基于OBE理念的专业核心课程建设的思考

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  摘要:专业核心课程建设是高校一流本科教育建设的必然要求和重要内容。OBE是一种基于成果导向的新型教育理念,该理念对于本科专业核心课程的建设具有重要的指导意义。本文以浙江工业大学《机电系统及生产过程自动化》课程为例,对基于OBE理念的专业核心课程建设进行了深入思考,分析了当前课程在理论教学、实验教学和考核方式方面存在的不足之处,对基于OBE理念的课程建设内容及方案进行了详细阐述。
  关键词:OBE理念;专业核心课程;教学改革
  中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2018)30-0048-03
  我国已成为国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式成员,该协议各签约国大都实施了基于成果导向(Outcome Based Education,OBE)的工程教育模式。浙江工业大学机械工程专业通过了中国工程教育专业认证,因此,全面并持续实施OBE教育模式是机械工程专业的必然趋势和内在要求,这与学校近年来一直坚持OBE教育理念相一致。课程建设是专业建设的基础和中心环节,也是提高教学质量的重要途径。为推进学校一流本科教育建设,全面贯彻落实OBE人才培养理念和质量观,深化人才培养模式、课堂教学模式和课程考核评价方式改革,浙江工业大学开展了本科教学专业核心课程建设工作。《机电系统及生产过程自动化》课程是机械工程与自动化专业的核心课程,本文以该课程为例,对基于OBE理念的专业核心课程建设进行了思考,结合课程基本信息及其建设基础、当前课程教学存在的不足、基于OBE理念的课程建设内容及方案等方面进行了详细阐述。
  一、课程基本信息
  本课程的授课对象为大三下学期的学生。该课程总学时为48学时,其中理论教学学时为40学时,实验学时为8学时,其先修课程为《工程测试技术》、《微机原理及应用》、《控制工程基础》、《机械设计基础》等专业基础课。该课程是浙江省高等学校精品课程和浙江工业大学精品课程,其自编教材《机电一体化控制技术与系统》为国家“十二五”规划教材。
  二、当前课程教学存在的不足
  OBE是一种以学生为中心并基于成果导向的先进教育理念。在这种教育理念下,课程的教学设计和教学实施的目标是学生通过教学最后所取得的学习成果,即课程教学从初始阶段就必须聚焦于最终的学习成果,要求所有的教学过程、教学方法以及学习评价都需以最终学习成果为基准来设计,而最终学习成果与专业的培养目标和毕业要求密切相关,学生在学习过程中能充分明确自己的目标。对照OBE理念,本课程教学还存在一些不足,而这些不足最终可通过基于OBE理念的课程建设加以改善。
  1.理论教学方面的不足。本课程已经开展了多年的教学改革工作,取得了较大的进展和较好的效果,但是仍然存在教学目标与专业培养目标毕业要求对应性不强、学生主动学习性不强的问题。本课程具有很强的系统性和工程性,而作为大三学生,实习实践经历较少,工程经验比较缺乏,因此他们面对本课程较大的知识量和难度,以及对工程实际问题理解不足的问题,难以建立系统性的概念和明确的学习目标,学生有畏难情绪,主动学习不够。教师在教学过程中,灌输性仍大于研究性,课堂的开放性稍显不足,在学生自主学习和自学能力的培养方面仍需加强。
  2.实验教学方面的不足。目前课程的实验教学仍然与以学生以中心的教育理念存在差距。每次实验课,通常是教师在课堂上讲解实验原理、实验设备操作,并给出详细的实验步骤乃至程序,最后由学生分组进行实验并完成实验报告。这种实验教学模式学生通常只是被动地接受,无法很好地进行自我探索,亦难以激发学生的主动创新性。实验内容主要以验证性实验为主,设计性和探索性实验比例较低,对于学生创新性能力的培养不利。
  3.考核方式方面的不足。课程的学习评价中对于学生掌握知识的考核比例仍大于对于学生能力的考核,比如由于前述实验教学方面的不足,实验成绩无法真正体现学生的能力,无法反映学生的最终学习成果。OBE强调的学习成果是学生最终取得的学习结果,是学生通过某一阶段学习后所能达到的最大能力。另外,评价主体较为单一,评价内容全面性不足,对学生学习过程的考核仍然不足。目前的考核方式不能合理有效体现学生的最终学习成果,在一定程度上将会挫伤学生的学习积极性,不利于学生对课程知识的系统掌握,阻碍创新性能力的培养。
