OBE工程教育模式下慧魚實驗改革初探

屠立群+王淑花

摘要：針對目前已開展的慧魚實驗教學(xué)存在的問題，以O(shè)BE工程教育模式為指導(dǎo)，重新整合設(shè)計了階梯式慧魚課程層次，并輔以成果為導(dǎo)向的多元化考核方式。發(fā)揮慧魚模型解決工程復(fù)雜問題的潛能，促進學(xué)生個性化修養(yǎng)和團隊精神的提升。

關(guān)鍵詞：OBE；慧魚實驗；改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）40-0262-02

一、引言

慧魚模型是由德國發(fā)明家Arthur Fischer博士在1964年從其專利“六面拼接體”的基礎(chǔ)上發(fā)明的。它是一個由機械構(gòu)件、電氣構(gòu)件、傳感器、氣動構(gòu)件、電腦控制器及軟件等所組成的創(chuàng)新系統(tǒng)[1]。然而，我校引進慧魚模型，最初是將其單純作為一種教具使用，給學(xué)生展示實物，依托慧魚模型進行理論知識的傳授，既沒有調(diào)動學(xué)生對實驗課程的積極性和創(chuàng)造性，又沒有充分發(fā)揮慧魚模型解決復(fù)雜工程問題的潛能。

近年來，隨著實驗教學(xué)的重要性得到了共識，對實驗教學(xué)的改革也持續(xù)進行?；趯W(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式（Outcomes-based Education，縮寫為OBE）最早出現(xiàn)于美國和澳大利亞的基礎(chǔ)教育改革[2]。這種教育模式拓展了我們的視野，嘗試將慧魚模型從單純的展示教具華麗轉(zhuǎn)變?yōu)椤绊椖繉?dǎo)向，學(xué)做一體”的教學(xué)載體。

二、目前慧魚實驗存在的問題分析

OBE是以預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出為中心來組織、實施和評價教育的結(jié)構(gòu)模式。實驗教學(xué)正是詮釋該理念最直觀的環(huán)節(jié)。而目前，我?；埕~實驗的教學(xué)模式偏離了工程教育認證以學(xué)生為中心的哲學(xué)理念，忽視了學(xué)生實踐操作技能的提高，實踐教學(xué)流于形式，使其局限于傳統(tǒng)機械課程授課形式，因此在慧魚實驗設(shè)計上有以下幾個方面需要改進。

1.開展的慧魚實驗獨立性太強，幾個實驗之間甚至于某個實驗的各個環(huán)節(jié)相關(guān)性較弱，傳統(tǒng)的以“內(nèi)容為本”的教學(xué)方式也忽視了學(xué)生“學(xué)習(xí)結(jié)果”這一根本目標，很難形成持續(xù)發(fā)展的質(zhì)量保證體系。

2.現(xiàn)有的慧魚實驗都是處在模仿組裝階段，無法將專業(yè)知識融入實驗過程中從而學(xué)以致用，思維鍛煉受到限制。整個實驗做完之后，學(xué)生對如何利用慧魚在解決復(fù)雜工程問題上依然沒有清晰的認識。

3.考核評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果的方式傳統(tǒng)單調(diào)，只關(guān)注了最后的結(jié)果，而沒有關(guān)注過程。這種考核方式看到的只是學(xué)生做出了什么，學(xué)生的學(xué)習(xí)動機很有可能不是興趣，而是應(yīng)付考試得到學(xué)分。

三、基于OBE的慧魚實驗教學(xué)設(shè)計

OBE工程教育模式不限定教師采取什么樣的教育方法和教育內(nèi)容，只通過指定階段性的學(xué)習(xí)期望來為教師指明方向。為突破傳統(tǒng)教學(xué)方式的束縛，以達到OBE理念中對于學(xué)生的多方面的能力要求，如機械專業(yè)和交叉學(xué)科理論知識的運用，統(tǒng)籌規(guī)劃和項目整體意識的形成，團隊協(xié)作和管理，等等。表1對慧魚實驗進行了階梯式的課程層次設(shè)計。

1.問題為導(dǎo)向的基礎(chǔ)驗證性實驗?；埕~模型采用的是模塊化設(shè)計，系統(tǒng)化可擴充，種類多，同時也可反復(fù)拆裝，能夠逼真地表現(xiàn)機械構(gòu)件和實驗原理?；A(chǔ)驗證性實驗是要求學(xué)生通過對機械理論知識的充分掌握的基礎(chǔ)上，在學(xué)習(xí)了機械零件結(jié)構(gòu)和機械原理課程之后，結(jié)合機械原理課程設(shè)計和金工實習(xí)，對慧魚的構(gòu)件有個初步的了解，通過動手拆裝，按照慧魚實驗指導(dǎo)書的步驟和標準過程來制作慧魚機器人。在基礎(chǔ)驗證性實驗階段，應(yīng)以學(xué)生掌握機械基礎(chǔ)知識為目標，重點設(shè)計以問題為導(dǎo)向的實驗內(nèi)容，熟悉慧魚模型的構(gòu)建，留意學(xué)習(xí)過程中經(jīng)典的實驗教學(xué)模板，擴充知識，掌握橫向的知識應(yīng)用，使學(xué)生知道這些基礎(chǔ)驗證性實驗在實際工程應(yīng)用的場合。

