基于OBE的汽車類專業(yè)核心課程的建設(shè)與實(shí)踐
——以“汽車電控技術(shù)”課程為例

廖連瑩，孟浩東，孫文，廖旭暉，王樹磊，戴旭東

(常州工學(xué)院汽車工程學(xué)院，江蘇 常州 213032)

0 引言

學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式(Outcome-based Education，簡(jiǎn)稱OBE)理念伴隨著新工業(yè)革命背景，逐步成為工程教育改革的重要指導(dǎo)思想[1]。OBE理念不同于基于學(xué)習(xí)投入的教育模式，它不僅注重教育過(guò)程，更關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)成果。在這種教育理念下，需要適時(shí)對(duì)學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)估，并進(jìn)行明確的量化，然后把量化的學(xué)習(xí)成果及時(shí)反饋給包括教師和學(xué)生等所有相關(guān)人員。教師針對(duì)反饋對(duì)課程內(nèi)容、教學(xué)方法、教育策略及課時(shí)分配等進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到課程所需取得的學(xué)習(xí)效果，從而形成一個(gè)閉環(huán)的、可持續(xù)優(yōu)化的教學(xué)模式[2]。“汽車電控技術(shù)”作為應(yīng)用型本科高校汽車類專業(yè)的核心課程，在應(yīng)用型汽車人才培養(yǎng)中具有代表性?；贠BE理念，依托長(zhǎng)三角產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)及行業(yè)優(yōu)勢(shì)，課題組成員對(duì)“汽車電控技術(shù)”課程的建設(shè)與實(shí)踐進(jìn)行了研究，以期進(jìn)一步提高專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，為推動(dòng)汽車類專業(yè)教學(xué)改革、加強(qiáng)應(yīng)用型“金課”建設(shè)提供借鑒。

1 基于成果導(dǎo)向修訂教學(xué)大綱

在OBE理念下，成果導(dǎo)向是工程教育的核心思想之一，一切的教學(xué)內(nèi)容、方法和手段都是圍繞學(xué)習(xí)成果動(dòng)態(tài)調(diào)整并實(shí)施的[3]。按照反向設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程的要求，根據(jù)學(xué)生應(yīng)具備的解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力需要，通過(guò)不斷研討、不斷修訂符合工程教育認(rèn)證的培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱，并明確所采用的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施，提出可觀測(cè)及量化的評(píng)價(jià)方法。

以常州工學(xué)院車輛工程專業(yè)為例，其培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)專業(yè)素養(yǎng)的要求是立足蘇南、面向長(zhǎng)三角區(qū)域經(jīng)濟(jì)，培養(yǎng)既掌握與汽車相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，又掌握與汽車相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)擁有較強(qiáng)的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，能夠在車輛工程及相關(guān)行業(yè)，特別是汽車工程行業(yè)從事汽車?yán)碚撗芯?、汽車及零部件設(shè)計(jì)、汽車及零部件制造、汽車性能檢測(cè)等工作的復(fù)合型應(yīng)用型工程技術(shù)人才[4]。

根據(jù)上述培養(yǎng)目標(biāo)，作為車輛工程專業(yè)的核心課程的“汽車電控技術(shù)”課程目標(biāo)主要包含五方面：一是能夠了解汽車電控技術(shù)的發(fā)展歷史，掌握汽車電控技術(shù)的類型及控制內(nèi)容，掌握汽車電控技術(shù)的應(yīng)用范圍；二是能夠掌握發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)構(gòu)造和工作原理；三是能夠掌握底盤電控系統(tǒng)構(gòu)造和工作原理；四是能夠掌握車身電控系統(tǒng)構(gòu)造和工作原理；五是能夠綜合應(yīng)用“汽車電控技術(shù)”課程多學(xué)科理論知識(shí)與相關(guān)課程知識(shí)，分析、推理和解決車輛工程領(lǐng)域產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與優(yōu)化等復(fù)雜工程問(wèn)題。

