基于OBE工程教育模式的能源動力類專業(yè)創(chuàng)新實驗類課程體系研究與實踐

王海明 曾令艷 宋彥萍 帥永 姜寶成 翟明 溫風波

[摘 要] 培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才，是當前高校人才培養(yǎng)的重要任務(wù)。該文闡述了OBE教學模式意義及應(yīng)用在能源動力類專業(yè)教學中顯著效果，詳細論述了基于OBE工程教育模式的能源動力類專業(yè)創(chuàng)新實驗類課程體系的建設(shè)內(nèi)容，高校與企業(yè)密切合作，以行業(yè)實際工程為背景，結(jié)合創(chuàng)新類課程和科技創(chuàng)新活動，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力，提升分析和解決問題的能力。實踐表明，學生自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐能力明顯提高。

[關(guān)鍵詞] OBE;工程教育;能源動力;創(chuàng)新;實驗;實踐

[基金項目] 2018年度黑龍江省高等教育教學改革研究項目（SJGY20180147）

[作者簡介] 王海明（1981—），男，黑龍江海倫人，碩士，哈爾濱工業(yè)大學能源科學與工程學院講師，主要從事教學與管理研究;曾令艷

（1982—），女，黑龍江海倫人，博士，哈爾濱工業(yè)大學能源科學與工程學院副教授（通信作者），主要從事煤炭潔凈燃燒研究。

[中圖分類號] G652? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）23-0217-03? ? [收稿日期] 2020-04-01

一、前言

實踐類課程教學是能源動力類專業(yè)本科教學的重要組成部分，對學生實踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)起到重要作用，是培育高素質(zhì)人才的基礎(chǔ)。因此，能源動力類專業(yè)的教學質(zhì)量與實踐教學效果密不可分。受到“重理論、輕實踐”等傳統(tǒng)教學模式的影響，導致實踐教學環(huán)節(jié)安排方面有較多不合理的地方，存在著很多的漏洞，使得學生對實驗操作不夠重視。當前實驗課，以驗證性實驗居多，綜合性實驗少。學生在實驗課中被動地參與實驗，不能充分發(fā)揮想象力，無法培養(yǎng)創(chuàng)新精神[1]。專業(yè)課在課程設(shè)計上缺乏對理論的針對性實踐，學生不能把所學知識充分運用到實踐中，導致教學效果不盡如人意。因此，對能源動力類專業(yè)實踐教學的改革勢在必行。

二、OBE教育模式的應(yīng)用情況

OBE（Outcome Based Education，簡稱OBE）教育理念也稱為成果導向教育，是一種以學生的學習成果為導向的教育理念。它代表了專業(yè)工程教育改革的主流方向，明確構(gòu)建了教育中的各個環(huán)節(jié)，學生可以在學習過程中達到預期的目標。美國學者斯派帝深入研究了OBE教育理念，并將研究結(jié)果匯總在《基于產(chǎn)出的教育模式：爭議與答案》一書中[2-3]。該書中OBE的定義是“清晰地聚焦和組織教育系統(tǒng)，使之圍繞確保學生獲得在未來生活中獲得實質(zhì)性成功的經(jīng)驗”[4]。他研究得出OBE實現(xiàn)教育范式的轉(zhuǎn)換過程。

自美國工程認證委員會（ABET）頒布和實施強調(diào)學生產(chǎn)出的EC2000認證標準后，從上世紀末開始，歐美各國工程教育認證組織也逐步改革認證標準，將學習產(chǎn)出作為重要的質(zhì)量準則之一，因此學習產(chǎn)出成為了高校專業(yè)培養(yǎng)計劃、教育目標和國家學位標準的重要質(zhì)量準則?！度A盛頓協(xié)議》各成員國（或地區(qū)）較多使用“成果導向”的認證標準，以學生表現(xiàn)作為評價教學成果的依據(jù)，將推動專業(yè)影響力連續(xù)進步作為認證的終極目標[5-8]。各會員國的認證規(guī)范與之本質(zhì)相似。OBE模式已成為美國工程教育界全面采用的模式，《華盛頓協(xié)議》只認可采用OBE模式培養(yǎng)的本科工程學位。臺灣高等教育建立了基于學生學習產(chǎn)出的認證模式，評鑒中心在認證周期（2012—2016年）中實施了此標準。馬來西亞工程認證委員會明確指出，OBE模式要體現(xiàn)在工程教育改革與發(fā)展中。

