基于OBE 理念的“電工學(xué)”教學(xué)改革與研究*

宋其江，張佳薇，李丹丹

（東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

2016 年3 月，中國成為《華盛頓協(xié)議》 正式成員。實(shí)施工程教育專業(yè)認(rèn)證是我國高等學(xué)校推進(jìn)工程教育改革的重要舉措、發(fā)展趨勢和方向，也是實(shí)現(xiàn)教育模式改革的有效途徑。經(jīng)過世界各國高校的研究與實(shí)踐，成果導(dǎo)向教育已經(jīng)被證明為培養(yǎng)工科人才的有效策略[1-2]。國內(nèi)許多大學(xué)的學(xué)者開展了基于OBE 理念的教學(xué)模式研究，劉波等[3]從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)的立體化教學(xué)改革模式及互聯(lián)網(wǎng)輔助教學(xué)等方面開展多層次教學(xué)改革的研究與探索，將理論知識傳授、實(shí)踐技能訓(xùn)練、創(chuàng)新思維培養(yǎng)三者有機(jī)結(jié)合起來，體現(xiàn)了OBE 的理念，取得了很好的教學(xué)效果；盛賢君等[4]基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念，針對“電工學(xué)”教學(xué)中存在的問題對培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱等進(jìn)行一系列改革；孫書杰等[5]基于OBE 理念，以改革教學(xué)實(shí)踐視角進(jìn)行探討，提出“上下聯(lián)動”的教學(xué)方式、“多元立體”的教學(xué)環(huán)境、協(xié)同供給教學(xué)資源的思路；曾永剛等[6]基于OBE 教育模式，通過建立培養(yǎng)目標(biāo)、設(shè)計實(shí)踐教學(xué)方法、建立綜合評估反饋機(jī)制，在“以實(shí)踐成果為核心”的基礎(chǔ)上開展環(huán)境工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式的創(chuàng)新研究?？梢娫贠BE 教育模式中，教育者應(yīng)對學(xué)生應(yīng)達(dá)到的能力及其水平有清楚的構(gòu)想，設(shè)計適宜的教育結(jié)構(gòu)保證學(xué)生達(dá)到的這些預(yù)期目標(biāo)，這顯然同傳統(tǒng)上內(nèi)容驅(qū)動和重視投入的教育形成了鮮明對比。從此此意義上說OBE 教育模式確實(shí)是一種教育范式革新。這種模式取得的經(jīng)驗(yàn)和成果為“電工學(xué)”課程改革和研究提供了很好的指導(dǎo)意義。目前“電工學(xué)”課程面臨的主要問題有：一是教學(xué)中“新”知識的更新滯后，教師要不斷充電學(xué)習(xí)，投入教學(xué)更多精力；二是改變傳統(tǒng)教學(xué)思想和模式，建立基于OBE 教學(xué)理念，克服學(xué)時壓縮背景下的傳統(tǒng)教學(xué)方式；三是課程中依然存在“重理論、輕實(shí)踐”現(xiàn)象，理論知識教學(xué)比重大，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)比重過低，知識的學(xué)習(xí)是“知行合一”的過程，理論需要結(jié)合實(shí)踐。針對這些問題提出了基于OBE 理念，從而開展“電工學(xué)”教學(xué)的改革和研究。

1 基于OBE 理念的課程體系建設(shè)

