新工科背景下以O(shè)BE為導(dǎo)向的課程持續(xù)改進(jìn)模式探索

胡向東

摘要：“新工科”改革對人才培養(yǎng)理念和課程教學(xué)模式提出了新挑戰(zhàn)。針對課程學(xué)習(xí)效果和工程實踐創(chuàng)新能力提升問題，以O(shè)BE理念為導(dǎo)向，圍繞課程優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)模式、“以學(xué)生為中心”的互動式課堂教學(xué)模式、基于PBL的“學(xué)思交融”學(xué)習(xí)模式，以及強調(diào)過程性學(xué)習(xí)的課程考核激勵模式等進(jìn)行綜合改革，加強人才培養(yǎng)質(zhì)量過程化形成機制探索；實踐結(jié)果證實了本文提出的以O(shè)BE為導(dǎo)向的課程持續(xù)改進(jìn)模式的有效性，為新工科背景下高效提升人才培養(yǎng)質(zhì)量提供了一條值得借鑒的可行途徑。

關(guān)鍵詞：新工科；OBE；課程；改革；創(chuàng)新

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）29-0134-04

一、引言

在復(fù)雜的國際形勢和新的國際競爭壓力下，“智能制造”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等國家發(fā)展戰(zhàn)略的及時提出和實施，正推動著經(jīng)濟社會快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級，用人單位對人才綜合素質(zhì)與實踐創(chuàng)新能力也提出了更高要求。作為以人才培養(yǎng)為核心職能的高校，在強調(diào)產(chǎn)出（Outcomes-Based Education，OBE）和“新工科”改革以適應(yīng)新需求的大背景下，如何基于課程這個人才培養(yǎng)的基本單元，突出需求牽引，實現(xiàn)課程的綜合改革和持續(xù)改進(jìn)以有效提升人才培養(yǎng)質(zhì)量成為當(dāng)前各高校普遍面臨的突出問題。

本文結(jié)合我校人才培養(yǎng)實際，以國家級精品課程“傳感器與自動檢測技術(shù)”等為實驗對象，以提升自動化與電氣工程類專業(yè)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果和工程實踐創(chuàng)新能力為目標(biāo)，瞄準(zhǔn)當(dāng)前影響和制約本類人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵問題和薄弱環(huán)節(jié)，以O(shè)BE理念所強調(diào)的教學(xué)產(chǎn)出導(dǎo)向，主要圍繞課程優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)模式、“以學(xué)生為中心”的互動式課堂教學(xué)模式、基于PBL（Problem-Based Learning）的“學(xué)思交融”學(xué)習(xí)模式，以及強調(diào)過程性學(xué)習(xí)的課程考核激勵模式等進(jìn)行綜合改革與建設(shè)，加強新工科背景下人才培養(yǎng)質(zhì)量的過程化形成機制探索與實踐；前后經(jīng)歷了“提煉突出問題-解決方案-建設(shè)與實踐-總結(jié)、融合創(chuàng)新與完善”的探索過程，將提煉的實踐經(jīng)驗和研究成果再應(yīng)用于教學(xué)實踐，有效提升了本類專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。不僅所培養(yǎng)的學(xué)生在課程學(xué)習(xí)效果方面取得進(jìn)步，還在課外科技競賽與創(chuàng)新活動等方面表現(xiàn)優(yōu)異；特別是基于學(xué)生在校的綜合素質(zhì)提升與扎實的專業(yè)知識與能力訓(xùn)練，表現(xiàn)出良好的發(fā)展?jié)摿Γ楷F(xiàn)出個人職業(yè)發(fā)展進(jìn)步快速、自主創(chuàng)業(yè)成效顯著等典型事例。

二、國內(nèi)外相關(guān)研究綜述

基于國際競爭新形勢、國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、立德樹人新要求，針對我國的工程教育不久前提出了“新工科”的改革方向，其基本內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[1]，從而更好地適應(yīng)我國經(jīng)濟社會發(fā)展對高素質(zhì)創(chuàng)新型工程技術(shù)人才不斷變化的新需求，歸根結(jié)底，就是社會廣泛關(guān)注的人才培養(yǎng)質(zhì)量話題。

