面向工程教育認(rèn)證工程圖學(xué)OBE 教學(xué)模式研究

●宋勝偉 馮 旻

自2016 年加入《華盛頓協(xié)議》以后，我國(guó)各高校教師本科教學(xué)改革的重點(diǎn)便轉(zhuǎn)向工程教育專業(yè)認(rèn)證。提升高等教育人才素質(zhì)能力，推進(jìn)工程教育國(guó)際互認(rèn)成為我們高校教師當(dāng)前最重要的任務(wù)。成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education，OBE），亦稱為能力導(dǎo)向教育、目標(biāo)導(dǎo)向教育、需求導(dǎo)向教育，指教師通過(guò)一系列為課程目標(biāo)進(jìn)行的教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)施，使學(xué)生最終獲得滿足專業(yè)畢業(yè)要求的學(xué)習(xí)成果。OBE 教育理念最初起源于美國(guó)，后來(lái)在英國(guó)、加拿大、日本和澳大利亞等國(guó)家流行起來(lái)，現(xiàn)在已經(jīng)被國(guó)際的工程教育專業(yè)認(rèn)證完全采納。

自2019 年筆者所在的黑龍江科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)通過(guò)了工程教育專業(yè)認(rèn)證以來(lái)，各課程基于工程教育認(rèn)證的教學(xué)改革研究不斷深入。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)參考《華盛頓協(xié)議》制定的的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和學(xué)校人才培養(yǎng)定位（畢業(yè)生的畢業(yè)要求）及專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，制定了12 個(gè)畢業(yè)要求及指標(biāo)點(diǎn)。被譽(yù)為“工程技術(shù)界語(yǔ)言”的工程圖學(xué)作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)的骨干課程之一，如何將OBE 的教學(xué)模式應(yīng)用于課程的教學(xué)過(guò)程，使課程教學(xué)與后續(xù)的專業(yè)課程、課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)更好地銜接，更適應(yīng)社會(huì)及企業(yè)對(duì)我們培養(yǎng)的工程教育人才的需求，達(dá)到國(guó)際互認(rèn)的工程師培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，是工程圖學(xué)的課程改革的終極目標(biāo)。

一、機(jī)械專業(yè)工程教育認(rèn)證的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)與工程圖學(xué)的課程目標(biāo)關(guān)系矩陣

傳統(tǒng)的工程圖學(xué)教學(xué)模式大多是以教師“教什么”，學(xué)生“學(xué)什么”的教學(xué)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生，這樣是有悖于工程教育認(rèn)證的OBE 理念。筆者在強(qiáng)調(diào)學(xué)生“學(xué)什么”，教師“教什么”的工程教育認(rèn)證理念的指導(dǎo)下，重新建立了能適應(yīng)認(rèn)證要求的工程圖學(xué)課程的OBE 教學(xué)模式。在工程教育認(rèn)證中畢業(yè)生能力達(dá)成目標(biāo)指導(dǎo)下，將工程圖學(xué)課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)與畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，體現(xiàn)成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)的教育理念，從注重創(chuàng)新思維、綜合應(yīng)用知識(shí)、工程實(shí)踐、可持續(xù)發(fā)展等方面實(shí)施教學(xué)設(shè)計(jì)，制定可持續(xù)性發(fā)展的人才培養(yǎng)方案，使其在培養(yǎng)學(xué)生達(dá)成畢業(yè)要求的過(guò)程中發(fā)揮作用。

依據(jù)工程教育認(rèn)證涉及到的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，整合學(xué)生在基礎(chǔ)階段需要學(xué)習(xí)的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，加強(qiáng)學(xué)生解決復(fù)雜工程的能力，注重專業(yè)學(xué)科知識(shí)的交叉融合，并將OBE 教學(xué)模式應(yīng)用于理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，建立了專業(yè)畢業(yè)要求與工程圖學(xué)課程目標(biāo)的關(guān)系矩陣，如表1 所示。

二、工程教育認(rèn)證下工程圖學(xué)OBE 教學(xué)模式研究

（一）優(yōu)化知識(shí)體系，將教學(xué)內(nèi)容模塊化

工程教育認(rèn)證OBE 教學(xué)理念下，要使工程圖學(xué)課程的教學(xué)效果達(dá)到畢業(yè)目標(biāo)要求，首先需調(diào)整知識(shí)體系，基于以學(xué)生為中心，以目標(biāo)為導(dǎo)向的OBE 模式，將教學(xué)內(nèi)容整合為8 個(gè)模塊，并且與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，如表2 所示。