“電工學(xué)”課程是工科非電類專業(yè)中一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，東北林業(yè)大學(xué)機(jī)械、交通、化工、森林工程、材料等專業(yè)開展專業(yè)認(rèn)證，這門課幾乎都要參與，該課程對各專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成起到了至關(guān)重要的作用。根據(jù)不同本科工程技術(shù)人才培養(yǎng)特點(diǎn)，筆者提出基于OBE 教育理念的推動多層次本科人才的培養(yǎng)體系建設(shè)，利用基于OBE 工程教育理念設(shè)計專業(yè)培養(yǎng)方案，從社會需求、行業(yè)領(lǐng)域?qū)＜曳答伜蛯W(xué)生成長等方面考慮，制定專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，再結(jié)合學(xué)校和專業(yè)人才培養(yǎng)定位，根據(jù)指標(biāo)點(diǎn)設(shè)計課程體系和課程教學(xué)大綱，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)模式為基于產(chǎn)出需求的培養(yǎng)模式。指導(dǎo)思想為反向設(shè)計、正向?qū)嵤?，即?qiáng)調(diào)專業(yè)人才培養(yǎng)結(jié)果導(dǎo)向，要求教師將畢業(yè)生出口要求分解對應(yīng)到課程上去，并在課程教學(xué)中有效實(shí)施，包括重要的持續(xù)改進(jìn)環(huán)節(jié)，其中教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實(shí)施目標(biāo)是學(xué)生通過教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)成果。圍繞預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”，反向設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，給出課程體系與預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”能力匹配矩陣，明確其對于實(shí)現(xiàn)預(yù)期“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”的貢獻(xiàn)及程度，這也是專業(yè)認(rèn)證的要求。圖1 為基于OBE 理念的課程設(shè)計路線，結(jié)合各專業(yè)畢業(yè)要求和專業(yè)調(diào)研支撐關(guān)系（能力矩陣），制定了課程目標(biāo)，根據(jù)課程體系的內(nèi)在知識結(jié)構(gòu)聯(lián)系，結(jié)合課程目標(biāo)，進(jìn)一步指導(dǎo)教學(xué)大綱、教學(xué)目標(biāo)的制定。大綱要體現(xiàn)課程知識體系的完整性，教學(xué)目標(biāo)要體現(xiàn)知識、能力、情感三方面的目標(biāo)。在這個基礎(chǔ)上，通過組織教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行具體的教學(xué)設(shè)計、教學(xué)實(shí)施，例如研究教學(xué)方法、選擇教學(xué)內(nèi)容、建設(shè)教學(xué)資源（教材、課件、在線課程、案例、試題庫、實(shí)驗(yàn)等）、完善教學(xué)文件（課程介紹、課程大綱、課程日歷等）、教學(xué)立項(xiàng)等，開展教學(xué)改革活動，提高教學(xué)質(zhì)量，最后反映到學(xué)生獲得滿足畢業(yè)要求的學(xué)習(xí)成果。

圖1 基于OBE 理念進(jìn)行課程設(shè)計

根據(jù)教學(xué)反饋情況，建立持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，對上述內(nèi)容不斷加以改進(jìn)。反饋信息一方面來自正在線上和線下學(xué)生的答疑、交流、作業(yè)等，還有階段考試成績，教研室討論會，構(gòu)成課內(nèi)持續(xù)改進(jìn)循環(huán)，即改進(jìn)措施在當(dāng)年的后續(xù)教學(xué)中就能得以實(shí)施。另一方面，每個學(xué)期結(jié)束后，需要提交達(dá)成度分析報告、課程目標(biāo)達(dá)成度評價，構(gòu)成專業(yè)年級學(xué)期循環(huán)。教學(xué)循環(huán)見圖2，經(jīng)過兩個良性反饋循環(huán)，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量。通過以上一系列建設(shè)，形成一個相對完整的理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程教學(xué)體系。

2 基于OBE 理念加強(qiáng)教學(xué)模式設(shè)計

為了適應(yīng)OBE 理念的課程體系，必須進(jìn)行教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，舊模式轉(zhuǎn)變到以學(xué)生為教學(xué)中心，以學(xué)生能力培養(yǎng)為目標(biāo)，課堂內(nèi)外結(jié)合為手段，形成性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合的新模式。此外教學(xué)模式的設(shè)計也是實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的關(guān)鍵。首先要不斷更新課程知識體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，剔除陳舊知識點(diǎn)，解決課程知識內(nèi)容多而學(xué)時少的矛盾，更新在線課程知識點(diǎn)的選取。通過在線課程開發(fā)的形式，建立新型的“混合式”教學(xué)模式，主要思想體現(xiàn)在：既包含基本的“線上+線下”的混合式教學(xué)模式，還含有理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的“工程教育”模式?；谶@種教學(xué)理念，課堂采用問題討論、案例分析、匯報展示、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)、學(xué)生上講臺等翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式，圖3 為混合式教學(xué)模式的實(shí)施框架，即通過翻轉(zhuǎn)課堂的形式，實(shí)現(xiàn)了“線上+線下”的有機(jī)結(jié)合。該課程的在線形式經(jīng)過多年的建設(shè)，已成為精品在線課程，運(yùn)行效果明顯。實(shí)踐證明混合教學(xué)模式很好地利用現(xiàn)代信息技術(shù)，利用在線課程后臺數(shù)據(jù)的分析和反饋，促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提高，推動了工程教育模式的實(shí)施和發(fā)展。

