基于OBE理念的課程案例教學研究*

張陽明 何寒 趙亞東

（安陽工學院機械工程學院）

“學生中心（SC）、成果導向（OBE）、持續(xù)改進（CQI）” 是工程專業(yè)教育認證的三個核心理念，引領著我國高等教育改革的方向[1]。案例教學涉及從知識觀、教學觀、師生觀到具體的課堂組織形式、教學手段的廣泛變革,可以強化專業(yè)實踐能力培養(yǎng)，推進教學改革，促進教學與實踐有機融合[2]。

“工程材料及其成型基礎”課程是機械設計制造及其自動化專業(yè)的專業(yè)基礎課，兼具理論性和工程應用性。基于OBE理念，將案例教學有機融入課程教學之中，有助于縮短理論與實踐之間的距離，提高學生解決復雜工程問題的能力。本文以安陽工學院機械設計制造及其自動化專業(yè)近四年學生為研究對象，深入開展課程案例教學研究，構建了基于OBE理念的課程教學質(zhì)量評價模型。

一、課程案例教學設計

基于OBE理念，課程的教學內(nèi)容、教學方式、考核方式的設計都是為了更好地達成課程目標，而課程目標對應著本課程支撐的畢業(yè)要求?！肮こ滩牧霞捌涑尚突A”是安陽工學院機械設計制造及其自動化專業(yè)的專業(yè)基礎課，該課程支撐的畢業(yè)要求有兩個，分別是：第一，具有工程基礎知識和機械專業(yè)知識，能應用于解決復雜機械工程問題；第二，能夠認識和評價機械工程實踐活動對環(huán)境與社會可持續(xù)發(fā)展的影響。對應于畢業(yè)要求，確立了該課程的兩個課程目標，分別是：第一，能夠根據(jù)常用的機械工程材料晶體學和相圖的基本理論，分析機械零構件選材方案、綜合確定機械加工工藝路線，解決機械制造領域材料成形的復雜工程問題；第二，能夠根據(jù)機械零構件的失效理論和機械工程材料的力學特點和成型原理，比較、綜合確定機械零構件成形問題的解決方案，認識和評價機械零件加工過程中關鍵環(huán)節(jié)對環(huán)境保護與社會可持續(xù)發(fā)展的影響。

為了更好地幫助學生達成課程目標，本課程引入了案例教學模式。最早采用案例教學的是哈佛大學的法律碩士和工商管理碩士[3]。國外專業(yè)學位研究生培養(yǎng)非常注重案例教學，以實現(xiàn)理論知識與社會實踐的有機結合，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、思考問題、解決問題的能力[4]。本課程在課堂教學和課后作業(yè)中大量增加了工程應用案例，經(jīng)過四年的持續(xù)改進，實現(xiàn)了案例教學模式對所有重要知識點的全覆蓋。在講授完某個知識點之后，將學生引入真實的工程案例，通過對案例的分析討論、模擬練習以及師生、學生間的互動，可以使學生面對“真實”的工程應用場景，基于獨立思考和集體討論，主動利用所學的理論知識分析、判斷、評價、比較、綜合，實現(xiàn)由“學習理論知識”向“掌握解決復雜工程問題能力”的轉化。例如，在講授低合金高強度結構鋼知識點時，引入“世界最長跨海大橋——港珠澳大橋”案例。港珠澳大橋的設計使用壽命長達120年，同時要求能抗16級臺風、8級地震及30萬噸巨輪撞擊[5]。讓學生思考和討論港珠澳跨海大橋橋梁鋼在這樣的設計要求和服役環(huán)境下，需要具備怎樣的使用性能和加工性能，并分析其選材方案、綜合確定機械加工工藝路線。

二、構建教學質(zhì)量評價模型

以學生為中心，基于學生的學習成果進行教學質(zhì)量評價是OBE教育模式的核心環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的教學質(zhì)量評價體系，通常側重于教師的“教”，而非學生的“學”。例如，對于教師教學內(nèi)容的質(zhì)量評價，往往更側重于督導組聽課評分、教研室教師互評；對于學生學習成果的質(zhì)量評價，往往側重于期末考試的最終成績。這樣的質(zhì)量評價方式，不能完全客觀地反映學生達成課程目標的實際情況。