新工科本質(zhì)上是服務(wù)國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、構(gòu)筑國際競爭新優(yōu)勢和落實立德樹人新要求的需要；重點任務(wù)是重構(gòu)人才知識體系、重塑人才培養(yǎng)質(zhì)量觀、創(chuàng)新教學(xué)方式與技術(shù)、強化實踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、完善創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式、加強技術(shù)轉(zhuǎn)移與成果轉(zhuǎn)化[1]。

盡管“新工科”提出不久，但在提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的教學(xué)實踐中，我國各高校開展了多角度的工程教育人才培養(yǎng)模式探索，特別是“卓越工程師人才培養(yǎng)計劃”、“工程教育專業(yè)認(rèn)證”等，強化課程教學(xué)質(zhì)量提升是其基本實現(xiàn)途徑之一。

文獻(xiàn)[2]針對當(dāng)前我國教育發(fā)展面臨的困境，認(rèn)為我國高校應(yīng)實現(xiàn)四大轉(zhuǎn)變：一是樹立成果導(dǎo)向教育理念，由“重投入”向“重產(chǎn)出”轉(zhuǎn)變；二是建立持續(xù)評估機制，由“重外部監(jiān)管”向“重內(nèi)部驅(qū)動”轉(zhuǎn)變；三是探尋教學(xué)方法的多樣化，由“以教為中心”向“以學(xué)為中心”轉(zhuǎn)變；四是加強師生交流互動，由“單一主體參與”向“多元主體參與”轉(zhuǎn)變。

文獻(xiàn)[3]認(rèn)為OBE模式的理念適應(yīng)了工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，有利于提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。OBE模式下的工程教育課程體系生成機制遵循“利益相關(guān)者導(dǎo)向”，單門課程目標(biāo)與培養(yǎng)目標(biāo)有著緊密聯(lián)系，注重知識、能力與素質(zhì)的一體化，在課程評價中更關(guān)注對學(xué)生能力與素質(zhì)的評價。文獻(xiàn)[4]立足“互聯(lián)網(wǎng)+”時代人才培養(yǎng)需求，以O(shè)BE理念與建設(shè)性后現(xiàn)代哲學(xué)為指導(dǎo)，綜合運用解釋結(jié)構(gòu)模型等方法，構(gòu)建了基于OBE理念的在線開放課程資源結(jié)構(gòu)模型，并在實踐中加以應(yīng)用。文獻(xiàn)[5]在基于OBE的嵌入式測控技術(shù)課程群建設(shè)與教學(xué)改革中，以省級精品課程“單片機與接口技術(shù)”為基礎(chǔ)，以省級優(yōu)質(zhì)課程的建設(shè)為“點”來帶動課程群建設(shè)的“面”。在課程內(nèi)容、課程建設(shè)、課程資源特色等方面進(jìn)行了研究與改革，特別在項目化教學(xué)案例上進(jìn)行了重點設(shè)計。文獻(xiàn)[6]把OBE的理念引入到《web編程基礎(chǔ)》課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過以學(xué)習(xí)目標(biāo)為立足點，將知識點劃分為不同等級的目標(biāo)，讓學(xué)生通過自主、協(xié)作、實踐等方式分級實現(xiàn)目標(biāo)，教師再針對出現(xiàn)的問題具體輔導(dǎo)，提高了工程型人才培養(yǎng)的質(zhì)量。文獻(xiàn)[7]以成果導(dǎo)向教育為指導(dǎo)，對現(xiàn)代項目管理課程的授課現(xiàn)狀進(jìn)行分析并提出改進(jìn)的方案。