  三、基于OBE理念的课程建设内容及方案
  1.明确课程OBE教学目标,优化课程教学内容。在OBE理念的指导下,对课程进行反向设计,首先就要明确课程教学目标,以便优化课程教学内容。课程OBE教学目标的确立必须以毕业要求为准绳,而毕业要求的确立必须以专业培养目标为依据,因此必须明确该课程对于培养目标和毕业要求达成的作用与贡献,从而为更好地开展教学活动和教学评价等提供指导和依据。机械工程及自动化专业致力于培养具有工程科学基础、工程专业技术及管理等知识,具有分析问题、解决问题、组织管理、合作交流和自主学习的能力,具有创新意识、社会责任感、职业道德及人文素养,能在专业相关领域从事生产运行与技术管理、工程设计、技术开发和科学研究等工作,能解決复杂工程问题的高级工程技术人才和复合型人才。以专业培养目标为依据,确立了工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业和规范、个人与团队、沟通、项目管理和终身学习等12部分的毕业要求。本课程作为专业必修课,其基本教学目标是,通过本门课程的学习,使学生能够将本专业的知识系统进行有机的串联融合,并培养学生灵活应用理论知识分析与设计工程机电系统和自动化生产装备的能力。基于OBE教学理念,本课程的教学目标将与毕业要求中的若干部分内容进行直接对应,包括工程知识、问题分析、研究、个人与团队、终身学习等内容。根据OBE教学目标,可以确立与该目标对应的教学内容,实现教学内容的优化,从而进一步确立某个教学内容所对应的教学时数。这种教学内容的安排保证了每一次教学乃至每一块教学内容均对毕业要求形成了相应的贡献,即每一个教学环节如课堂讲授、平时作业、实验、综合作业等都对毕业要求形成了明确的贡献。在理论教学环节,设计的主要教学内容包括机电一体化概论、精密机械技术、工业控制计算机、可编程序控制器、传感器及计算机接口、驱动元件及控制、机电一体化系统的常用控制策略以及设计实例等,总计40学时。在实验教学环节,设计的教学内容包括机械手、小型雕刻生产线、PLC应用和步进电机控制和交流电机变频调速等,总计8学时。此外,还设置了开放性实验(学时不限,学生自主申请进入实验室完成,或结合课外科技活动以及科研项目完成)。教学内容的优化,确保了专业核心课程对专业人才培养目标和毕业要求的支撑。   2.优化课程教学团队,建设优质课程资源。课程教学团队是实现优质教学的根本力量,团队建设及优化是提升课程教学能力的有力手段。本课程建立了一支静心教书、结构合理、相对稳定的优秀教学团队,其中包括四位主讲教师、两位实验指导教师和多位实践辅导教师。团队中的教师不仅具有深厚的机电一体化理论知识,同时具有比较丰富的实践经历,学历与学缘结构合理,年龄结构合理,老、中、青形成了很好的教学梯队。OBE课程建设需要从教学目标、教学模式、教学内容、教学评价等多个方面进行展开,教学团队需加强内部交流,建立定期和不定期的交流机制,开展教学研究,凝练课程改革经验,主动撰写成教学论文,并申报各类OBE教学项目,这可以从另外一个层面大力提升教师的教学能力。鼓励教师教学和科研并举,加强教学与研究的结合与互动,以教学研究提高讲课水平,以科学研究提高学术水平。开展诸如“你听我讲、我听你讲”的专项教学活动,在活动中实现教学经验的优势互补。另外,抓住合适的机会,定期开展校内外教学示范,在示范中实现教学团队的外部交流。建设优质课程资源是实现OBE教学的一个重要途径。基于课程教学团队以及所在研究所的有关科研项目、团队教师所指导大学生科技竞赛的成果等资源建立课程资源库,将工程项目转化为可作为教学的内容形式,这对于提高学生的学习兴趣有重要帮助。充分利用网络资源辅助教学,建设课程教学网站,并利用新媒体或即时通讯软件,实现课程交互,加强课后互动。适时建设与课程配套的小规模限制性在线课程,并在学校网络教学平台及校外在线课程教学平台进行开放共享、扩大受益面。以提高学生能力为目标导向,进行国家“十二五”规划教材《机电一体化控制技术与系统》的改版工作,教材更新中将引入国内外机电一体化技术的最新成果。进一步加强实验室建设,以特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室为依托并以国家级虚拟仿真中心建设为基础,增加实验设备,扩展实验项目。
