基于OBE教育理念的體驗式教學(xué)模式改革與實踐

王紅霞　程偉麗　牛曉峰　鄭留偉　李航

[摘 要]為了更好地適應(yīng)教育國際化趨勢，課程組將以產(chǎn)出為導(dǎo)向的教育理念引入教學(xué)過程中，堅持以學(xué)生為中心，成果為導(dǎo)向，遵循反向設(shè)計、正向?qū)嵤┑脑瓌t，圍繞課程學(xué)科特點和社會行業(yè)能力需求，制訂出明確的課程目標(biāo)。課程組根據(jù)課程內(nèi)容特色，實施項目驅(qū)動式的教學(xué)設(shè)計，結(jié)合啟發(fā)式和探究式教學(xué)方法，借助前序?qū)嵙?xí)教學(xué)環(huán)節(jié)，創(chuàng)建了一套由實習(xí)體驗、課堂講授、學(xué)生成果多媒體展示、實驗探索、課后作業(yè)和科學(xué)考評相結(jié)合的全方位、多層次的創(chuàng)新體驗式教學(xué)模式，使學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，拓寬了學(xué)生的知識面，增強了學(xué)生解決實際工程問題的能力。

[關(guān)鍵詞]OBE;合金熔煉原理與工藝;項目驅(qū)動;教學(xué)設(shè)計;體驗式教學(xué)模式

[中圖分類號] G642.0 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）04-0047-04

隨著經(jīng)濟全球化、教育國際化趨勢的發(fā)展，我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，高等教育進入大眾化階段，社會對高校人才多樣化培養(yǎng)的要求日益迫切，需要一大批兼具理論專業(yè)知識和實踐應(yīng)用能力的人才[1]。中國于2016年6月2日正式成為國際工程聯(lián)盟大會《華盛頓協(xié)議》成員，獲得了工程教育國際互認資格[2]。這對于我國新時期的高等教育提出了更高的要求。隨著國內(nèi)外工程教育模式不斷發(fā)展和轉(zhuǎn)變，成果導(dǎo)向教育（Outcome based education，簡稱OBE[3]）逐漸成為主流。該理念以“產(chǎn)出導(dǎo)向、學(xué)生為中心、持續(xù)改進”為核心，圍繞學(xué)生開展教育活動、教學(xué)設(shè)計，進行課程設(shè)置和教學(xué)實施，以實現(xiàn)預(yù)期的效果。 基于OBE理念，促進學(xué)生能力全方面發(fā)展的教學(xué)模式和方法改革勢在必行。 太原理工大學(xué)材料成型專業(yè)于2013年和2016年兩次通過工程教育專業(yè)認證，并根據(jù)工程教育專業(yè)認證的要求，重新構(gòu)建了學(xué)生培養(yǎng)體系及質(zhì)量監(jiān)控體系，對每一門專業(yè)課程都提出了新的要求。將OBE教學(xué)理念應(yīng)用到每一門專業(yè)課程的教學(xué)中，將基于知識內(nèi)容的傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)化成基于學(xué)習(xí)成果的新興教學(xué)模式，這對于競爭越來越激烈的高等教育具有非常重要的意義。

合金熔煉原理與工藝是材料成型及控制工程專業(yè)鑄造工程模塊應(yīng)用型技術(shù)人才必修的一門主干專業(yè)課程，主要講授鑄鐵、鑄鋼、鎂、鋁、銅、鋅等有色合金的熔煉原理和熔煉工藝基礎(chǔ)知識，具有實踐性強、與生產(chǎn)實際聯(lián)系緊密等特點。當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，大量新的合金、新的工藝層出不窮，原有的課程體系和教學(xué)模式已不再完全適用于當(dāng)前大的學(xué)習(xí)環(huán)境，要培養(yǎng)出知識和能力兼具的應(yīng)用型人才，亟須進行課程改革。

一、專業(yè)課程開設(shè)現(xiàn)狀及存在的問題

（一）教學(xué)內(nèi)容多學(xué)時少，理論教學(xué)困難，實驗環(huán)節(jié)作用小

根據(jù)2016年教育部培養(yǎng)計劃改革“厚基礎(chǔ)，寬專業(yè)”的政策要求，高校專業(yè)課程學(xué)時縮減嚴(yán)重，如合金熔煉原理與工藝由過去的64學(xué)時縮減至48學(xué)時，實驗只有6學(xué)時。但社會工作環(huán)境與認證要求學(xué)生掌握的內(nèi)容更多，除傳統(tǒng)的鑄鐵、鑄鋼，還有不斷推陳出新的有色合金。且課程包含原理與工藝兩部分，內(nèi)容龐大。原理部分晦澀難懂，工藝部分合金種類各異、繁雜多樣，初學(xué)者往往不能深入理解，記憶困難，感覺課程枯燥無味。而實驗環(huán)節(jié)多為驗證性實驗，起不到應(yīng)有的作用。

