新工科背景下基于OBE理念的實踐教學改革思考

徐麗霞　隋鳳利　黃貞益

摘? 要：以社會需求作為成果導向的OBE理念引導工程類本科實踐教學要著眼于“新工科”，這無疑給工程類本科實踐教學提出艱巨的挑戰(zhàn)。在以“創(chuàng)新”為核心的新工科背景下，實踐教學的改革要從實踐平臺建設、指導教師和團隊建設、課程體系建設和管理機制建設四個方面入手，促進創(chuàng)新型新工科實踐平臺建設、學科交叉型指導教師和指導團隊建設、相互融合和相互促進型課程體系建設，并從管理機制上予以保證。

關鍵詞：新工科;OBE;實踐教學;教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）02-0123-03

Abstract： The concept of OBE regarding the social needs as the achievement orientation leads the engineering undergraduate practical teaching to focus on the emerging engineering education. This undoubtedly poses a formidable challenge to the practice teaching of engineering undergraduates. In the context of new engineering with "innovation" as the core， the reform of practical teaching should start from four aspects： the construction of a practical platform， the construction of instructors and teams， the construction of a curriculum system， and the construction of management mechanisms. Furthermore， the necessary management mechanism should be built to ensure the above reform.

Keywords： emerging engineering education; OBE; practice teaching; teaching reform

引言

2016年，我國成為《華盛頓協(xié)議》下的成員國，與其它成員國之間在工程教育認證專業(yè)本科學位形成互認，向工程人才國際化邁出重要一步[1]。以成果為導向的OBE理念是工程教育認證的核心理念，實際需求、教學目標、培養(yǎng)過程、效果評價、過程改進是其五個核心問題[2]。這五個核心問題是通過社會對學生有著什么樣的需求，學生要取得什么樣的學習成果，老師如何讓學生取得這樣的學習成果，如何去衡量學生的學習效果并不斷改進教學指導手段。OBE理念以社會需求作為成果導向的出發(fā)點，進一步突出了本科實踐教學的重要性。

“新工科”是教育部為了應對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)，主動服務國家創(chuàng)新驅動發(fā)展和“一帶一路”、“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略實施，加快工程教育改革創(chuàng)新，培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，支撐產(chǎn)業(yè)轉型升級而提出的[3]。一方面，“新工科”對應于新興產(chǎn)業(yè)，如人工智能、智能制造、機器人、云計算等，也包括傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造，具體說就是把數(shù)字化與工業(yè)制造結合起來;另一方面，“新工科”助推工程教育改革，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。因而，“新工科”無疑給本科實踐教學提出艱巨的挑戰(zhàn)。

一、存在問題

傳統(tǒng)的實踐教學存在的主要問題是：（1）教學模式與教學平臺陳舊，專業(yè)分割嚴重，沒有實現(xiàn)學科交叉，不能跟上社會發(fā)展的最新需求，無法著陸于新工科建設;（2）教師的專業(yè)背景較強，但僅僅局限于專業(yè)或學科內(nèi)部，無法適應當前多學科交叉發(fā)展的趨勢，更無法滿足培養(yǎng)適應新工科發(fā)展的技術人才的需求;（3）學校相關管理機制沒有建立或尚待完善。這些都制約著以新工科為背景，基于OBE理念的實踐教學改革的深入開展。

二、改革方案

新工科建設的基本模式是：（1）面向新興產(chǎn)業(yè)，立足于專業(yè)現(xiàn)有基礎和專業(yè)方向，向專業(yè)前沿領域深度發(fā)展;（2）面向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，立足于社會需求和科技發(fā)展動向，對傳統(tǒng)專業(yè)進行升級改造。這兩個基本模式是“OBE”理念在社會需求方面的一個更高層次的反映，而“創(chuàng)新”是新工科建設的核心。在這樣的大背景下，實踐教學改革已成必然趨勢。

（一）課程體系與實踐平臺建設的優(yōu)化

1. 基于生產(chǎn)流程工藝與設備管理的數(shù)字化虛擬仿真培訓平臺建設

數(shù)字化虛擬仿真培訓平臺在本科生實踐教學中的基本功能是通過人機交互界面更加直觀地觀看基于現(xiàn)場模擬的生產(chǎn)工藝流程，及其生產(chǎn)組織、工藝管理，每個工藝環(huán)節(jié)的設備拆裝、工藝調整的人工實現(xiàn)。學生可在教師指導下進行設備參數(shù)、工藝參數(shù)的設計與調整，完成參數(shù)優(yōu)化并觀看虛擬效果。圖1所示為安徽工業(yè)大學冶金流程虛擬仿真平臺中的軋制模塊，教師可利用該平臺完成生產(chǎn)實習、畢業(yè)設計等實踐教學環(huán)節(jié)的設計、教學過程，還可以通過二次開發(fā)與新工科進行接口，實現(xiàn)數(shù)字化教學。

2. 基于計算機控制系統(tǒng)的實踐平臺建設

利用計算機和控制系統(tǒng)實現(xiàn)實驗設備的工藝參數(shù)控制，完成傳統(tǒng)手動實驗裝置到程序控制和參數(shù)調整的轉變，并進一步構建控制系統(tǒng)程序設計開發(fā)模塊。這樣，平臺就具備材料、工藝、控制系統(tǒng)開發(fā)的多功能，學生通過這個平臺可實現(xiàn)基于性能實現(xiàn)的材料與工藝設計、基于裝備功能和工藝實現(xiàn)的程序開發(fā)。圖2為安徽工業(yè)大學重型實驗室基于控制系統(tǒng)可進行工藝和功能開發(fā)的軋制實驗平臺，教師可利用這個平臺進行控制系統(tǒng)開發(fā)、先進材料開發(fā)、先進工藝開發(fā)。

