基于“OBE”理念的電氣工程及其自動化專業(yè)課程體系的研究與實踐

陳江璋

摘要：成果導(dǎo)向教育（Outcome-BasedEducation，OBE）是目前國際工程教育專業(yè)認(rèn)證的主要理念。該文結(jié)合電氣工程及其自動化專業(yè)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，針對現(xiàn)階段該專業(yè)人才培養(yǎng)過程中存在的問題，提出基于OBE模式的專業(yè)課程體系的構(gòu)建方法。從區(qū)域經(jīng)濟、社會需求出發(fā)來確定專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、反向構(gòu)建課程體系、改革具體教學(xué)的模式和方法、持續(xù)改進人才培養(yǎng)質(zhì)量等方面，探討蘇州大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)課程體系改革的方法和路徑。

關(guān)鍵詞：電氣工程及其自動化專業(yè)；課程體系；成果導(dǎo)向教育（OBE）；培養(yǎng)目標(biāo)；課程體系

1“OBE”概述

“OBE”（Outcome-based-Education，縮寫為OBE）的全稱是“基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式”，是指教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施的目標(biāo)是學(xué)生所取得的學(xué)習(xí)成果。美國和澳大利亞的基礎(chǔ)教育界提出最早提出OBE的理念。OBE教育模式是指教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施的目標(biāo)是學(xué)生所取得的學(xué)習(xí)成果?；贠BE教育模式的教學(xué)活動設(shè)計過程中要求所有課程的教學(xué)活動過程都要以學(xué)習(xí)產(chǎn)出為目標(biāo)進行反向設(shè)計，即首先要確認(rèn)課程的學(xué)習(xí)成果，由學(xué)習(xí)成果確定課程的人才培養(yǎng)目標(biāo)，再由培養(yǎng)目標(biāo)決定課程的教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)過程由傳統(tǒng)的“內(nèi)容為本”向“學(xué)生為本”轉(zhuǎn)變，不再是“老師教什么”，而是“學(xué)生要學(xué)什么”。

目前，世界各國的工程教育都在積極地采用OBE模式，《華盛頓協(xié)議》各成員國大多采取“成果導(dǎo)向”之認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，2013年6月，我國成為《華盛頓協(xié)議》第21個簽約成員。目前，工程教育認(rèn)證工作在全國范圍迅速推進，基于OBE理念的工程教育成為大勢所趨。蘇州大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)抓住機遇，從2015年開始，以學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式引導(dǎo)工程教育改革，對人才培養(yǎng)方案、課程體系、教學(xué)大綱和教學(xué)評價體系等進行全面改革，進一步發(fā)揮以成果反向驅(qū)動人才培養(yǎng)的重要作用。

2以區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需求為導(dǎo)向，確立培養(yǎng)目標(biāo)

針對區(qū)域經(jīng)濟尤其蘇州地區(qū)來說，隨著地域成本的增加，蘇州地方經(jīng)濟由制造型向創(chuàng)新設(shè)計轉(zhuǎn)型升級已經(jīng)顯現(xiàn)，而蘇州納入特大城市規(guī)劃和首批服務(wù)貿(mào)易創(chuàng)新國家級試點城市，對產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級帶來了新的機遇，對創(chuàng)新人才的需求將更加強勁。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的快速發(fā)展，電氣工程及其自動化專業(yè)更顯得尤為重要，企業(yè)中原始的、簡單的數(shù)控設(shè)備已在逐步淘汰，取為代之的是設(shè)備先進、技術(shù)精良的新型的現(xiàn)代化加工企業(yè)，而適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的需要，就需要培養(yǎng)和造就一大批既有適應(yīng)時代特點的具有先進專業(yè)理論知識，又具有專業(yè)操作技能的實用型、現(xiàn)代型的電氣工程及其自動化應(yīng)用型人才。電氣工程及其自動化專業(yè)仍為目前急需的熱門專業(yè)，人才需求量很大，且呈逐年增長的趨勢。在《中國制造2025規(guī)劃》和工業(yè)4.0的背景下，電氣工程及其自動化領(lǐng)域在地區(qū)經(jīng)濟驅(qū)動下，將呈現(xiàn)更深層次的網(wǎng)絡(luò)化和智能化特征，引領(lǐng)自動化控制（系統(tǒng)）向智能化控制（系統(tǒng)）發(fā)展，將圍繞先進機器人、智能生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)和智慧工廠等方向進行產(chǎn)業(yè)化實踐。本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)：本專業(yè)圍繞國家制造強國戰(zhàn)略，培養(yǎng)電力系統(tǒng)、電子制造、裝備制造等區(qū)域產(chǎn)業(yè)急需的高級工程技術(shù)人才和管理人才。