“汽車電控技術(shù)”課程教學(xué)大綱從以下兩方面進(jìn)行了修改。一是針對(duì)“設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案”畢業(yè)要求，更新了教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)汽車技術(shù)日新月異的發(fā)展。比如，發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)模塊，增加了缸內(nèi)直噴技術(shù)內(nèi)容和發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒技術(shù)內(nèi)容；自動(dòng)變速器模塊，增加了雙離合自動(dòng)變速器等內(nèi)容；增加了智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)和新能源汽車電控技術(shù)等最新汽車電控技術(shù)。通過(guò)這些教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)，保障學(xué)生學(xué)習(xí)課程后能設(shè)計(jì)與開發(fā)汽車電控系統(tǒng)，滿足相應(yīng)的畢業(yè)要求。二是設(shè)計(jì)了8個(gè)學(xué)時(shí)課內(nèi)和8個(gè)學(xué)時(shí)課外實(shí)驗(yàn)，通過(guò)課內(nèi)設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練及課外開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目補(bǔ)充的方式，使學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的訓(xùn)練在時(shí)間上獲得了延伸，在內(nèi)容上得到了擴(kuò)充。同時(shí)，增加與課程內(nèi)容相關(guān)的科研訓(xùn)練項(xiàng)目，鍛煉了學(xué)生處理較為復(fù)雜的汽車電控技術(shù)問(wèn)題的能力。

2 以學(xué)生為中心開展教學(xué)設(shè)計(jì)

基于OBE理念，教學(xué)設(shè)計(jì)堅(jiān)持以學(xué)生為中心，在教學(xué)過(guò)程中適時(shí)量化學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，采取多種手段不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)從而達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。以“汽車電控技術(shù)”課程為例，主要從以下三方面開展教學(xué)設(shè)計(jì)。

一是堅(jiān)持以學(xué)生為中心，深入分析學(xué)生學(xué)情，改進(jìn)教學(xué)方法。當(dāng)代大學(xué)生是伴隨著數(shù)字化新技術(shù)成長(zhǎng)起來(lái)的一代，數(shù)字化生活深刻改變了他們的思維方式。研究表明，當(dāng)代大學(xué)生學(xué)習(xí)思考和處理信息的能力已發(fā)生了深刻變化，他們以視覺(jué)、圖形思維優(yōu)先，信息接收頻度較快，擅長(zhǎng)互動(dòng)式、網(wǎng)絡(luò)探究式的學(xué)習(xí)方式，偏愛(ài)各種數(shù)字化工具的使用?！捌囯娍丶夹g(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容豐富，包括了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車底盤、汽車車身電子控制技術(shù)和汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。這些內(nèi)容如果僅采用傳統(tǒng)的封閉式、灌輸式教學(xué)方法，課堂教學(xué)會(huì)較為抽象、乏味，不利于學(xué)生的理解與接受，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)代學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，難免會(huì)出現(xiàn)課堂“低頭族”，教學(xué)效果低下等情況。因此，開展學(xué)情分析，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查等形式，充分了解學(xué)生的知識(shí)水平和接受能力，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，通過(guò)啟發(fā)教學(xué)、討論教學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)等教學(xué)方法，轉(zhuǎn)變教學(xué)模式、組織和方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二是緊扣產(chǎn)教融合主題，堅(jiān)持以項(xiàng)目教學(xué)為主體，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。與廣汽豐田汽車有限公司、中汽研(常州)汽車工程研究院有限公司和張家港長(zhǎng)城汽車研發(fā)有限公司等一批知名企業(yè)進(jìn)行了充分研討后，以企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)案例為背景，結(jié)合“汽車電控技術(shù)”課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)多個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，以團(tuán)隊(duì)合作方式完成相應(yīng)項(xiàng)目，訓(xùn)練學(xué)生綜合素質(zhì)能力。以“汽車發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器、執(zhí)行器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目為例，教師將項(xiàng)目拆分成發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)、發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行器實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)等，5～8名學(xué)生組成1個(gè)小組，分別承擔(dān)相應(yīng)的學(xué)習(xí)、探究任務(wù)。通過(guò)實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)，改變傳統(tǒng)的接受式學(xué)習(xí)方法，促使學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)際技能有機(jī)結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)和團(tuán)結(jié)協(xié)作等能力。教師由主導(dǎo)教學(xué)的組織領(lǐng)導(dǎo)者轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動(dòng)的引導(dǎo)者，突出學(xué)生的中心地位，開展創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，從而極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，提高了教學(xué)的質(zhì)量與效率。