（二）課程教學(xué)目標(biāo)不明，教學(xué)模式陳舊，教學(xué)效果差

傳統(tǒng)的基于知識內(nèi)容的授課模式下，教師、教科書處于主導(dǎo)地位，教師只是一味地將大量的知識灌輸給學(xué)生，至于學(xué)完本課程到底要達到什么效果、能達到什么效果，教師不是很明白，反正授課結(jié)束，任務(wù)就算完成了;學(xué)生更不明白，只能機械地、被動地接受知識，對這些知識能干什么、怎么用，全然不知。沒有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)導(dǎo)致學(xué)生毫無學(xué)習(xí)興趣。

（三）課程考核手段單一，評價標(biāo)準(zhǔn)含糊，評價結(jié)果不準(zhǔn)確

傳統(tǒng)的課程考核評價方式一般為閉卷筆試，以知識點得分情況為標(biāo)準(zhǔn)，而考試成績由平時成績和考試成績組成，主要依賴于卷面考試成績判定學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，缺乏對學(xué)生整個學(xué)習(xí)過程有效的評價和反饋。

（四）部分學(xué)生缺乏能動性， 能力培養(yǎng)不足， 教學(xué)效果不理想

部分學(xué)生通過突擊背誦就可以拿到高分，這樣的考核方式很難真正衡量學(xué)生對課程的掌握情況。傳統(tǒng)的上課方式和考試方式使教學(xué)效果只能依賴于學(xué)生的上進心、教師對學(xué)生的管束和鞭策。而部分學(xué)生面對課本中復(fù)雜的理論公式、抽象的教學(xué)內(nèi)容，理解起來困難、理論與實踐脫節(jié)，這導(dǎo)致學(xué)生對學(xué)習(xí)毫無興趣，疲于應(yīng)付，學(xué)習(xí)主動性差。實驗環(huán)節(jié)學(xué)生多為觀摩，參與度極低，很難促進理解和思考。

二、改革的基本思路

產(chǎn)生上述問題的關(guān)鍵是教師和學(xué)生對教學(xué)設(shè)計和目標(biāo)沒有清晰的認識，而OBE教育理念的本質(zhì)就是學(xué)生通過教育學(xué)習(xí)取得學(xué)習(xí)成果，將學(xué)生的學(xué)習(xí)成果作為人才培養(yǎng)的目標(biāo)，將學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)作為教育質(zhì)量考核的重要指標(biāo)。因此，太原理工大學(xué)材料成型專業(yè)將OBE的先進理念引入專業(yè)課程的教學(xué)中，采用反向設(shè)計、正向?qū)嵤┑脑瓌t，大膽改革。課程組圍繞專業(yè)課程學(xué)科特點和社會行業(yè)能力需求，制訂出明確的課程目標(biāo)，充分考慮內(nèi)容特色，采用項目驅(qū)動式的教學(xué)設(shè)計，結(jié)合啟發(fā)式和探究式教學(xué)方法，借助前序?qū)嵙?xí)等相關(guān)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，形成了一套由實習(xí)體驗、課堂講授、學(xué)生成果多媒體展示、實驗探索、課后作業(yè)和科學(xué)考評相結(jié)合的全方位、 多層次的創(chuàng)新體驗式教學(xué)模式，在提高合金熔煉原理與工藝課教學(xué)質(zhì)量方面，在增強學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力方面取得了顯著的教學(xué)效果。

三、改革實踐與方法

（一）明確制訂課程目標(biāo)，嚴(yán)格對標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點

