基于OBE的“測(cè)試技術(shù)”課程進(jìn)程式評(píng)價(jià)的研究與實(shí)踐

賈民平　胡建中　彭英

摘要：人才培養(yǎng)往往存在注重教師“教”而忽視學(xué)生“學(xué)”的成效，對(duì)學(xué)生能力評(píng)價(jià)手段單一，綜合檢查手段不足等問題。本文通過期中、期末考試及多次測(cè)驗(yàn)、課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)等，構(gòu)成“多回路”閉環(huán)控制系統(tǒng)，變終結(jié)性評(píng)價(jià)為進(jìn)程式評(píng)價(jià)，利于學(xué)生能力達(dá)成，保障人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：OBE；進(jìn)程式；監(jiān)控

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）30-0141-03

面向成效的教育模式（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[1]。美國學(xué)者斯派帝撰寫的《基于產(chǎn)出的教育模式：爭(zhēng)議與答案》一書中對(duì)此模式進(jìn)行了深入研究。該書把OBE定義為“清晰地聚焦和組織教育系統(tǒng)，使之圍繞確保學(xué)生在未來生活中獲得實(shí)質(zhì)性成功的經(jīng)驗(yàn)”。西澳大利亞教育部門把OBE定義為：“基于實(shí)現(xiàn)學(xué)生特定學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育過程。教育結(jié)構(gòu)和課程被視為手段而非目的。如果它們無法為培養(yǎng)學(xué)生特定能力做出貢獻(xiàn)，它們就要被重建。學(xué)生產(chǎn)出驅(qū)動(dòng)教育系統(tǒng)運(yùn)行?！盵2]工程教育專業(yè)認(rèn)證是目前工科人才培養(yǎng)的一個(gè)重要導(dǎo)向，其面向成效的教育取向、以學(xué)生為中心的教育理念和持續(xù)改進(jìn)的質(zhì)量文化引領(lǐng)當(dāng)前工程教育改革[3-6]。對(duì)于一門課程來說，落實(shí)面向成效教學(xué)模式的最基本也是最核心的是以學(xué)生為中心，教學(xué)內(nèi)容根據(jù)學(xué)生的期望而設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程采用進(jìn)程式評(píng)估方式，保證學(xué)生能力的達(dá)成。當(dāng)前，大多數(shù)課程采用的以教師為中心的教學(xué)方式，且大多采用僅有期末考試的考核模式，造成教師在教學(xué)過程中難以掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，學(xué)生也難以清楚自己的學(xué)習(xí)成效，致使學(xué)習(xí)不深入、知識(shí)掌握欠扎實(shí)、成績(jī)難以真實(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。因此，深入研究面向成效的教學(xué)模式，以進(jìn)程式評(píng)估方式促進(jìn)課程教學(xué)改革是有重要意義的。

一、構(gòu)建測(cè)控課程體系，建設(shè)優(yōu)質(zhì)課程資源

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備已不是一個(gè)單純的機(jī)械產(chǎn)品，而是由機(jī)電液一體化的集成產(chǎn)品，測(cè)試和控制技術(shù)的發(fā)展對(duì)機(jī)械制造模式產(chǎn)生了深刻的影響，同時(shí)，現(xiàn)代機(jī)械制造模式也對(duì)測(cè)試和控制技術(shù)提出了更高的要求。測(cè)試和控制是密不可分的，在基礎(chǔ)理論部分，共同涉及物理系統(tǒng)建模、時(shí)頻域分析等，在實(shí)現(xiàn)階段又是相互牽制，測(cè)試是控制的必要環(huán)節(jié)，而控制中的穩(wěn)定性等概念又指導(dǎo)測(cè)試。以往把課程分割開來講授，多有重復(fù)，學(xué)生學(xué)習(xí)不連貫。通過多年實(shí)踐整合，依托20多年的教學(xué)積累，緊扣機(jī)械工程對(duì)學(xué)生知識(shí)、能力需求的變化，課程組不斷調(diào)整機(jī)械工程測(cè)試與控制技術(shù)知識(shí)傳授體系，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑了全新的“機(jī)械工程測(cè)試與控制技術(shù)”課程新體系，提出了“測(cè)控系統(tǒng)基本理論+數(shù)學(xué)描述+性能分析+系統(tǒng)設(shè)計(jì)”多層次、系統(tǒng)化的課程體系。明確與“控制工程”課程的關(guān)系、內(nèi)容相互銜接等，出版了講義《機(jī)械工程測(cè)試與控制技術(shù)》。關(guān)于《機(jī)械工程測(cè)試與控制技術(shù)》的“測(cè)試技術(shù)”部分，近10多年參與建設(shè)了國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心“東南大學(xué)機(jī)電綜合工程訓(xùn)練中心”，主編了《測(cè)試技術(shù)》（高等教育出版社出版）一書，并入選國家“十五”、“十一五”和“十二五”規(guī)劃教材；針對(duì)本課程教學(xué)內(nèi)容難以理解、電信號(hào)難以想象、密切聯(lián)系實(shí)際等特點(diǎn)，課程組與東北大學(xué)聯(lián)合承擔(dān)并完成了教育部新世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)課程“機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)”的建設(shè)，完成“機(jī)械工程測(cè)試與控制技術(shù)”網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)，為學(xué)生提供了多方位、立體化學(xué)習(xí)資源，并于2006年獲批國家精品課程“機(jī)械工程測(cè)試與控制技術(shù)”。

