基于OBE的智能運輸工程專業(yè)實踐教學體系建設

王莉　張惠茹　秦勇　賈利民

摘 要：基于“學習結果”的工程教育實踐（Outcome Based Education——OBE）中重視定義了畢業(yè)生素質，急需圍繞“預期學習結果”反向設計教學內容，重視學生學習效果，實踐教學能有助于實現(xiàn)工科畢業(yè)生“學習結果”與《華盛頓協(xié)議》的“實質等效性”?；贠BE實踐體系，從智能運輸工程專業(yè)能力構成、OBE模式特點分析、專業(yè)創(chuàng)新型工程教學體系建設、教學內容改進、人才培養(yǎng)模式等幾個方面闡述了智能運輸工程專業(yè)實踐教學體系的研究與實踐。

關鍵詞：智能運輸工程；實踐教學；創(chuàng)新能力；實踐能力

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

Abstract： The outcome based education（OBE）emphasizes the definition of the quality of the graduates， designs the teaching contents in the reverse direction of the“expected learning results”， and emphasizes the evaluation of the students' learning outcomes. This will contribute to the“substantial equivalence”between the“l(fā)earning outcomes”of engineering graduates and the “Washington Agreement”. The article elaborates the research and practice of the practical teaching system of the intelligent transportation engineering from several aspects around the OBE practice system， such as the ability of intelligent transportation engineering， the characteristics of OBE model， the construction of professional and innovative engineering teaching system， the improvement of teaching content， the training mode of talent， etc.

Key words： intelligent transportation engineering； practical teaching； innovative ability； practical ability

我國社會與科技的不斷發(fā)展對高等教育提出了更高的新的要求，《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》提出要提高高等教育人才的培養(yǎng)質量，支持學生參與科學研究，強化實踐教學環(huán)節(jié)；要提高科學研究水平，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才[1]。2016年6月2日，中國成為國際本科生工程學位互認協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的正式會員，對學生而言，這代表取得經認證合格的專業(yè)的畢業(yè)文憑即獲得進入國際就業(yè)市場的“入場券”；對學校而言，“提高教學質量”有了明確合理的參考框架；對國家而言，代表我國不僅可以建立世界規(guī)模最大的工程教育系統(tǒng)，還可以有效控制教育系統(tǒng)質量[2-3]。協(xié)議中各成員國大多數(shù)采取基于“學習結果”導向的認證標

準[4]，而OBE就是一種以“預期學習結果”來驅動整個教育結構改革的模式。

實踐教學是鍛煉學生動手能力的重要環(huán)節(jié)，是對理論教學的補充和延伸[5]，而工程活動本身需要實踐過程建造有形結果如：工程產品、軟件系統(tǒng)或者學術文章。智能運輸是交通運輸行業(yè)發(fā)展的趨勢和目標，目前社會急需交通運輸行業(yè)高層次、具備信息化背景、有創(chuàng)新能力與實踐能力的復合型卓越工程師，而傳統(tǒng)的交通運輸專業(yè)教學體系在信息化技術類的課程設置不足，培養(yǎng)方式和內容與實際需求具有一定的差距。因此，智能運輸工程專業(yè)急需改革原有教學體系，構建基于OBE的智能運輸工程專業(yè)實踐教學體系，以符合現(xiàn)代人才培養(yǎng)模式。

1 智能運輸工程專業(yè)能力培養(yǎng)及OBE模式的借鑒價值

1.1 智能運輸工程專業(yè)能力構成。智能運輸工程專業(yè)依托交通運輸工程、安全科學和控制科學，以適應交通運輸行業(yè)自動化、信息化、智能化所需基礎理論和工程素質教育為重點，培養(yǎng)具有交通運輸工程、自動控制、通信與計算機等技術交叉融合知識，能解決智能運輸領域工程技術問題，能從事智能運輸技術裝備與系統(tǒng)研究、設計、開發(fā)和技術管理等工作的創(chuàng)新意識強的卓越工程人才[6]。因此智能運輸工程專業(yè)的專業(yè)能力總體上應包括：交通思維能力、算法構建與分析能力、程序設計與實現(xiàn)能力、交通現(xiàn)象仿真與改進能力、系統(tǒng)設計能力等，并將這些專業(yè)能力具體體現(xiàn)到智能交通系統(tǒng)信息的采集、傳輸、處理、發(fā)布等環(huán)節(jié)。（1）在交通思維能力方面，培養(yǎng)學生充分理解真實世界中道路使用者、運輸工具以及道路之間的抽象關系。（2）算法構建與分析能力、程序設計與實現(xiàn)能力方面，使學生掌握大數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理和發(fā)布過程的原理與具體操作過程，具備設計算法程序并實現(xiàn)的能力。（3）交通現(xiàn)象仿真與改進能力、系統(tǒng)設計能力方面，培養(yǎng)學生具備熟練運用交通類仿真軟件進行交通現(xiàn)象的重現(xiàn)與改進的能力，具備智能運輸系統(tǒng)感知層、傳輸層系統(tǒng)的軟/硬件分析與設計能力，具備處理層與發(fā)布層應用系統(tǒng)的可行性分析、總體設計、詳細設計、系統(tǒng)測試等方面的實踐能力。