3. 基于校企合作的共享式大數(shù)據(jù)分析平臺建設

根據(jù)專業(yè)特點與產(chǎn)學研合作企業(yè)共同開發(fā)校企共享的大數(shù)據(jù)分析平臺，實現(xiàn)現(xiàn)場產(chǎn)品、生產(chǎn)、工藝、質量等信息的實時數(shù)據(jù)共享，學生通過平臺可以實時學習企業(yè)在生產(chǎn)、技術、工藝上的全流程管理，教師可利用平臺數(shù)據(jù)進一步指導學生如何通過數(shù)據(jù)分析來了解現(xiàn)場的裝備、生產(chǎn)流程、工藝實施所處的狀態(tài)，如何找出企業(yè)在管理、生產(chǎn)流程和工藝實施上可能存在的漏洞，并加以有效解決。圖3為馬鋼與安徽工業(yè)大學擬共建冶金流程大數(shù)據(jù)分析平臺，專業(yè)聘請企業(yè)專家與學生分享大數(shù)據(jù)平臺，圍繞生產(chǎn)實際問題展開分析、討論，提升學生分析問題、解決問題的能力。

4. 課程體系與新工科實踐平臺的有機結合

基于“OBE”理念的課程體系的實施必須面向當前社會的前沿需求，實現(xiàn)與新工科實踐平臺的有機結合;新工科實踐平臺既要體現(xiàn)專業(yè)特色，更是專業(yè)特色的深度延伸。因此，專業(yè)課程體系應該與新工科實踐平臺有機結合，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）新工科實踐平臺應該基于專業(yè)的特色與定位、滿足多學科交叉來建立;（2）課程體系中開設與新工科實踐平臺有機結合的新工科創(chuàng)新教育選修課平臺，學生根據(jù)所在導師團隊進行合理選修;（3）公共基礎課、專業(yè)基礎課、專業(yè)課、新工科創(chuàng)新教育選修課形成一個具有專業(yè)特色的逐步提升學生實踐能力、創(chuàng)新能力的課程體系。在此基礎上，設計類課程與新工科實踐平臺要達到相互促進、協(xié)同發(fā)展，即新工科平臺建設要時刻滿足設計類課程實施的需求，設計類課程的實施過程要推動新工科平臺的建設與發(fā)展。圖4所示為安徽工業(yè)大學材料成型及控制工程專業(yè)以金屬塑性成形為專業(yè)特色的課程體系，該體系實踐教學占比達到30%以上，從公共基礎課、專業(yè)基礎課、專業(yè)課到新工科創(chuàng)新選修課，理論與實踐相結合、圍繞金屬塑性成形逐層提升，注重于學生實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

圖4 材料成型及控制工程專業(yè)逐層提升的課程體系

（二）機制改革

1. 實踐教學環(huán)節(jié)基于導師團隊的指導機制建設

實踐教學環(huán)節(jié)的展開要以導師團隊的形式展開，即導師與學生形成團隊，圍繞平臺的現(xiàn)有功能進行材料、工藝、設備、控制等方面開發(fā)的設計指導。實施途徑：加強面向學生的導師介紹，學生與導師之間進行雙向選擇;導師與學生組成導師團隊，必要時引進研究生、交叉學科教師、校外導師，也可以多個導師與學生組團，實現(xiàn)老中青和交叉學科的結合;導師應及早制定指導計劃，并在計劃實施過程不斷推陳出新、持續(xù)改進;導師團隊的指導機制應該貫穿于本科階段的各個環(huán)節(jié)。學校應該在導師制建設中適度引進獎懲機制。

2. 建立交叉學科指導教師的人員培訓機制

“智能化”對實踐教學的授課教師提出更高的要求，專業(yè)交叉已成必然趨勢，在考慮引進交叉專業(yè)外援教師的同時，更要注重專業(yè)教師自身多學科背景的交叉培養(yǎng)，形成一專多能的實踐課指導教師隊伍。多學科交叉培養(yǎng)要傾向于精力充沛、接受能力強的中、青年教師，與經(jīng)驗、專業(yè)知識豐富的老年教師之間形成“以老帶新、融合共進”的格局;人員培訓的形式可以是教育部、各學會舉辦的新工科培訓會，也可以是針對性比較強的交叉學科博士后學習和訪學等形式。學校更要建立長效機制，在政策和經(jīng)費上給予支持。

三、結束語

新工科背景下基于OBE理念的實踐教學改革要突出以社會需求為導向、以創(chuàng)新為驅動，著眼于實踐平臺、指導教師和團隊、課程體系、管理機制四個方面的建設，促進創(chuàng)新型新工科實踐平臺建設、學科交叉型指導教師和指導團隊建設、相互融合和相互促進型課程體系建設，并從管理機制上予以保證。

參考文獻：

[1]華爾天，計偉榮，吳向明.中國加入《華盛頓協(xié)議》背景下工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探索與實踐[J].中國高教研究，2017（1）：82-85.

[2]付瑞紅，何強.基于OBE理念的教學科研一體化探索與實踐[J].教學研究，2017（40）：28-33.

[3]教育部辦公廳關于推薦新工科研究與實踐項目的通知[Z].教高廳函[2017]33號.