表1 工程圖學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)要求關(guān)系矩陣

表2 工程圖學(xué)知識(shí)模塊

（二）以學(xué)生為中心，教學(xué)方法多樣化

工程圖學(xué)傳統(tǒng)的教學(xué)方法多是以教師課堂講授知識(shí)點(diǎn)為主，課后由學(xué)生完成作業(yè)，所以學(xué)生基本上是在教師的主導(dǎo)下被動(dòng)學(xué)習(xí)，這與工程教育認(rèn)證理念相悖。為達(dá)成成果導(dǎo)向的教育目標(biāo)，教學(xué)方法由單一的教師課上“一言堂”向?qū)W生為學(xué)習(xí)主體的改進(jìn)，更注重引導(dǎo)學(xué)生“為什么學(xué)”“學(xué)什么”“怎么學(xué)”的教學(xué)設(shè)計(jì)。教學(xué)方法采用了“翻轉(zhuǎn)課堂”“四課”等模式，增加了自學(xué)課時(shí)和課下學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生課外自學(xué)學(xué)時(shí)與課堂教學(xué)學(xué)時(shí)按1∶1 配置，課程團(tuán)隊(duì)錄制了網(wǎng)絡(luò)課程，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，課外學(xué)習(xí)主要通過(guò)大學(xué)MOOC 的學(xué)習(xí)、分組討論并形成書面報(bào)告、課外查閱文獻(xiàn)資料并完成閱讀筆記、課下作業(yè)等形式實(shí)現(xiàn)。教學(xué)設(shè)計(jì)注重引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)并做到個(gè)性化學(xué)習(xí)，考慮到每個(gè)學(xué)生的基于工程圖學(xué)課程的個(gè)體差異，教師對(duì)學(xué)生的課外學(xué)習(xí)以彈性的方式設(shè)計(jì)，制定一些具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，鼓勵(lì)有能力的學(xué)生深度學(xué)習(xí)并指導(dǎo)其參加成圖大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等，展示學(xué)習(xí)成果?？傊?，教學(xué)設(shè)計(jì)由教師“教什么”學(xué)生“學(xué)什么”，轉(zhuǎn)變?yōu)橐罁?jù)專業(yè)畢業(yè)要求學(xué)生“學(xué)什么”教師“教什么”的OBE 模式。具體教學(xué)環(huán)節(jié)及措施如表3 所示。

表3 課程教學(xué)環(huán)節(jié)及措施

（三）注重學(xué)生能力培養(yǎng)，實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目化

工程圖學(xué)課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，針對(duì)其教學(xué)內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少的特點(diǎn)，適當(dāng)增加實(shí)踐教學(xué)的學(xué)時(shí)分配，將項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)中，每個(gè)模塊在學(xué)習(xí)前先布置實(shí)踐項(xiàng)目，通過(guò)教師的課堂講授并配合學(xué)生課外文獻(xiàn)資料的查閱，將繪圖練習(xí)和讀圖練習(xí)的問(wèn)題貫穿于整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)，以進(jìn)一步提高學(xué)生解決表達(dá)復(fù)雜工程對(duì)象的能力，將工程教育認(rèn)證的理念“學(xué)什么”“怎么學(xué)”用于實(shí)踐教學(xué)。

例如，在課程模塊五的機(jī)件表達(dá)方法實(shí)踐教學(xué)中，首先，布置實(shí)踐項(xiàng)目，學(xué)生帶著目標(biāo)學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)；然后，進(jìn)行分組討論，各組同學(xué)對(duì)給定的機(jī)件提出幾種不同的表達(dá)方案并選擇最優(yōu)；最后，教師基于學(xué)生所提出的各種表達(dá)方案進(jìn)行講解點(diǎn)評(píng)并完善，讓學(xué)生理解對(duì)于機(jī)件的表達(dá)方案的選擇，不存在標(biāo)準(zhǔn)答案，只有相對(duì)最優(yōu)的表達(dá)方案。

再如，課程模塊七零件圖部分實(shí)踐項(xiàng)目——零件測(cè)繪，采用分組的形式，5~6 人為1 組，整個(gè)測(cè)繪實(shí)踐在專用的測(cè)繪實(shí)驗(yàn)室完成，測(cè)繪之前教師先講解測(cè)繪工具的使用及測(cè)繪過(guò)程，然后將準(zhǔn)備好的裝配體和測(cè)繪工具隨機(jī)分配到各組，裝配體一般選用螺旋千斤頂、機(jī)用虎鉗、齒輪油泵、一級(jí)圓柱齒輪減速器等等。設(shè)定好的測(cè)繪任務(wù)如下:首先拆裝部件討論裝配體的各個(gè)零件之間的裝配關(guān)系及工作原理；然后，徒手繪制零件草圖并使用測(cè)繪工具完成尺寸標(biāo)注；最后，使用尺規(guī)完成兩張由教師指定的A3 零件工作圖。

（四）完善課程評(píng)價(jià)體系，注重持續(xù)改進(jìn)