1.2 OBE工程教育模式的特點。OBE（Outcome Based Education）是一種基于“學習結果”導向的工程教育模式，目前世界上《華盛頓協(xié)議》的各成員國，包括美國、加拿大、日本等大多數(shù)都采取OBE模式的認證標準，將“畢業(yè)生素質”作為各成員國不同類型工科專業(yè)“預期學習結果”的共性和最低要求[7-10]。OBE工程教育模式有以下特點：（1）重視定義畢業(yè)生素質：中國工程教育委員會在認證標準中指出《華盛頓協(xié)議》對畢業(yè)生提出12點素質要求，包括溝通、團隊合作、社會責任感、工程倫理等。（2）圍繞“預期學習結果”反向設計教學內容，開設針對性較強的專業(yè)課程。（3）重視學生學習結果的評估工作，這是該教育模式必不可少的環(huán)節(jié)。endprint

1.3 專業(yè)實踐教學體系必要性。智能運輸工程專業(yè)2010年進入“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，旨在培養(yǎng)掌握交通、控制、通信和計算機等交叉與融合知識的復合型高級工程技術人才，對畢業(yè)生的素質提出了更高的要求，是一個更強調實踐教學的新型專業(yè)方向。量化的學習效果一定程度上反應了學生掌握知識的水平，以結果為導向反向設計實踐教學內容，在實踐中鍛煉學生的創(chuàng)新能力，基于OBE設計智能運輸工程專業(yè)實踐教學體系，可有效提高培養(yǎng)學生的工程素質、實踐能力與創(chuàng)新能力[11]。

2 智能運輸工程專業(yè)創(chuàng)新型工程教學體系建設

2.1 符合現(xiàn)代人才培養(yǎng)模式的OBE實踐教學體系。以培養(yǎng)學生能力、獲得學習結果為產出導向，明確每個實踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)目標，確保覆蓋單門技術能力和從問題分析、方案設計到復雜問題解決，以及團隊協(xié)作和主動學習的能力。根據(jù)結果反向設計專業(yè)的整個教學活動，包括課程體系、學分分配、課程要求、教學進程計劃及教學執(zhí)行計劃，以保證實現(xiàn)預期的“培養(yǎng)能夠解決智能運輸領域工程技術問題，能夠從事智能運輸技術裝備與系統(tǒng)研究、設計、開發(fā)和技術管理等工作，具有終生學習能力，基礎寬厚、視野開闊、創(chuàng)新意識強的工程人才”的培養(yǎng)目標。

OBE實踐教學體系包括點、線、面、體四個層面。如圖1。點層面包括認知性、設計性、創(chuàng)新性單項實驗項目，重點在于鞏固專業(yè)知識，培養(yǎng)創(chuàng)新意識；線層面的設計性實驗項目需融合多門課程知識，鍛煉學生解決復雜工程問題的綜合能力；面層面包括本科生畢業(yè)設計以及導師科研訓練，考查學生的類比、綜合、再創(chuàng)新能力；體層面的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃、各類學科競賽以及校企合作實習，培養(yǎng)學生獨立發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，以及與人合作中的團隊意識。

從資料查找搜集、確定實驗方案等準備工作，到方案的實施檢驗，結果反饋及方案改進，再到撰寫實驗報告與成果展示的過程中，實現(xiàn)對學生多項能力的提升。實現(xiàn)被動向主動學習轉變，激發(fā)本科生學習的自主性、探究性，同時課程間相互交叉支撐融合，實現(xiàn)能力的逐步培養(yǎng)和有序提高。

2.2 多元開放，構建實踐教學平臺。搭建優(yōu)質的教學平臺，實現(xiàn)“在做中學”。目前建設有軟件教學平臺、焊接教學平臺、軸承故障實驗平臺、交通運輸控制技術課程平臺。軟件教學平臺提供多種交通類軟件，包括VISSIM、OPENTRACK、ARCGIS等，通過模型仿真的方式，生動形象地展現(xiàn)現(xiàn)實生活中的交通現(xiàn)象，為學生提供一種高效便捷檢驗新想法的手段。焊接教學平臺滿足智能運輸工程專業(yè)對學生硬件動手能力的培養(yǎng)，從最初的電路設計到線路焊接，全面鍛煉學生實踐動手能力。軸承故障實驗平臺，通過改變平臺的實驗條件測得不同情況下軸承數(shù)據(jù)，為學生提供實測數(shù)據(jù)以進行深入研究。交通運輸控制技術課程平臺建立在學校的課程資源系統(tǒng)中，是智能運輸工程專業(yè)的主干課程，平臺彌補了傳統(tǒng)課堂的不足，便于學生課下對知識的鞏固學習。已搭建的平臺允許學生們自由使用，開放的實驗環(huán)境有利于學生們通過實踐掌握知識[12]。