文獻(xiàn)[8]認(rèn)為學(xué)校發(fā)展之道成千上萬，但根本還在課程與教學(xué)，因此，要切實抓好課程與教學(xué)工作，以促進(jìn)學(xué)校發(fā)展，具體可以從改進(jìn)對象和改進(jìn)主體層面進(jìn)行課程改進(jìn)，同時還應(yīng)建立健全評價機制，以“課程改進(jìn)—教學(xué)跟進(jìn)”為抓手，切實推進(jìn)學(xué)校發(fā)展。文獻(xiàn)[9]在研究成效為本教學(xué)法的基本原理基礎(chǔ)上，通過對企業(yè)和學(xué)生的調(diào)研獲取了自動化專業(yè)學(xué)生的核心能力需求，結(jié)合3P模型，建立了基于PLC控制器的縱向課程群體系，提出了課程結(jié)構(gòu)、課程間的內(nèi)在聯(lián)系、預(yù)期成果及考核方式等內(nèi)容，以統(tǒng)一的控制器平臺、由淺入深的漸進(jìn)內(nèi)容、多樣的成果考核方式為特點，為自動化專業(yè)的專業(yè)課程體系提出了新的模式。文獻(xiàn)[10]針對“誤差理論與數(shù)據(jù)處理”課程中存在的問題，基于成果導(dǎo)向教育的理念，確立了以“能力”培養(yǎng)的課程建設(shè)目標(biāo)，提出了以學(xué)習(xí)結(jié)果反向設(shè)計教學(xué)過程的思路，并在理論教學(xué)、實踐教學(xué)及考核模式等方面進(jìn)行了相應(yīng)改革。

文獻(xiàn)[11]面向卓越工程師的培養(yǎng)，分析和研究相應(yīng)的課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革。首先分析課程體系的價值取向，其次研究課程體系應(yīng)采用的結(jié)構(gòu)形式，最后系統(tǒng)地探討課程體系的整合與重組，以期為“卓越計劃”參與高校進(jìn)行參與專業(yè)課程體系和教學(xué)內(nèi)容的改革提供借鑒和參考，為卓越工程師的成功培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。如文獻(xiàn)[12]分析當(dāng)前儀器儀表產(chǎn)業(yè)人才需求及學(xué)校特色，針對傳感器技術(shù)課程制定課程層面“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”，設(shè)計一體化課程，建立課程與培養(yǎng)目標(biāo)之間的匹配矩陣，配以適應(yīng)的基于CDIO的教學(xué)策略，實現(xiàn)預(yù)期的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”。最后，通過評估“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”，考查學(xué)生知識掌握、能力培養(yǎng)以及態(tài)度養(yǎng)成的情況，從而進(jìn)一步完善教學(xué)。文獻(xiàn)[13]針對理工科研究生教學(xué)的特點，提出了研討式課程改進(jìn)型“五步”教學(xué)方法，弱化了學(xué)生的資料搜集過程與分組討論，強化了教師對研討內(nèi)容的把握與過程的控制，并增加了動手實驗環(huán)節(jié)，與研討內(nèi)容相對應(yīng)。從課前的閱讀，到課堂上的講解和研討，到課后的動手實驗，三個階段相互配合，促使學(xué)生深入思考和理解，從而達(dá)到研討式課程的教學(xué)目的。

這些教學(xué)研究與實踐從教育理念、培養(yǎng)目標(biāo)和課程平臺等角度為新工科的教育改革提供了注解，但新的探索永無止境。

三、以O(shè)BE為導(dǎo)向的課程持續(xù)改進(jìn)模式構(gòu)建

為了回答在我國高等教育目前普遍面臨人才培養(yǎng)質(zhì)量提升任務(wù)的背景下，如何從人才培養(yǎng)質(zhì)量過程化形成機制角度找到一條高效可行的途徑問題，本文以提升自動化與電氣工程類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量為目標(biāo)，基于OBE的教育理念，在探索多維融合創(chuàng)新課程建設(shè)質(zhì)量提升模式過程中，緊緊抓住課程這個實施人才培養(yǎng)的基本單元和形成人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心要素，主要圍繞“學(xué)生學(xué)什么？”（課程優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)問題），“教師怎么教？”（課程教學(xué)效果提升問題），“學(xué)生如何學(xué)？”（課程學(xué)習(xí)效率提升問題），以及“從管理的角度如何激勵學(xué)生？”（課程學(xué)習(xí)動力調(diào)動問題）四個關(guān)鍵方面提出了解決教育教學(xué)問題的方法與路徑。