太原理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院通過對材料成型專業(yè)人才對口大量企業(yè)進行能力需求調(diào)研，結(jié)合工程教育專業(yè)認證標(biāo)準(zhǔn)，制訂了材料成型專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求。然后根據(jù)畢業(yè)要求進行課程體系設(shè)置，并將畢業(yè)要求細分成多個考核指標(biāo)點，各門課程對標(biāo)這些指標(biāo)點，明確設(shè)計課程教學(xué)目標(biāo)和基本要求、畢業(yè)要求與教學(xué)內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系，并以教學(xué)大綱的形式形成正式的記錄文件。而通過對課程教學(xué)大綱的閱讀，無論是教師還是學(xué)生，都十分清楚所教或所學(xué)課程對于畢業(yè)要求的貢獻，教師教得明白，學(xué)生學(xué)得明白。合金熔煉原理與工藝課程教學(xué)目標(biāo)如表1所示。

（二）創(chuàng)新設(shè)計體驗式教學(xué)模式，著重培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題能力

要在有限時間內(nèi)掌握更多繁雜的知識，并能夠獲得運用知識解決專業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力，最快的途徑就是提供機會使學(xué)生通過親身感受去主動認知、探究和協(xié)作，在體驗中掌握知識和技能。然而，有限的實踐學(xué)時很難支撐體驗式教學(xué)。合金熔煉原理與工藝課程基于OBE教學(xué)理念，針對與畢業(yè)要求對應(yīng)的課程目標(biāo)，利用教學(xué)內(nèi)容特色，設(shè)置相應(yīng)的項目，充分利用已有的實習(xí)環(huán)節(jié)和有限的實驗學(xué)時，將翻轉(zhuǎn)課堂的項目驅(qū)動教學(xué)模式引入課堂教學(xué)中，真正地將“老師教”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生學(xué)”，最大限度地實現(xiàn)體驗式教學(xué)。

合金熔煉原理與工藝課程要求學(xué)生通過本門課程的學(xué)習(xí)達到重點掌握合金熔煉基本知識和原理，最終能夠針對不同合金制訂熔煉工藝，并能夠有效解決熔煉過程中的復(fù)雜工程問題的要求?？紤]到本門課程內(nèi)容包括鑄鐵、鑄鋼、鑄造有色合金熔煉三大部分，其中鑄鐵、鑄鋼為傳統(tǒng)合金，其熔煉原理與工藝比較成熟，大綱要求對其的學(xué)時占總學(xué)時的三分之二，4學(xué)時實驗均為驗證性實驗，因為在實驗室無法進行熔煉工藝實操訓(xùn)練。專業(yè)教研組充分優(yōu)化課程體系設(shè)置順序，將去一汽、二汽和華翔以鑄鐵鑄鋼熔煉為主要內(nèi)容的生產(chǎn)實習(xí)前移至該課程開課前進行，使學(xué)生首先親身經(jīng)歷鑄鐵、鑄鋼的熔煉過程，讓學(xué)生對鑄鐵、鑄鋼熔煉相關(guān)工藝有直觀、感性的認識。之后教師采用案例式教學(xué)法進行課堂講授，將一個鑄鋼、鑄鐵實體件熔煉設(shè)置為一個項目，要求學(xué)生自己模擬項目負責(zé)人，結(jié)合實習(xí)體驗提出完整的熔煉工藝或?qū)處熃o出的工藝進行討論，分析每一歩工藝的影響因素和背后的原理。接著，教師采用啟發(fā)式教學(xué)，重點引導(dǎo)學(xué)生分析鑄鋼、鑄鐵件每一個熔煉過程的影響因素，逐步講解熔煉關(guān)鍵環(huán)節(jié)涉及的熔煉原理，總結(jié)熔煉過程中出現(xiàn)的問題和解決方法。這樣便形成了教師學(xué)生雙向投入的教學(xué)氛圍，教學(xué)效果最佳。尤其是學(xué)生經(jīng)過感性認識—認真思考—分段討論—理性總結(jié)問題—尋求解決辦法這一過程，看到了最終合理的熔煉工藝，內(nèi)心獲得了極大的成就感，這個過程既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，又將理論與實踐相結(jié)合，學(xué)中有樂，加快了學(xué)生對鑄鐵、鑄鋼合金熔煉知識和原理的掌握。