2.任務(wù)為導(dǎo)向的工程設(shè)計性實驗。工程設(shè)計性實驗是在基礎(chǔ)驗證性實驗的基礎(chǔ)上開展的，是對機械基礎(chǔ)知識的運用、發(fā)展和創(chuàng)新。在之前拆裝組合慧魚模型經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對標準機器人的結(jié)構(gòu)、程序和線路進行改進，使動作更加連貫多樣。該階段強調(diào)基礎(chǔ)驗證性實驗在獨立完成的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生工程意識和創(chuàng)新能力，將最新技術(shù)滲透到實驗教學(xué)內(nèi)容中，設(shè)計具有一定廣度和深度的工程設(shè)計性實驗。以任務(wù)為導(dǎo)向，鼓勵團隊合作，利用慧魚模型先進的實驗理念，在開放的實驗平臺上，學(xué)生以討論組為單位，將所學(xué)知識交叉融合，用以解決復(fù)雜工程問題。

3.項目為導(dǎo)向的研究創(chuàng)新性實驗。項目為導(dǎo)向的慧魚實驗是要求師生在規(guī)定時間內(nèi)通過共同完成一個項目方案進行教學(xué)，學(xué)生在一定時間范圍內(nèi)，自由組隊，制訂方案，確定時間結(jié)點進行學(xué)習(xí)，最后由師生共同評價學(xué)習(xí)成果。例如，教師確定的項目范圍，無任何題目要求限制。學(xué)生按三人一組，組成一個項目團隊。每個團隊的成員根據(jù)自己的興趣和特長，在某個項目中擔(dān)任不同的角色?；竟υ鷮崳寄苋媲夷芰ν怀龅目梢該?dān)任隊長，負責(zé)整個項目的實施，其他兩位同學(xué)則分別負責(zé)軟件和硬件的設(shè)計。每一個環(huán)節(jié)完成，組員之間都可以交流討論，獻計獻策，也鼓勵每位成員踴躍擔(dān)當隊長，鍛煉自己。每一個項目階段完成之后，讓團隊上臺展示自己的作品，和其他團隊的作品比較，交流心得，取長補短，不斷改進。為突破傳統(tǒng)教學(xué)方式的束縛，將慧魚創(chuàng)意實驗以項目為載體，讓項目完成的全過程貫穿整個學(xué)習(xí)過程，使學(xué)生在“做中學(xué)、學(xué)中做”，提高學(xué)生專業(yè)知識的迅速汲取能力，更培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

4.成果為導(dǎo)向的多元化考核方式。在OBE教育模式中，學(xué)生學(xué)到了什么和能否成功遠比怎么學(xué)習(xí)和什么時候?qū)W習(xí)重要。評價學(xué)習(xí)產(chǎn)出是OBE教育模式中非常重要的環(huán)節(jié)，通過評價來了解學(xué)生掌握知識和能力的程度。表2是慧魚創(chuàng)意實驗評價內(nèi)容。

OBE模式以學(xué)生個人能力發(fā)展為核心，其評價關(guān)注的是自我比較，因此評價時不能設(shè)置各成績等級的比例，而是根據(jù)課程教學(xué)目標明確給出每項評價內(nèi)容的評價標準，依據(jù)每個學(xué)生的能力達成程度，給予從“不熟練”到“優(yōu)秀”的不同評價等級。允許“多次評價、先后達標”，使評價體現(xiàn)學(xué)生發(fā)展的個體特性。

四、結(jié)語

在OBE工程教育背景下，教師將慧魚模型作為工程、項目教學(xué)實踐和基礎(chǔ)性研究的實驗教具，指導(dǎo)學(xué)生搭建機械、氣動、傳感器部件，并利用PLC、計算機借口或單片機接口進行自動控制，充分展現(xiàn)了慧魚模型展示科學(xué)原理和技術(shù)的優(yōu)勢，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，將所學(xué)知識交叉融合，用于解決工程問題。強調(diào)學(xué)生自主式、開放式、協(xié)作式、探究式為主的實踐學(xué)習(xí)方式，促進學(xué)生個性化修養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提升。

參考文獻：

[1]黎澤倫，黃友均.慧魚機器人在機電創(chuàng)新實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究與實踐[J].信息技術(shù)教學(xué)與研究，2015，（54）：122.

[2]Willis S，Kissane B.Systemic approaches to articulating and monitoring student outcomes：are they consistent with outcome-based education [J].Student in Educational Evaluation，1997，23（1）：5-30.endprint