圖2 課程教學(xué)持續(xù)改進(jìn)示意圖

圖3 混合式教學(xué)模式的實(shí)施框架

3 基于OBE 理念加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)架構(gòu)設(shè)計

工程教育中最重要的一方面就是實(shí)踐能力的培養(yǎng)，為了建立實(shí)踐教學(xué)占重要地位的教學(xué)模式，采用項(xiàng)目導(dǎo)引制教學(xué)（POL），CDIO 工程教學(xué)模式，做中學(xué)、課賽結(jié)合等多種實(shí)踐活動模式。根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)劃分了3 層階梯式實(shí)踐能力培養(yǎng)模式，在每個層次開展相應(yīng)實(shí)踐活動。

第一層次組織開展驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計，培養(yǎng)基本操作技能的訓(xùn)練。例如開展了元器件的識別與檢測項(xiàng)目，通過該項(xiàng)目學(xué)生認(rèn)識了基本的電阻、電容、電感、二極管和三極管等器件的選擇和檢測技術(shù)，學(xué)會了常見工具、儀器儀表的使用，還開展基本的元器件焊接技術(shù)。第二層次組織開展綜合設(shè)計性的工程式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)以任務(wù)為導(dǎo)向，鼓勵團(tuán)隊(duì)合作，多元化運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，在開放的實(shí)驗(yàn)平臺上學(xué)生具有自由選擇、發(fā)揮和研討的空間，綜合應(yīng)用類的實(shí)驗(yàn)選題體現(xiàn)出一定的“自主性、設(shè)計性、創(chuàng)新性”。開展從工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計到實(shí)施流程的項(xiàng)目訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)了工業(yè)化產(chǎn)品的成本和效能概念。開展一些實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目增強(qiáng)了學(xué)生動手實(shí)踐的興趣，學(xué)生完成有一定深度和工作量的設(shè)計型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目后，很有成就感，而且收獲很大。第三層次組織開展了課與賽結(jié)合、參與科研項(xiàng)目的研究活動，培養(yǎng)運(yùn)用知識分析和解決復(fù)雜工程問題的能力。這些活動往往面向?qū)W有余力、程度好的學(xué)生，鼓勵和指導(dǎo)學(xué)生參加各種電子競賽、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目。例如通過指導(dǎo)學(xué)生參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、恩智浦智能車競賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外科技作品競賽等電子競賽，使學(xué)生開闊了視野，擴(kuò)展了知識的廣度和深度，自學(xué)掌握一些其他知識和技術(shù)手段，體會到這是一種創(chuàng)新性實(shí)踐活動，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)研究能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。學(xué)生感受到前沿科技的發(fā)展，撰寫科技論文和專利培養(yǎng)了一定的學(xué)術(shù)能力。這些實(shí)踐活動使學(xué)生在以后的就業(yè)和創(chuàng)業(yè)中有了更強(qiáng)的競爭力。

4 結(jié)束語

以O(shè)BE 理念推動“電工學(xué)”課程體系建設(shè)的方案，是工程教育發(fā)展的必然趨勢。以O(shè)BE 理念下教學(xué)改革不僅需要科學(xué)的認(rèn)知和理念，更要落地于實(shí)際行動，實(shí)踐操作中要大膽地的嘗試與創(chuàng)新，探索性地實(shí)施過程中會出現(xiàn)新問題，如何破解這些問題，是每一位教育工作者的職責(zé)所在，希望這個思路和方案的實(shí)施能夠推進(jìn)工程教育人才的培養(yǎng)。