有色合金熔煉部分包括鎂、鋁、銅、鈦、鋅等不斷推出的新品種，種類繁多，內(nèi)容復(fù)雜，涉及前沿，知識更新迅速，但是教學(xué)大綱中只給了占總時三分之一的課堂教學(xué)學(xué)時和2學(xué)時的實驗，這樣的學(xué)時連“填鴨式”灌輸?shù)臅r間都不夠，更不必說親身體驗了。考慮到這部分內(nèi)容涉及新知識多，更容易引起學(xué)生興趣，且每一個部分相對獨立，教師就將鎂、鋁、銅、鈦、鋅合金熔煉設(shè)置為不同的自選項目，在課程開始時就布置下去。教師充分依據(jù)學(xué)生的知識基礎(chǔ)、興趣愛好、學(xué)習(xí)能力、 心理素質(zhì)等對學(xué)生進行綜合評定， 在自由組合的基礎(chǔ)上進行調(diào)配，將全班學(xué)生組合成5個小組，每組4～6人，并充分尊重學(xué)生，由項目小組民主推薦一名組織能力強、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)好的學(xué)生擔(dān)任組長。組長帶領(lǐng)組員自主選擇項目，根據(jù)課程目標(biāo)及畢業(yè)要求指標(biāo)點自行分工，然后進行文獻檢索、確定教學(xué)內(nèi)容及提綱、制作PPT、自主講課展示成果、小組互評教師點評、拍照攝像、撰寫感想。組內(nèi)學(xué)生共同探究和互助，自主完成項目，每個小組成員都參與其中，既分工明確又保證了項目實施的質(zhì)量。除了講課展示成果占據(jù)課內(nèi)6學(xué)時，其余的全部環(huán)節(jié)都由學(xué)生利用課余時間完成，充分激發(fā)了學(xué)生的主動性，期間學(xué)生可以就教學(xué)內(nèi)容選取、提綱編制及PPT制作反復(fù)與教師溝通指導(dǎo)。項目結(jié)束后，學(xué)生親身體驗，激情高漲，對這五種合金的整個知識體系、熔煉過程中的關(guān)鍵影響因素和原理印象深刻，學(xué)生說真正體會到了“臺上一分鐘，臺下十年功”這句諺語的真諦，也真正理解了教師上課的辛苦。學(xué)生在自主講課展示成果之后，利用6學(xué)時的實驗環(huán)節(jié)進行有色合金熔煉實操訓(xùn)練。每個小組按照自選的合金，自己制訂熔煉工藝，重新分工，進行配料備料、合金熔煉實操、鑄件液態(tài)成型、宏觀缺陷觀察、取樣制樣、微觀組織觀察、合金性能測試，并反思合金熔煉過程中存在的工程問題，提出解決辦法。整個活動過程中，學(xué)生主動體驗，將理論運用到實踐中，通過實踐深刻理解理論的精髓，取得了良好的學(xué)習(xí)效果，提升了學(xué)生解決各種合金熔煉過程中復(fù)雜工程的能力。同時，小組合作項目教學(xué)還培養(yǎng)了學(xué)生的競爭意識、集體觀念和團結(jié)協(xié)作精神，鍛煉了學(xué)生的語言表達和溝通交流能力。

（三）構(gòu)建多維考核方式和多元化評價方法，形成良好而有效的評價機制

合金熔煉原理與工藝課實施以項目驅(qū)動、啟發(fā)式課堂結(jié)合實踐模擬為主的體驗式教學(xué)模式，考核實現(xiàn)了多維度全過程考核，包括課程考試、課后作業(yè)、項目成果展示、實驗、考勤及課堂表現(xiàn)等每一個教學(xué)環(huán)節(jié)，如表2所示。每個教學(xué)環(huán)節(jié)都圍繞課程目標(biāo)構(gòu)建出相應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)，與畢業(yè)要求分解指標(biāo)點的對應(yīng)矩陣和權(quán)重值對應(yīng)矩陣，建立了課程目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)點的達成度目標(biāo)值及其計算方法，并通過成績分析法、評分表法和目標(biāo)采樣法等多元化的畢業(yè)生能力達成度評價方法對學(xué)生學(xué)習(xí)成果進行有效的評價。評價后通過對課程目標(biāo)對應(yīng)的畢業(yè)要求指標(biāo)點的定量計算結(jié)果與目標(biāo)值比較，教師對每名學(xué)生的知識掌握程度和能力達成情況進行確定，使學(xué)生明確教學(xué)評價的目的不僅僅是排名和分出優(yōu)劣，重要的是要幫助他們認清自己階段性學(xué)習(xí)成果與畢業(yè)要求標(biāo)準(zhǔn)的差距及問題所在，從而總結(jié)問題，及時規(guī)劃，不斷提升解決問題的能力;而教師能夠更清晰地認識到學(xué)生的學(xué)習(xí)成果與預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)差距在哪里，為教學(xué)方法的改進提供有效的參考。這樣的評價對教師和學(xué)生的持續(xù)改進都起到極大的作用。從表2中第一項可以看出，課程目標(biāo)1和2的標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重值為0.15和0.2，在2018年，學(xué)生的能力達成度為78%和74.5%，這說明學(xué)生知識掌握度較高，但部分能力不足。因此，在2019年，課程組加強了項目驅(qū)動式教學(xué)，學(xué)生的能力達成度分別為79.4%和76%。