目前高校的課程評(píng)價(jià)還只是注重對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控管理，雖然具有監(jiān)督和調(diào)控功能，但是缺乏持續(xù)改進(jìn)功能，這種課程評(píng)價(jià)體系不能滿足工程教育認(rèn)證的教育理念。工程圖學(xué)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，課程的考核應(yīng)注重學(xué)生工程意識(shí)及工程能力提高和工程師素質(zhì)培養(yǎng)的過(guò)程評(píng)價(jià)，創(chuàng)新科學(xué)、合理、立體多元化的課程評(píng)價(jià)體系，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的考核評(píng)價(jià)，降低期末試卷考試在課程評(píng)價(jià)中的權(quán)重，是行之有效的。在課程評(píng)價(jià)體系的改革中，由課程結(jié)果評(píng)價(jià)向結(jié)果與過(guò)程評(píng)價(jià)結(jié)合轉(zhuǎn)變，更加重視對(duì)于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力的考核，把專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)要求與課程的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行有機(jī)的融合。

改革后課程評(píng)價(jià)分為平時(shí)和期末兩部分進(jìn)行，平時(shí)注重自主學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)成果的反饋，更容易實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)的教育理念，通過(guò)反饋后的持續(xù)改進(jìn)，期末的考核會(huì)優(yōu)于平時(shí)的課堂測(cè)驗(yàn)。其中平時(shí)的考核包括6 部分，課堂教學(xué)完成后進(jìn)行的課堂測(cè)驗(yàn)，能及時(shí)反饋學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況；依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)評(píng)價(jià)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況，如通過(guò)對(duì)學(xué)生視頻課的點(diǎn)擊觀看次數(shù)、在線學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)等的統(tǒng)計(jì)，能夠?qū)W(xué)生課外的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行客觀合理的評(píng)價(jià)；對(duì)學(xué)生課堂討論匯報(bào)的情況進(jìn)行打分評(píng)測(cè)，反映學(xué)生課堂的學(xué)習(xí)效果；課后查閱參考文獻(xiàn)完成的閱讀筆記、課后的習(xí)題作業(yè)還有大作業(yè)的板圖繪制也有成績(jī)記錄評(píng)測(cè)。期末考試試卷的題型分主觀和客觀兩類，客觀題型主要考核學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的掌握程度，基于平時(shí)進(jìn)行的課堂測(cè)驗(yàn)的反饋，持續(xù)改進(jìn)后，這部分題型的考核結(jié)果較好；主觀題型考核學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解、內(nèi)化程度，這部分題型作為考核的重點(diǎn)，可以將課程的達(dá)成度進(jìn)行分檔。通過(guò)以上幾方面的課程考核評(píng)價(jià)，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位立體化地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)工程圖學(xué)課程掌握的情況，真實(shí)反映學(xué)生的總體學(xué)習(xí)狀況和學(xué)習(xí)效果，同時(shí)為教師調(diào)整和優(yōu)化課程教學(xué)目標(biāo)提供必要的依據(jù)。具體的考核數(shù)據(jù)如表4 所示。

表4 工程圖學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)占比

通過(guò)課程考核評(píng)價(jià)體系的完善，學(xué)生能夠意識(shí)到考前突擊不再是取得高分或及格的捷徑，學(xué)生就會(huì)更注重過(guò)程性自主學(xué)習(xí)和課外的學(xué)習(xí)，進(jìn)而增加了圖學(xué)知識(shí)的廣度和深度，有助于實(shí)現(xiàn)畢業(yè)要求和課程目標(biāo)的符合度和達(dá)成度。

三、結(jié)束語(yǔ)

OBE 模式作為工程教育認(rèn)證推廣的教育理念，在國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有了多年的理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在已形成了一套比較完整的理論體系。它要求建立行之有效的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，即能夠持續(xù)改進(jìn)課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的機(jī)制，以保障課程教學(xué)始終與內(nèi)、外部需求、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求相符合。黑龍江科技大學(xué)工程圖學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，按照工程教育專業(yè)認(rèn)證對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)要求，積極研究探討，通過(guò)反饋不斷深化以解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力為培養(yǎng)目標(biāo)的課程教學(xué)改革，建立了已被工程教育認(rèn)證廣泛采納認(rèn)可的OBE 教學(xué)模式，將整體的畢業(yè)要求細(xì)化到各學(xué)習(xí)階段應(yīng)達(dá)成的課程目標(biāo)，通過(guò)知識(shí)結(jié)構(gòu)整合重組、教學(xué)過(guò)程精心設(shè)計(jì)、合理安排實(shí)踐教學(xué)、規(guī)范課程考核評(píng)價(jià)體系，為學(xué)生提供了注重解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)的學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)了學(xué)生課程目標(biāo)的達(dá)成。