二、以O(shè)BE為導(dǎo)向，加強(qiáng)課程內(nèi)涵建設(shè)

針對(duì)講授的“機(jī)械工程測(cè)試與控制技術(shù)II”這門32學(xué)時(shí)的課程，綜合考慮課程已有基礎(chǔ)、實(shí)施條件及項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間等，著重進(jìn)行課程的進(jìn)程式評(píng)估方面的改革。近幾年主要工作如下：

1.建設(shè)國家級(jí)精品資源共享課。“機(jī)械工程測(cè)試與控制技術(shù)”在2006年獲批為國家精品課程后，于2013年被列為國家級(jí)精品資源共享課建設(shè)項(xiàng)目，通過進(jìn)一步改進(jìn)授課錄像質(zhì)量，補(bǔ)充課程案例、增設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)等基于OBE理念的內(nèi)容，于2016年獲批為國家級(jí)精品資源共享課稱號(hào)。

2.出版十二五規(guī)劃教材《測(cè)試技術(shù)》。在該書的修訂過程中，為了體現(xiàn)OBE理念，在國內(nèi)首創(chuàng)增加了課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容，期望學(xué)生通過3個(gè)逐成遞進(jìn)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、分析問題與解決問題能力，以及寫作能力。同時(shí)，在國內(nèi)首創(chuàng)給出了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)原則，明確了本課程實(shí)驗(yàn)的最基本要求。給出了4個(gè)基本實(shí)驗(yàn)要求：（1）傳感器特性實(shí)驗(yàn)；（2）測(cè)試儀器動(dòng)態(tài)特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)；（3）動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)及其分析實(shí)驗(yàn)；（4）應(yīng)變、應(yīng)力的測(cè)量。由于實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備密切相關(guān)，各學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備不盡相同，為保證課程的教學(xué)效果給出了本課程的指導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)建議。各學(xué)校可以根據(jù)情況增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以進(jìn)一步拓寬學(xué)生的知識(shí)面、增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析解決問題的能力。該書于2016年8月由高等教育出版社正式出版，為國家級(jí)“十二五”規(guī)劃教材。

3.基于OBE的課程建設(shè)。（1）進(jìn)一步明確本課程的培養(yǎng)目標(biāo)及與專業(yè)培養(yǎng)能力的關(guān)系；本課程主要講解機(jī)械工程動(dòng)態(tài)測(cè)試中常用的傳感器、信號(hào)調(diào)理電路及記錄儀器的工作原理，測(cè)量裝置基本特性的評(píng)價(jià)方法，測(cè)試信號(hào)的分析與處理，以及常見物理量的測(cè)量方法等。根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)工程教育理念的深入了解，進(jìn)一步明確課程目標(biāo)與專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)系，明確課程的定位，便于更好落實(shí)與實(shí)施。該課程大綱被學(xué)校作為模板在2015級(jí)培養(yǎng)計(jì)劃中推廣。（2）通過專題研討、項(xiàng)目設(shè)計(jì)等形式，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)中理論與實(shí)踐的結(jié)合、課內(nèi)與課外的結(jié)合。提升了學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力。（3）改進(jìn)課程考核方式，探索少學(xué)時(shí)（32學(xué)時(shí)）課程的多方位、多模式考核方法，使老師和學(xué)生能夠根據(jù)進(jìn)程了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程式評(píng)估。創(chuàng)建了課程“多回路”閉環(huán)監(jiān)控體系，強(qiáng)化多種形式的階段性評(píng)價(jià)，及時(shí)掌握“教”與“學(xué)”信息，改進(jìn)教學(xué)提高課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度（圖2）。具體如下：（1）改一卷定終身式考核模式，增加期中考試（課外學(xué)時(shí)）及隨堂測(cè)驗(yàn)。（2）增加研討型、案例型學(xué)時(shí)比例。（3）增加探究性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)（課外學(xué)時(shí)），在現(xiàn)有項(xiàng)目設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，改進(jìn)并增設(shè)多個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，根據(jù)授課進(jìn)程不同階段進(jìn)行不同的項(xiàng)目設(shè)計(jì)，增加相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)與掌握。（4）增加學(xué)生論文寫作環(huán)節(jié)，根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容的實(shí)施情況要求學(xué)生根據(jù)科研論文要求撰寫論文，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題以及分析總結(jié)能力。

同時(shí)，制定了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范化成績(jī)?cè)u(píng)定。表1為項(xiàng)目設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)案例：在機(jī)械測(cè)試與控制技術(shù)II中，增加探究性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)（課外學(xué)時(shí)），增設(shè)多個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，圍繞課程講授的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集、分析與處理的基本原理與方法進(jìn)行，通過信號(hào)仿真、聲或振動(dòng)信號(hào)的采集與深入分析，使得學(xué)生加深對(duì)本課程的理解與掌握。具體包括以下三個(gè)部分內(nèi)容：