四、教學(xué)改革效果

（一）激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生變被動為主動

濃厚的興趣是最好的老師，親身經(jīng)歷的事情終生難忘。學(xué)生在項目驅(qū)動式、案例式、啟發(fā)式的教學(xué)，親自備課講課展示成果等體驗式學(xué)習(xí)過程中完全是主人翁，他們在教師指導(dǎo)下對已經(jīng)有了感性認識的鑄鐵、鑄鋼熔煉項目進行探究和總結(jié)，這激發(fā)了學(xué)生了解合金熔煉過程的欲望，并掌握了課程的學(xué)習(xí)方法。后續(xù)面對有色合金熔煉的熱點問題，學(xué)生親身實踐，急于體現(xiàn)自己的價值，主動協(xié)調(diào)，熱情高漲地完成講課展示，更迫不及待地想驗證小組設(shè)計的成果，爭先恐后地進行熔煉實驗。當(dāng)看到親自設(shè)計生產(chǎn)出的鑄件產(chǎn)品時，學(xué)生帶著成功的喜悅，想更多地進行探索;當(dāng)看到失敗的產(chǎn)品時，學(xué)生會激烈爭論，求解教師，主動要求重新實驗。圖1中學(xué)生的感想驗證了這一點。

（二）給學(xué)生提供了學(xué)習(xí)動機，讓學(xué)生變知識為能力

基于OBE教育理念，學(xué)生一開始即明白學(xué)習(xí)合金熔煉原理與工藝課程是為了使自己掌握不同合金的熔煉工藝，解決熔煉過程中復(fù)雜工程問題，因此在鑄鋼鑄鐵模塊啟發(fā)式、案例式學(xué)習(xí)過程中學(xué)生會主動思考，在檢索資料講課展示成果及親身實踐過程中，對遇到的各種各樣熔煉的復(fù)雜工程問題提出解決辦法。任務(wù)的驅(qū)動和有色合金知識的前沿性使學(xué)生興趣大增，主動求知、探索，不斷將知識內(nèi)化為能力。

（三）建立了合理的評價機制，教學(xué)效果穩(wěn)步提升

明確的目標(biāo)—多元的評價—定量的比較—及時的反饋—持續(xù)的改進，這樣一體化的評價機制非常合理。評價覆蓋課程學(xué)習(xí)過程中各個教學(xué)環(huán)節(jié)，目標(biāo)明確，評價標(biāo)準(zhǔn)詳細，數(shù)值定量，非常有利于學(xué)生和教師對標(biāo)畢業(yè)要求標(biāo)準(zhǔn)找差距，進行持續(xù)改進，從而保證了教學(xué)效果的穩(wěn)步提升。

五、結(jié)束語

國際工程教育專業(yè)認證以產(chǎn)出為導(dǎo)向的課程體系改革勢在必行，是教改的新方向?；贠BE的合金熔煉原理與工藝課程嘗試了項目驅(qū)動的體驗式教學(xué)模式， 激發(fā)了學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣，開啟了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)模式，提升了學(xué)生理論與實踐的融合度，增強了學(xué)生運用知識解決復(fù)雜工程問題的能力，同時還培養(yǎng)了學(xué)生的語言表達與交流能力、團隊協(xié)作能力。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 陳濤，邵云飛.《華盛頓協(xié)議》：內(nèi)涵闡釋與中國實踐：兼談與“新工科”建設(shè)的實質(zhì)等效性[J]. 重慶高教研究，2018（1）：56-64.

[2] 中國正式成為《華盛頓 協(xié) 議 》第18個正式成員[EB/OL]. （2016-06-02）[2017-02-03].http：//www.can-kaoxiaoxi. com/eu/20160602 /l179860. shtml.

[3] 姚靜，王佩. 基于OBE教學(xué)理念的項目驅(qū)動式專業(yè)課程教學(xué)設(shè)計：以《液壓與氣壓傳動》為例[J].教學(xué)研究，2017（3）：87-91.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]