2.3 基于“學習成果”的教學改革。完善實踐教學結構，形成螺旋連續(xù)式實踐實驗教學體系。構建從單門課程的實驗、實踐環(huán)節(jié)到系統(tǒng)化的綜合性實踐及設計的交叉互補、螺旋深入地完善實踐教學結構。前者檢驗學生對課程內容的掌握情況，后者培養(yǎng)學生對綜合問題的分析、解決能力，做到多層次、由淺入深、循序漸進的螺旋式實踐教學。從基礎課程實驗、實踐開始，增加涉獵內容的廣度與深度，確保先修實踐內容的完整性。

推動教材改革，強化專業(yè)特色。智能運輸專業(yè)作為一門順應時代潮流而生的復合型學科，在教材建設方面有著長足的發(fā)展空間。一方面在傳統(tǒng)交通的基礎上結合計算機、通信和自動控制的知識，專業(yè)特色鮮明；另一方面，融入智能交通領域最新的研究理念及科研成果，學科優(yōu)勢顯著。

改進教學模式，提高教學質量。緊跟當前教學發(fā)展的新形勢，圍繞既定的教學目標，積極開展教學研究活動，改進教學方法。采用“競賽+案例式”教學模式，以具體的案例，將隱性的知識外顯，也可以將顯性的知識內化。激發(fā)學生興趣和最大潛能，運用課程所學的實用技能解決問題。

2.4 注重人才培養(yǎng)。建立本科學生導師制，營造濃郁科技活動氛圍，培養(yǎng)學生興趣。智能運輸工程專業(yè)本科期間實行導師制，通過跟隨導師進行科研項目訓練，來提高學生對專業(yè)研究的興趣及創(chuàng)新能力，培養(yǎng)實踐型與創(chuàng)新型人才。完成科研項目之余，組織學生參加各類科研競賽如北京交通大學“金士宣”杯創(chuàng)新能力大賽和北京交通大學“挑戰(zhàn)杯”、北京交通大學數(shù)學建模競賽、北京交通大學大學生科研訓練項目等。在實踐應用中，加深學生對教學內容的理解，提高其在學習、實踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、獨立分析問題和解決問題的能力。

與企業(yè)協(xié)同、共育人才。注重理論與實踐結合、課內與課外結合。在學期中，增加豐富的課程實驗，以“競賽+案例式”的教學模式更好地加深學生對專業(yè)知識的理解；依托學院及相關課程開展各類講座，演講者包括杰出校友、專業(yè)精英等優(yōu)秀人士，講座內容深入淺出，涉及智能交通前沿科技與發(fā)展趨勢，通過開展講座拓寬學生看待智能交通的視野，引發(fā)其對專業(yè)發(fā)展方向的深入思考。同時，與中國中車、交通公路交通試驗場、北京市交通運行監(jiān)測調度中心、青島海信等行業(yè)知名企事業(yè)單位建立合作，定期組織開展認知實習培訓和生產實習培訓，引導同學將理論運用于實踐，從實踐中提高對理論的認知[13-14]。

3 結束語

在充分研究和吸收OBE工程教育理念的基礎上，結合智能運輸工程專業(yè)定位，以符合現(xiàn)代人才培養(yǎng)模式實踐教學體系設置為核心，以智能運輸行業(yè)應用為突破口，以教學理論研究為保障，不斷完善基于OBE的智能運輸工程專業(yè)實踐教學體系，在教學過程中特別強化實踐教學，使學生具有較強的動手操作能力，培養(yǎng)技術過硬的優(yōu)秀人才。

目前，該模式在北京交通大學智能運輸工程專業(yè)實踐教學中實施效果良好，搭建多元開放的實踐平臺；組織學生參加多項國家級與校級科技競賽，如全國大學生交通科技大賽、美國數(shù)學建模競賽、“通用汽車杯”車聯(lián)網創(chuàng)新應用設計大賽、北京交通大學“金士宣”杯創(chuàng)新能力大賽、北京交通大學“挑戰(zhàn)杯”競賽、北京交通大學大學生科研訓練項目等；并取得了優(yōu)異成績，提高了學生實踐動手能力。endprint

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