1.信號(hào)仿真、采集與分析處理，熟悉信號(hào)的采樣及分析過程。要求學(xué)生分析討論：（1）設(shè)置不同的采樣頻率，畫出時(shí)域波形和傅里葉變換后的幅頻譜圖，并驗(yàn)證采樣定理；（2）分析采樣頻率、采樣長度（采樣點(diǎn)數(shù)）與頻率分辨率的關(guān)系；（3）不同幅值的噪聲（即不同信噪比）對(duì)信號(hào)時(shí)域分析和頻域分析的影響；（4）信號(hào)加不同窗函數(shù)對(duì)頻譜泄漏的影響；（5）整周期采樣對(duì)頻譜分析的影響。

2.語音信號(hào)采集、分析，通過實(shí)際采集信號(hào)對(duì)本課程有更好的直觀感覺和理解，并學(xué)習(xí)語音辨別方法。要求學(xué)生用計(jì)算機(jī)采集語音信號(hào)，并討論：（1）了解APE、MP3、WMA等音頻格式文件的采樣頻率及其對(duì)音質(zhì)的影響；（2）對(duì)于人的講話聲音采樣頻率至少為多少？（3）不同人講話聲音的時(shí)域、頻域分別有什么特點(diǎn)？根據(jù)你的分析，對(duì)聲音信號(hào)通過怎樣的分析可以用來識(shí)別某個(gè)人？（4）要使他人不易識(shí)別你的講話聲音，該怎么處理？

3.實(shí)際機(jī)器振動(dòng)、噪聲信號(hào)的分析及故障診斷，所學(xué)知識(shí)直接應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。要求學(xué)生分析討論：（1）如何設(shè)定采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)，給出頻譜分辨率；（2）進(jìn)一步掌握整周期采樣的機(jī)理及其實(shí)現(xiàn)方法；（3）了解旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見故障及其診斷方法；（4）拓展信號(hào)分析處理方法，如：頻譜細(xì)化、希爾伯特包絡(luò)譜分析、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸狻⑿〔ㄗ儞Q等。

這種“理論加仿真—實(shí)采語音分析—工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用”模式有效增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)成效。并且，增加學(xué)生論文寫作環(huán)節(jié)，根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容的實(shí)施情況要求學(xué)生根據(jù)科研論文要求撰寫論文，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題以及分析總結(jié)能力。

在基于OBE理念下課程進(jìn)程式考核逐步推廣實(shí)施，取得一定成效。近2年課程的成績(jī)分布見如下表2。

由上表課件，課程的成績(jī)分布較為合理，較好地實(shí)現(xiàn)了進(jìn)程式考核目標(biāo)。

學(xué)生反饋：“02011414鎖*：本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)以本學(xué)期的測(cè)試技術(shù)課程為背景，針對(duì)信號(hào)的采集、分析與處理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先進(jìn)行動(dòng)態(tài)信號(hào)仿真、采集與分析處理，其次是基于計(jì)算機(jī)的聲音信號(hào)的采集與分析，最后是機(jī)械運(yùn)行數(shù)據(jù)分析與處理。本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)立足于課本，旨在解決一些生產(chǎn)實(shí)踐中的問題。這三個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)步步深入，越來越接近于生產(chǎn)實(shí)踐。在實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用了測(cè)試技術(shù)課程的相關(guān)知識(shí)，借助優(yōu)秀的數(shù)值計(jì)算軟件Matlab，基于傅里葉變換對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行處理分析。通過本次實(shí)踐應(yīng)當(dāng)了解不同類型聲音信號(hào)的時(shí)域、頻域特征及初步辨識(shí)方法，分析轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行數(shù)據(jù)，給出檢修意見。”

三、結(jié)論

基于以成果為導(dǎo)向OBE建設(shè)了課程，經(jīng)過2年多的實(shí)踐，本項(xiàng)目取得如下經(jīng)驗(yàn)：

1.通過實(shí)施基于OBE理念的進(jìn)程式考核模式，探索了少課時(shí)課程（32學(xué)時(shí)）實(shí)施多種方式、多方位考核學(xué)生能力的方式方法，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程式評(píng)估。

2.通過增設(shè)課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)、測(cè)控、分析、總結(jié)等的能力，學(xué)會(huì)分析問題、解決問題。

參考文獻(xiàn)：

[1][美]安東尼·伍維克.創(chuàng)新從頭開始——成果導(dǎo)向式創(chuàng)新法[M].洪懿妍，譯.北京：中國財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社，2007.

[2]顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式——汕頭大學(xué)的實(shí)踐與探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）：27-37.

[3]李光梅.成果導(dǎo)向教育理論及其應(yīng)用[J].教育評(píng)論，2007，（1）：51-54.

[4]林健.工程教育認(rèn)證與工程教育改革和發(fā)展[J].高等工程教育研究，2015，（2）：10-19.

[5]Washington Accord [EB/OL].http：//www.ieagreements.org/accords/washington/

[6]中國工程教育認(rèn)證協(xié)會(huì)[EB/OL].http：//www.ceeaa.org.cn/.