3以“OBE”理念為指導(dǎo)，反向構(gòu)建課程體系

（1）傳統(tǒng)的課程體系

2015年之前，蘇州大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)的課程體系包括通識教育課程、大類基礎(chǔ)課程、專業(yè)教學(xué)（含實踐環(huán)節(jié)）和開放選修課程四大部分，一般按照時間順序遞進選課。本專業(yè)人選了教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，因此其中又包含“普通型”和“卓越工程師”兩種不同的課程體系。相對于“普通型”的課程體系來說，“卓越工程師”的課程體系包括更多的實踐環(huán)節(jié)，如認(rèn)知實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)等。

（2）課程體系的重構(gòu)

近年來，本專業(yè)對課程體系進行了重構(gòu)。指導(dǎo)思想為：課程設(shè)置應(yīng)能支撐畢業(yè)要求的達成，課程體系設(shè)計有企業(yè)行業(yè)專家參與。其中的“支撐”包括三個含義：課程體系能夠形成支撐一關(guān)聯(lián)度矩陣；課程教學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)支撐一課程教學(xué)大綱；課程考核能夠證明支撐一考核內(nèi)容與評價。培養(yǎng)本科生解決復(fù)雜工程問題的能力是工程教育認(rèn)證的核心關(guān)注點之一。在充分調(diào)研學(xué)習(xí)和借鑒兄弟院校復(fù)雜工程問題設(shè)計的基礎(chǔ)上，本專業(yè)以“自動化產(chǎn)線的設(shè)計、集成和控制問題”作為復(fù)雜工程問題的載體，并按照OBE的理念重構(gòu)課程體系，配合系統(tǒng)的、可操作的教學(xué)過程，重點突出復(fù)雜工程問題“綜合、實踐與創(chuàng)新”的特點。本專業(yè)選擇電子電器智能制造“自動化產(chǎn)線”作為復(fù)雜工程問題的落腳點。具體而言，該復(fù)雜工程問題的對象為生產(chǎn)智能電表的自動化生產(chǎn)線，從單站的PLC控制到整個產(chǎn)線的調(diào)度，模擬智能電表的生產(chǎn)、檢測及總裝過程，通過AGV小車、機械手、立體倉儲等的協(xié)作，從而形成了閉環(huán)的智能制造全流程模擬。該復(fù)雜工程問題的課程體系包括11門基礎(chǔ)理論課（內(nèi)含8個驗證性實驗和1個上機實踐）、3個進階性課程設(shè)計和1個企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)環(huán)節(jié)，最后通過課程《電氣工程專業(yè)課程設(shè)計》（2周）和《自動化綜合實踐》（6周）來收尾。收尾環(huán)節(jié)需綜合之前教學(xué)環(huán)節(jié)的知識，通過動手安裝、調(diào)試自動化產(chǎn)線所需的軟硬件，編寫程序?qū)崿F(xiàn)控制目標(biāo)；在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化產(chǎn)線設(shè)計，確定解決方案，并參與模擬招投標(biāo)?！白詣踊a(chǎn)線”作為復(fù)雜工程問題的教學(xué)載體，依托一系列教學(xué)環(huán)節(jié)，從工程基礎(chǔ)理論課程的學(xué)習(xí)、基礎(chǔ)知識驗證，實驗課、課程設(shè)計到企業(yè)的生產(chǎn)實習(xí)，都匯聚于最終的“自動化產(chǎn)線的設(shè)計、集成和控制”問題。圖1所示的課程體系反映了理論教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)的融合，并以解決復(fù)雜工程問題貫穿始終。

（3）具體課程內(nèi)容的重構(gòu)