三是堅(jiān)持線上線下教學(xué)相融合，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。OBE理念強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和技能，在有限的課堂教學(xué)之外，需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行大量的課外學(xué)習(xí)投入。在“汽車電控技術(shù)”課程中，教師充分運(yùn)用“愛(ài)課程”在線開發(fā)課程和“畢博”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，制作微課、慕課，上傳了電子教材、課程PPT、圖片和視頻等大量教學(xué)資料，供學(xué)生下載學(xué)習(xí)。利用“交流”板塊，在線布置作業(yè)，提交答案并進(jìn)行評(píng)閱，將課堂向課外和網(wǎng)絡(luò)延伸，有效監(jiān)測(cè)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況。根據(jù)當(dāng)代學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)[5]，制作開發(fā)了“常工汽車電控”微信公眾號(hào)。利用該公眾號(hào)為學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)學(xué)習(xí)框，豐富課程資源、項(xiàng)目訓(xùn)練和習(xí)題庫(kù)，實(shí)現(xiàn)課程學(xué)習(xí)的便捷性、即時(shí)性、互動(dòng)性和廣泛性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效能。此外，充分挖掘?qū)嶒?yàn)室的虛擬教學(xué)系統(tǒng)，開發(fā)了電控發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬拆裝實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)變速器虛擬拆裝實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)變速器性能虛擬檢測(cè)實(shí)驗(yàn)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)性能虛擬檢測(cè)實(shí)驗(yàn)等開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。充分運(yùn)用虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)，在課堂教學(xué)之外，引導(dǎo)學(xué)生自主安排時(shí)間，走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，自主提高實(shí)踐能力。

3 建立健全學(xué)習(xí)過(guò)程監(jiān)測(cè)和學(xué)習(xí)成果評(píng)價(jià)體系

學(xué)習(xí)過(guò)程是教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)設(shè)計(jì)的具體實(shí)施過(guò)程[6]?；贠BE理念，監(jiān)控教學(xué)過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是監(jiān)測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程。堅(jiān)持成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心，教學(xué)過(guò)程中的教師與學(xué)生的角色均發(fā)生了根本性變化，學(xué)生由被動(dòng)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)，教師由灌輸者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者，這必然導(dǎo)致教學(xué)監(jiān)控體系的變化。學(xué)習(xí)成果評(píng)價(jià)主要是針對(duì)學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)所能獲得的知識(shí)、技能和行為，評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、項(xiàng)目分析和方案設(shè)計(jì)能力、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和部件能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流能力，并使學(xué)生認(rèn)識(shí)到終身學(xué)習(xí)能力的重要性[7]。學(xué)習(xí)成果評(píng)價(jià)主要根據(jù)畢業(yè)要求的達(dá)成度來(lái)體現(xiàn)，具體到每一門課程，在達(dá)成度計(jì)算中，達(dá)成度越高則表明學(xué)生在該門課程支撐的畢業(yè)要求所對(duì)應(yīng)的能力方面越優(yōu)秀。OBE視野下的課程改革，需要建立全員、全程及全方位評(píng)價(jià)和閉環(huán)考核機(jī)制。

在“汽車電控技術(shù)”課程教學(xué)中，應(yīng)始終堅(jiān)持成果導(dǎo)向，注重過(guò)程監(jiān)測(cè)，改變以往只有期末考試單一考核的方式，構(gòu)建了“N+1”全過(guò)程多維度的綜合評(píng)價(jià)體系，如圖1所示，即課程對(duì)學(xué)生的考核除了1次期末考試外，還包含N種過(guò)程考核。這種考核方式不僅更加全面地對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果進(jìn)行考核，而且通過(guò)考核結(jié)果的反饋來(lái)促進(jìn)教師對(duì)教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)，從而提升教學(xué)效果。

圖1 “N+1”課程考核體系

從圖1可以看出，“汽車電控技術(shù)”課程過(guò)程性考核N由網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、教學(xué)項(xiàng)目和平時(shí)作業(yè)組成，其中平時(shí)作業(yè)包含習(xí)題作業(yè)、單元測(cè)驗(yàn)、課程論文。過(guò)程性考核的“N”種形式貫穿課前、課中和課后。通過(guò)自評(píng)、互評(píng)、師評(píng)對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)成果進(jìn)行綜合評(píng)定，構(gòu)建以學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向的全方位立體交叉評(píng)價(jià)體系。“N+1”課程考核評(píng)價(jià)體系的使用，進(jìn)一步淡化了期末考試，強(qiáng)化了過(guò)程考核，體現(xiàn)了評(píng)估主體和評(píng)估內(nèi)容的多元化、評(píng)估手段的多樣化，有利于促進(jìn)師生、學(xué)生之間的交流與合作，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

4 形成持續(xù)改進(jìn)的良性循環(huán)

持續(xù)改進(jìn)是課程教學(xué)質(zhì)量管理的反饋環(huán)節(jié)[8]?！捌囯娍丶夹g(shù)”課程依據(jù)產(chǎn)業(yè)需求及崗位核心能力要求，對(duì)照培養(yǎng)目標(biāo)中的畢業(yè)要求，根據(jù)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程監(jiān)控和學(xué)習(xí)成果評(píng)價(jià)的分析，得出學(xué)生能力培養(yǎng)與畢業(yè)要求之間產(chǎn)生偏差的影響因素，針對(duì)原因制訂相應(yīng)改進(jìn)措施，形成持續(xù)可發(fā)展的課程建設(shè)閉環(huán)運(yùn)行機(jī)制，如圖2所示。