近幾年我國高校也逐步探索性的開展OBE理念的教學模式。東北林業(yè)大學機電工程學院將OBE教學理念引入運動控制課程，以學習結(jié)果驅(qū)動替代傳統(tǒng)教學內(nèi)容驅(qū)動，即“學習結(jié)果—教學內(nèi)容設(shè)計—評估體系”的教學模式，引導學生的學習興趣，提高其工程實踐能力，逐步提高教學質(zhì)量[9]。

三、能源動力類專業(yè)引入OBE教育模式的優(yōu)點

OBE模式的教學比傳統(tǒng)的課程教學，具有更多的彈性和優(yōu)勢。它以學生為中心，引領(lǐng)學生自覺自主的學習，以學習成果為最終目標，而教師是學生的指導者，起著輔助學習的作用，著重培養(yǎng)學生自我探索和學習的能力，使教學效率和質(zhì)量得以提高。傳統(tǒng)的能源動力類專業(yè)課程教學，以教師為中心，按照給定的教學進程開展教學，注重了課本理論知識的傳授，忽略了學生實踐能力的培養(yǎng)。能源動力類課程及其實驗課程的理論知識量巨大，主要包含兩大部分的內(nèi)容，一部分為能源動力類專業(yè)基礎(chǔ)課程，另一部分為專業(yè)核心課程。若僅僅經(jīng)過課堂學習，學生只掌握基礎(chǔ)理論，而缺少實踐動手能力培養(yǎng)，學生缺乏動手、分析和解決問題的能力。OBE模式中，給學生提出挑戰(zhàn)性任務(wù)，讓其自主完成，學生充分發(fā)揮思考、處理、解決問題的能力，在實踐中完成對學生專業(yè)技能和素養(yǎng)的培養(yǎng)。還通過組團的形式完成復雜的任務(wù)，使學生獲得處理整合信息、組織策劃等高階能力。傳統(tǒng)教育考核評價通常采用分數(shù)衡量學生優(yōu)劣，局限于對學生記憶力的考察，缺少實踐教學培養(yǎng)出的實踐能力。

根據(jù)OBE模式的教育理念，將打破傳統(tǒng)能源動力類專業(yè)課堂教學與考核的教學模式，構(gòu)建“教師—學生”的良性互動、動態(tài)評價的教學、考核新模式，形成自上而下、自下而上的結(jié)合力。這種新穎的教學和評價模式，引導教師需要不斷優(yōu)化教學方法，增強學習效果。改變傳統(tǒng)教學模式為OBE是適應(yīng)教育發(fā)展的需求，旨在使學生取得良好的學習成果。

四、主要建設(shè)舉措

基于OBE工程教育模式的能源動力類專業(yè)創(chuàng)新實驗類課程體系，著重從四個方面進行建設(shè)：

1.實驗課程體系根據(jù)需求持續(xù)改進。根據(jù)OBE模式建立的課程體系能夠自我調(diào)整和更新，課程體系應(yīng)該根據(jù)需求持續(xù)發(fā)展。院系在建設(shè)課程體系時，要充分考慮專業(yè)定位、行業(yè)技術(shù)發(fā)展、社會需求、專業(yè)優(yōu)勢、學科專家以及企業(yè)需求。同時對每一屆畢業(yè)生與用人單位進行調(diào)研，根據(jù)調(diào)研結(jié)果更新和改進課程體系，使整個課程體系不斷改進、持續(xù)更新。

2.明確課程目標和培養(yǎng)目標的關(guān)系及自身作用。根據(jù)OBE模式“自頂向下，反向設(shè)計”，教師明確掌握課程目標、培養(yǎng)目標和畢業(yè)需求的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，以及自身在學生達成最終目標中的作用。

3.研究生成知識、能力與素質(zhì)一體化實踐類課程體系。為了能夠有效地提高能源動力類專業(yè)實驗實踐教學質(zhì)量，達到預期的學習成果，將在OBE教育理念基礎(chǔ)上對能源動力類專業(yè)的實驗教學體系進行改革。

4.研究學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的改革目標。主要包括：本科生創(chuàng)新課程體系建設(shè);大學生創(chuàng)新實踐活動組織體系建設(shè);學生科技創(chuàng)新實踐成果展示途徑多元化;創(chuàng)新實踐成果積累與交流平臺。