傳統(tǒng)的基于學(xué)科導(dǎo)向的課程教學(xué)大綱基于一定的邏輯原則按章節(jié)編排，知識點羅列的比較清晰，但結(jié)果可能會導(dǎo)致教師教和學(xué)生學(xué)均沒有進行有效的綜合，各知識點之間相互割裂。而以成果導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計要求每門課程對應(yīng)具體的學(xué)生學(xué)習(xí)成果，對學(xué)生學(xué)習(xí)成果的達成都有具體的教學(xué)內(nèi)容與之對應(yīng)。畢業(yè)要求與課程的關(guān)系應(yīng)清晰體現(xiàn)在課程的教學(xué)大綱中，使大綱成為規(guī)范教師教學(xué)行為，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)行為的契約性文件。教學(xué)大綱中應(yīng)明確課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點對應(yīng)關(guān)系，課程目標(biāo)要體現(xiàn)對畢業(yè)要求的支撐：包括知識的覆蓋和能力的要求；課程教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容和方法對應(yīng)關(guān)系，教學(xué)內(nèi)容需要與課程目標(biāo)對應(yīng)，教學(xué)方法需要有利于課程目標(biāo)的達成；課程教學(xué)目標(biāo)與考核方式的對應(yīng)關(guān)系，考核內(nèi)容需要與課程目標(biāo)有對應(yīng)關(guān)系，考核方法能夠反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果（是否達到能力要求）等。此外，教學(xué)大綱的編制應(yīng)該充分考慮社會和行業(yè)企業(yè)的需求，積極吸納產(chǎn)業(yè)界的各種校外機構(gòu)和企業(yè)參與到教學(xué)活動中來。

4以目標(biāo)達成度為核心，持續(xù)改進人才培養(yǎng)

以學(xué)生的畢業(yè)達成度為核心的閉環(huán)持續(xù)改進機制，如圖3所示。結(jié)合本專業(yè)的實際情況，該閉環(huán)運行機制主要包含：（1）建立“教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控機制”，通過對教學(xué)環(huán)節(jié)的過程監(jiān)控和對課程成績的質(zhì)量評價來實現(xiàn)教學(xué)活動、課程大綱、師資隊伍和支撐條件等的持續(xù)改善，該機制的主要任務(wù)是課程目標(biāo)達成度評價；（2）建立“應(yīng)屆畢業(yè)生跟蹤反饋機制”，通過對應(yīng)屆畢業(yè)生的達成度進行評價以實現(xiàn)畢業(yè)要求（含畢業(yè)要求指標(biāo)點分解）和課程大綱的持續(xù)改進，該機制的主要任務(wù)是基于課程成績的定量評價和基于畢業(yè)生問卷調(diào)查的定性評價；（3）建立“社會評價機制”，通過對培養(yǎng)目標(biāo)的合理性和達成度進行定期評價以實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的持續(xù)改進，該機制的主要任務(wù)是對畢業(yè)五年的畢業(yè)生及其用人單位進行問卷調(diào)查。從控制論的角度來看，上述三大機制構(gòu)成了一個串級控制系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)控制和優(yōu)化的理論，應(yīng)首先對內(nèi)環(huán)“教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控機制”進行整定f持續(xù)改進），每學(xué)期任課教師根據(jù)課程成績填寫《試卷分析表》和《課程總結(jié)表》，并評價課程目標(biāo)是否達成，經(jīng)課程負(fù)責(zé)人審定后作為教學(xué)活動持續(xù)改進的依據(jù)。其次對二環(huán)“應(yīng)屆畢業(yè)生跟蹤反饋機制”進行整定（持續(xù)改進），由畢業(yè)要求工作小組對應(yīng)屆畢業(yè)生進行定量畢業(yè)要求達成度評價（每兩年一次）和定性的畢業(yè)要求達成度評價（每一年一次），經(jīng)對比分析后由專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會出具《畢業(yè)要求達成度綜合評價報告》，并作為畢業(yè)要求持續(xù)改進的依據(jù)?！吧鐣u價機制”處于最外環(huán)，每五年左右整定（持續(xù)改進）一次。國家經(jīng)濟發(fā)展需求、學(xué)校專業(yè)定位等是制訂和改進培養(yǎng)目標(biāo)的主要依據(jù)。由學(xué)院學(xué)生工作辦公室組織收集畢業(yè)五年左右學(xué)生的《蘇州大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)生反饋意見調(diào)查表》以及收集《用人單位對蘇州大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)生反饋意見調(diào)查表》，由專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會進行培養(yǎng)目標(biāo)達成度綜合評價與分析，經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會審定后，在培養(yǎng)目標(biāo)達成度評估的基礎(chǔ)上對培養(yǎng)目標(biāo)進行持續(xù)改進。

5結(jié)束語

現(xiàn)階段我國工科教育提倡“新工科”，高校的人才培養(yǎng)方式、教育教學(xué)方法，尤其是教育理念面臨一場深刻的革命?！癘BE”作為一種先進的教育理念，是高等工程教育改革的正確方向，積極探索“OBE”教育理念在人才培養(yǎng)目標(biāo)評價中的應(yīng)用，有助于提升高校人才培養(yǎng)整體水平和質(zhì)量。