圖2 課程建設(shè)閉環(huán)運(yùn)行機(jī)制

從圖2可以看出，首先對(duì)照專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，研究“汽車電控技術(shù)”對(duì)“設(shè)計(jì)開發(fā)解決方案、工程研究、工程與社會(huì)”3個(gè)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系。 然后依據(jù)“金課”高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度要求制定課程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)督導(dǎo)評(píng)價(jià)和內(nèi)部自評(píng)，對(duì)課程建設(shè)達(dá)成度的分析過(guò)程、分析方法以及結(jié)果的應(yīng)用等進(jìn)行研究。以此為基礎(chǔ)，開展課程建設(shè)綜合研討，分析總結(jié)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題和不足，并指導(dǎo)教師及時(shí)對(duì)教學(xué)中的不足之處進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)持續(xù)改進(jìn)課程教學(xué)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)課程達(dá)成度。同時(shí)定期召開專業(yè)認(rèn)證持續(xù)改進(jìn)會(huì)，共同學(xué)習(xí)《工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)解讀及使用指南》， 進(jìn)一步理解工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)，明確課程教學(xué)目標(biāo)以及教學(xué)工作持續(xù)改進(jìn)的要求和方向。最后通過(guò)課程建設(shè)閉環(huán)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)課程支撐畢業(yè)要求目標(biāo)。

5 穩(wěn)步提升的課程建設(shè)成效

基于OBE理念的課程建設(shè)成效，一般通過(guò)對(duì)照畢業(yè)要求的達(dá)成度來(lái)體現(xiàn)，達(dá)成度越高表示課程建設(shè)成效越好。達(dá)成度的計(jì)算主要依據(jù)課程考核結(jié)果，“汽車電控技術(shù)”課程考核采取的是“N+1”考核模式。設(shè)計(jì)課程分目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算公式為

式中：D為課程目標(biāo)達(dá)成度；n為課程目標(biāo)數(shù)，本課程有3個(gè)課程目標(biāo)，取n=3；m為課程考核方式種類數(shù)量，本課程m=5；Wij為每種考核方式所占權(quán)重，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、教學(xué)項(xiàng)目、平時(shí)作業(yè)、期末考核5種考核方式的權(quán)重分別取0.1、0.2、0.1、0.2、0.4；Sij為每種考核方式實(shí)際分值與目標(biāo)分值的比值。

根據(jù)達(dá)成度計(jì)算方法，對(duì)近三年課程目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 近三年課程目標(biāo)達(dá)成度

從表1可以看出2019年度無(wú)論是課程分目標(biāo)達(dá)成度還是整體課程目標(biāo)達(dá)成度均較低，原因是在此之前課程尚未基于OBE理念進(jìn)行建設(shè)，在課程考核方式中缺少網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和教學(xué)項(xiàng)目評(píng)分項(xiàng)。從2020年開始進(jìn)行教學(xué)改革后，補(bǔ)全了課程考核方式，該年度課程目標(biāo)達(dá)成度有了較大提升。2021年通過(guò)持續(xù)改進(jìn)課程建設(shè)，整體課程目標(biāo)達(dá)成度也較上一年度提升了0.058，達(dá)到0.880。這說(shuō)明基于OBE理念的“汽車電控技術(shù)”課程建設(shè)已取得了初步成效。

6 結(jié)語(yǔ)

基于OBE理念，以“汽車電控技術(shù)”課程為代表，以工程教育認(rèn)證為標(biāo)準(zhǔn)，從課程大綱修訂、教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)效果監(jiān)測(cè)和課程運(yùn)行機(jī)制建設(shè)方面開展了汽車類核心課程建設(shè)與實(shí)踐。在課程建設(shè)中，尊重學(xué)生的主體作用，在培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和提高學(xué)習(xí)能力方面取得了積極成效。實(shí)踐證明，學(xué)生的理論知識(shí)與實(shí)踐技能、自主學(xué)習(xí)等有明顯提升，課程組教師教學(xué)水平、科研能力和“雙師型”素質(zhì)均進(jìn)一步加強(qiáng)，極大增強(qiáng)了大家持續(xù)改進(jìn)課程建設(shè)的信心和動(dòng)力。