情況，分析學(xué)生能力達成的情況，及時發(fā)掘教學(xué)中存在的問題和需要重點幫扶的學(xué)生；（4）就發(fā)現(xiàn)的問題，提出具體的改進措施，將持續(xù)改進落實到位。

RFID 原理與應(yīng)用課程評價手段見表1 所列，課程總評成績包括平時成績、期末成績和實驗成績，其中平時成績包含線上測驗、課前測驗和作業(yè)評價三個部分。

表1 課程目標(biāo)達成情況評價

3 結(jié) 語

以O(shè)BE 教育理念為指導(dǎo)，結(jié)合RFID 原理與應(yīng)用課程的特點和教學(xué)現(xiàn)狀，從“依據(jù)工程教育專業(yè)認證標(biāo)準(zhǔn)完善課程教學(xué)大綱”“以培養(yǎng)學(xué)生能力導(dǎo)向，改革教學(xué)方式”“理論與實踐教學(xué)有機結(jié)合”“深化產(chǎn)教融合，推進校企合作協(xié)同育人機制”“完善課程評價與持續(xù)改進”五個方面進行了課程教學(xué)研究與改進，落實了OBE 教育理念。本課程整套改革方案已在我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)2019 級和2020 級的四個班級完成實驗。實踐表明，通過上述課程改革，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新能力，取得了良好的教學(xué)效果。