  3.创新课程教学模式,改革课程评价方式。基于OBE理念创新课堂教学模式对于实现OBE教学目标尤为关键。坚持“以成果为导向、以学生为主体、强化工程教育、注重能力培养”的教学理念,遵循教学规律,根据具体的教学内容选择适宜的教学方法和手段,加强持续改进。在教学模式创新中,引入研讨教学、案例教学和项目教学等多样化手段与方法,开展混合式教学,引导学生进行自主性学习、研究性学习和协作性学习。在教学改革中,以实际问题为驱动,结合课程及实践教学内容和特点,培养学生创新理念、工程意识和科学思维能力。比如在培养学生创新理念方面,向学生阐述“创新其实并不难,哪怕只是突破一點点”的观念,鼓励其对现有技术方案进行改进,无论是技术层面还是方法层面,并对其改进工作进行评价与指导。适时向学生讲授智能制造、绿色制造、人工智能、网络化定制、大数据、虚拟现实等先进的科学理念,拓宽其知识视野,开拓其思路。进一步强化实践环节,培养学生探索和研究工程问题的兴趣、实践能力和创新能力。如在实验教学环节中系统性地规划若干开放性实验,加强机器人课外实践和机电系统和生产过程自动化装备设计实例实践。教学方法和手段包括:(1)在教学过程中充分利用课上、课外各种场合,营造工程实际氛围,运用启发、引导和提问相结合的教学法,激发学生的求知欲望,引导学生积极思维,利用学生实验课、课外科技活动和参与部分科研工作的机会,积极推进启发式、讨论式、互动式的教、学和师生互动方法。(2)授课中结合机电系统教学内容,注重理论密切结合工程实际,加强抽象思维和演绎推理的过程的实例展示,积极引导学生进行联想与类比,努力培养学生的工程思维习惯以及方法学和科学思维素质,促进学生学习能力的发展,直接介绍教师所从事的工程设计和科学研究案例,使得学生具有很好的认同感,并创造了师生直接就实际问题进行面对面研讨的机会。(3)遵循在多媒体教学环境下学生认知的基本规律,在多媒体教学中有机地穿插黑板教学;多媒体讲稿体现教学规律,按思维过程逐步演示。课件和板书的有机结合使教师教学的个性得以发挥和施展,使得学生更易于接受教学内容。(4)采用精讲与多练的方法帮助学生把握重点化解难点。授课突出基本概念和基本理论,突出典型问题的分析思路与分析方法,利用典型题举例、习题课、课后练习进行习题训练。
  本课程是一门实践性很强的课程,应充分利用课程教学网站和校外优质在线开放课程资源,以适应辅助教学和学生课前课后主动自主学习的需求。课程作业的布置中应强化实践,除复习普通知识点的作业之外,采用读书报告、实践设计等大作业的方式,让学生在了解本课程的一些相关知识的同时,动手进行实践,为将来的毕业设计和工作打下基础。针对现有课程考核评价方式中的不足之处,基于OBE理念推进形成性评估和终结性评估相结合的考核方式改革,进一步加强过程考核和能力考核。在OBE理念的指导下,运用多元化评价方法,完善课程考核方法,全面、客观、科学、合理地评价学生的综合素质,注重定性评价与定量评价相结合,在原来的形成性评价与终结性评价相结合的基础上,进一步关注学生在日常学习中的形成性成绩,关注学生学习成绩的取得以及进步情况,关注对学生课程学习的总结性评价。实施积极的评价激励机制,建立民主评价制度,尝试在部分环节的评价中让学生也成为评价的主体之一,充分调动学生的学习积极性。通过对多方面评价主体评价意见的整合,形成对学生的最终评价。
  四、结语
  OBE是一种基于成果导向的新型教育理念,它强调以学生为中心,注重学生获得的能力与成果,该理念对于本科专业核心课程的建设具有重要的指导意义。本文以浙江工业大学《机电系统及生产过程自动化》课程为例,对基于OBE理念的专业核心课程建设进行了思考,结合课程基本信息及其建设基础、当前课程教学存在的不足、基于OBE理念的课程建设内容及方案等方面进行了详细阐述。在课程建设方面,提出应明确课程OBE教学目标,优化课程教学内容,优化课程教学团队,建设优质课程资源,创新课程教学模式和改革课程评价方式,最终提高学生的实践能力和创新能力,以满足OBE人才培养目标。
  参考文献:
  [1]张树永.以培养目标为导向推进课程建设[J].中国大学教学,2015,(3):55-58 61.
  [2]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育,2014,(17):7-10.
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