（一）基于科研轉(zhuǎn)化教學(xué)和教學(xué)改革研究的融合，解決課程優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)模式構(gòu)建問題

課程和教材是學(xué)生賴依學(xué)習(xí)的基本資源，是決定人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心要素。通過多年的教學(xué)實踐探索，依托所承擔(dān)教改和科研課題等成果積累，優(yōu)化更新課程和教材內(nèi)容體系，基于總結(jié)、提煉和融合創(chuàng)新固化成課程或教材等教學(xué)資源，逐步形成融合科研轉(zhuǎn)化教學(xué)和教學(xué)改革研究的課程優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)模式，已建成“傳感器與自動檢測技術(shù)”國家級精品課程、《傳感器與檢測技術(shù)》國家級“十二五”規(guī)劃教材、《物聯(lián)網(wǎng)安全-理論與技術(shù)》特色教材等一批優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，不僅服務(wù)于本校人才培養(yǎng)，還被國內(nèi)百余所高校選用和千余名教師共享，表現(xiàn)出良好的示范輻射效應(yīng)。

（二）基于以學(xué)生為中心的互動式課程教學(xué)模式的構(gòu)建，解決課程教學(xué)效果提升問題

基于對不同教學(xué)模式的效果比較研究，發(fā)現(xiàn)強化學(xué)習(xí)主體地位的沉浸式教學(xué)是提升課程教學(xué)效果的最佳模式；改革傳統(tǒng)課堂以教師講授為主的教學(xué)模式，構(gòu)建以學(xué)生為中心的互動式課程教學(xué)模式，教師作為課程學(xué)習(xí)的引領(lǐng)者和指導(dǎo)者，通過教學(xué)導(dǎo)引、問答互動、翻轉(zhuǎn)課堂、疑問解答、課外實踐等途徑，強化學(xué)生的教學(xué)活動主體地位，加深其對知識的理解和內(nèi)化，進(jìn)而提升課程教學(xué)效果。

（三）基于PBL的“學(xué)思交融”課程學(xué)習(xí)模式構(gòu)建，解決課程學(xué)習(xí)效率提升問題

“學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆”。通過課前的問題導(dǎo)引、課中的交流與微思考、課后的學(xué)習(xí)拓展與探究式研討和復(fù)雜工程問題實踐等途徑，構(gòu)建起基于PBL（問題導(dǎo)向）的“學(xué)思交融”學(xué)習(xí)模式，強化對學(xué)生工程思維能力的訓(xùn)練，高效率培養(yǎng)學(xué)生善思、質(zhì)疑、求解的基本創(chuàng)新能力與素質(zhì)。

（四）基于強調(diào)過程的課程學(xué)習(xí)考核激勵模式的構(gòu)建，解決學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)動力調(diào)動問題

基于對課堂教學(xué)環(huán)節(jié)和質(zhì)量影響要素的分解，從考勤、聽課狀態(tài)、問答互動表現(xiàn)、現(xiàn)場測驗、文獻(xiàn)綜述報告、課后作業(yè)、在線資源學(xué)習(xí)、期末考試、課外科技競賽等環(huán)節(jié)綜合評價，形成強調(diào)過程的課程學(xué)習(xí)考核激勵模式，有效改變部分學(xué)生不重視平時學(xué)習(xí)的不良習(xí)慣，調(diào)動學(xué)生對學(xué)習(xí)過程的參與熱情，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)質(zhì)量。

四、實踐與應(yīng)用

本文以O(shè)BE理念為導(dǎo)向，圍繞構(gòu)建基于教學(xué)改革研究和科研轉(zhuǎn)化教學(xué)的課程優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)模式、“以學(xué)生為中心”的互動式課堂教學(xué)模式、基于PBL的“學(xué)思交融”學(xué)習(xí)模式、強調(diào)過程的學(xué)習(xí)考核激勵模式為基本內(nèi)容，探索人才培養(yǎng)質(zhì)量的過程化形成機制。經(jīng)過多年的持續(xù)完善、教學(xué)實踐與應(yīng)用，已取得多項教學(xué)實踐成果。