主要構(gòu)建能源動力專業(yè)實驗教學體系。根據(jù)培養(yǎng)學生的實踐能力這個目標，按照多層次和階段、科研融入教學的模式，將實驗內(nèi)容模塊化。實驗項目和內(nèi)容，要與理論教學相互銜接;依托哈工大動力工程及工程熱物理學科的強大科研基礎(chǔ)，以科研引領(lǐng)能源動力專業(yè)實驗教學，實現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的有機結(jié)合。增加設(shè)計、創(chuàng)新及綜合性實驗，形成滿足學生動手和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的開放實驗教學體系和模式。學生通過自主、合作、研究性學習的方法和思維模式完成實驗，能力得以不斷提升。經(jīng)過改革實踐，已逐步構(gòu)建了基于學習成效下學科知識體系的能源動力類大類專業(yè)實驗教學體系。

對哈工大能源動力類在校生加強創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，學院開設(shè)了種類繁多的創(chuàng)新類課程，主要有基于項目學習的方法、創(chuàng)新研修課、創(chuàng)新實驗課。并從三個方面著手實施，促進學生培養(yǎng)：

1.鼓勵學生參加創(chuàng)新實驗和科技創(chuàng)新活動。將創(chuàng)新類實驗分為三個層次（創(chuàng)新研修課、創(chuàng)新實驗課、基于具體科研項目為導向的實驗。見下圖），教學過程有機結(jié)合、發(fā)揮協(xié)同作用培養(yǎng)的學生科研創(chuàng)新能力。解決了傳統(tǒng)實驗教學內(nèi)容占實驗教學主導地位，科研創(chuàng)新教育內(nèi)容缺乏的問題;解決了創(chuàng)新實驗資金受限，但同時教師科研儀器設(shè)備閑置的問題;解決了本科學生較難接觸學科前沿，應(yīng)試教育背景下大學生對本科實驗教學熱情不高問題;解決了科研創(chuàng)新實驗不易大范圍推廣的問題。

2.以指導教師制度為前提建立了基于具體科研項目為導向的系列創(chuàng)新實驗項目，增加了能源動力類專業(yè)科技創(chuàng)新教育內(nèi)容，強化了以科技創(chuàng)新為突破的科技實踐活動;學生參加具體科研項目，在創(chuàng)新實踐過程中創(chuàng)新精神與實踐能力得到明顯提升，一批學生取得了相關(guān)科研成果。

3.創(chuàng)建開放式實驗教學模式，包括時間開放與實驗內(nèi)容開放。其中時間開放分為兩種情況：一是針對專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課實驗實行預約式開放;二是針對創(chuàng)新實驗課及學生創(chuàng)新實踐活動全方位開放。我們更注重實驗教學內(nèi)容的開放，充分利用學科科研資源，建設(shè)內(nèi)容豐富的創(chuàng)新實驗教學內(nèi)容，供學生選擇。

五、實踐成果

創(chuàng)建基于OBE工程教育模式的能源動力類專業(yè)創(chuàng)新實驗類課程體系后，已實施一年左右。經(jīng)調(diào)研表明，學生對專業(yè)的認知明顯加深，對專業(yè)課程學習的興趣和知識點的掌握度增強，創(chuàng)新意識、實踐及動手能力明顯提高。學生參加各類科技創(chuàng)新競賽的數(shù)目及獲獎數(shù)目增加，國家發(fā)明專利申請和發(fā)表科研論文數(shù)量較歷年提升，學生的創(chuàng)新實踐能力得到充分訓練，自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐能力明顯提高。

六、結(jié)束語

本文根據(jù)世界先進的OBE模式工程實驗教育理論及經(jīng)驗，創(chuàng)建基于OBE工程教育模式的能源動力類專業(yè)創(chuàng)新實驗類課程體系，發(fā)展高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)偏重工程應(yīng)用復合型人才的教育模式。通過高校和企業(yè)的密切合作，科研融于教學，以行業(yè)實際案例為背景，設(shè)立創(chuàng)新類課程、科技創(chuàng)新活動和開放式實驗，提高了學生的創(chuàng)新和實踐能力，培養(yǎng)符合當代企業(yè)發(fā)展需要的優(yōu)秀人才。

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Research and Practice on the Innovative Experimental Course System of the Energy and Power Specialty Based on OBE Engineering Education Model

WANG Hai-ming，ZENG Ling-yan，SONG Yan-ping，SHUAI Yong，JIANG Bao-cheng，

ZHAI Ming，WEN Feng-bo