（一）在校內(nèi)的應(yīng)用

本文以面向自動化與電氣工程類專業(yè)的“傳感器與自動檢測技術(shù)”等課程為實驗對象，建成了“傳感器與自動檢測技術(shù)”國家級精品課程、《傳感器與檢測技術(shù)》“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃特色教材，將所建立的課程優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源服務(wù)于自動化、測控技術(shù)與儀器、物聯(lián)網(wǎng)工程等專業(yè)的人才培養(yǎng)，并在教學(xué)實踐中應(yīng)用“以學(xué)生為中心”的互動式課堂教學(xué)模式、基于PBL的“學(xué)思交融”學(xué)習(xí)模式，以及強調(diào)過程性學(xué)習(xí)的課程考核激勵模式，學(xué)生的學(xué)習(xí)面貌和平時學(xué)習(xí)表現(xiàn)較以往有明顯進(jìn)步，課堂上認(rèn)真聽課、主動回答問題、與教師進(jìn)行有效互動的比例得到很大提高，甚至出現(xiàn)問題搶答等以前較少見的現(xiàn)象，學(xué)生平時學(xué)習(xí)的主動性和參與積極性得到很好的調(diào)動，有效提升了學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量，不僅學(xué)生的課程學(xué)習(xí)通過率和平均成績得到了提高（如自從2015上學(xué)期全面引入新的課程模式后，傳感器與自動檢測技術(shù)課程平均成績和通過率分別較之前提高5.4分和8.6%，如表1所示），而且基于課程學(xué)習(xí)打下的良好專業(yè)知識基礎(chǔ)與問題求解能力，在課外科技競賽等實踐活動、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動和畢業(yè)后的職業(yè)發(fā)展中表現(xiàn)突出，涌現(xiàn)出一些典型事例。

（二）對其他高校的影響和輻射

基于教學(xué)改革研究和科研轉(zhuǎn)化教學(xué)的課程優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)模式和基于PBL的“學(xué)思交融”學(xué)習(xí)模式已通過教材建設(shè)的途徑固化于《傳感器與檢測技術(shù)》國家級規(guī)劃特色教材的內(nèi)容之中，為選用高校的教學(xué)實踐提供便利；“以學(xué)生為中心”的互動式課堂教學(xué)模式、強調(diào)過程的學(xué)習(xí)考核激勵模式通過課程教案、授課計劃和課程教學(xué)資源等途徑為其他高校所共享。如主編的《傳感器與檢測技術(shù)》國家級規(guī)劃教材已先后被國內(nèi)百余所高校選用；該課程數(shù)字化教學(xué)資源已被全國高校的1000余名教師下載共享；另有多位外校教師專程到本校交流學(xué)習(xí)課程教學(xué)經(jīng)驗。以課程和教材等為載體，將本文有效地輻射到國內(nèi)多所高校和眾多教師，對國內(nèi)相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)產(chǎn)生了積極影響。

五、結(jié)論

新工科呼喚我國高等工程教育的新思路，為了有效對接產(chǎn)業(yè)發(fā)展對工程類人才不斷升級的新需求，本文從影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵因素和人才培養(yǎng)質(zhì)量過程性形成機制的角度，基于強調(diào)產(chǎn)出的OBE理念，主要從課程優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)模式、課堂教學(xué)模式、學(xué)習(xí)模式、課程考核激勵模式四個維度，探索構(gòu)建了新工科背景下人才培養(yǎng)質(zhì)量過程化形成機制，涉及課程資源、教師、學(xué)生和教學(xué)管理“四位一體”的融合聯(lián)動；經(jīng)初步實踐證明，能夠有效提升課程教學(xué)效果，為保障和提升人才培養(yǎng)質(zhì)量尋求到一條高效可行的途徑。

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