本課程構建了“以學生為中心、成果導向、持續(xù)改進”的課程質(zhì)量評價體系，借助超星學習通平臺，通過線上線下混合式教學，將診斷性評價、形成性評價、終結性評價有機結合，以促進學生發(fā)展為宗旨，采取直接評價與間接評價相結合的形式，充分考慮每一個學生的個體差異，通過評價所有學生學習成果的達成度來評價課程教學的有效性。

診斷性評價是指在教學活動開始之前，首先對學生的知識、技能以及情感等狀況進行調(diào)查分析，了解學生的知識基礎和準備情況，根據(jù)評價的結果，制定相應的教學計劃，選擇合適的教學方法，從而實現(xiàn)因材施教[6]。本課程在每章節(jié)的教學活動開始前，通過超星學習通平臺發(fā)布調(diào)查問卷，開展診斷性評價，以準確評判學生前置知識、技能的掌握情況，有的放矢地調(diào)整和優(yōu)化教學方案。

形成性評價是對學生的學習過程進行的評價，旨在確認學生的潛力，改進和發(fā)展學生的學習[7]。形成性評價注重以學生為中心，重視學習過程，強調(diào)評價中多種因素的交互作用，重視師生交流。本課程在教學活動中，每節(jié)課都引入了案例教學模式，實現(xiàn)了讓學生帶著問題主動學習、讓工程應用情境滲透在課堂學習過程中，加強了生生、師生之間的互動交流。在課前預習階段，通過超星學習通平臺發(fā)布案例資料、確定任務，引導學生檢索文獻、分組討論，最終由學生分組協(xié)作制定復雜工程問題的解決方案，提交到線上平臺，通過學生自評、團隊互評、教師評價相結合的方式，開展形成性評價。

借助超星學習通線上平臺，在課前預習階段，可以通過學生對案例課件的預習時長和完成進度，評價學生參與教學活動的主動性；在課程教學階段，可以通過學生的問答參與次數(shù)和正確率，評價學生課堂學習的主動性和學習效果；在課后復習階段，可以通過線上提交的案例作業(yè)，通過學生自評、團隊互評、教師評價，評價學生的主動性、個人能力發(fā)展、團隊協(xié)作水平和課程學習效果。

終結性評價是在教學活動結束后，對教學效果進行的評價[8]。目前高校理論課的終結性評價形式仍然以期末考試為主，由于試卷難易程度的偏差，僅進行直接評價（試卷得分）不能全面客觀地反映學生對課程目標的達成情況。因此，本課程采用了直接評價與間接評價相結合的方法，開展終結性評價。為進一步保證直接評價的合理性和有效性，期末試卷命題由課程小組進行審查，確保試卷的深度和廣度符合課程大綱要求、能夠準確考察課程目標對應能力。間接評價采用問卷調(diào)查形式，由學生自主評價自己對課程目標要求能力的掌握情況。問卷圍繞課程目標設計，以匿名評分的方式完成，確?；厥盏恼{(diào)查結果客觀、可衡量。通過對回收的調(diào)查結果進行統(tǒng)計分析，可以得出該課程的課程目標及對應畢業(yè)要求指標點的定性分析結果，計算出學生自主評價的課程目標1和課程目標2的達成結果。例如，圖1所示為2019屆學生自主評價課程目標達成區(qū)間人數(shù)分布圖。

圖1 2019屆學生自主評價課程目標達成區(qū)間人數(shù)分布圖

從圖1中可以看出，達成度在0.9-1.0之間的人數(shù)最多，說明同學們普遍覺得通過課程學習有所收獲，具備了課程所要求的能力。有少部分同學覺得自己收獲較小，未獲得相應能力。這部分同學可能客觀上未獲得能力提升或主觀上對自己要求較高。根據(jù)2018屆到2021屆學生自主評價課程目標達成結果進行統(tǒng)計可得，4年來學生自主評價課程目標1和課程目標2的達成結果平均數(shù)均大于0.90，說明學生認為通過課程的學習，獲得了課程目標對應要求的能力。

三、課程案例教學的持續(xù)改進

基于OBE理念的課程案例教學，非常重視案例教學效果的合理評價和持續(xù)改進。為了更精準地評價課程案例教學對課程目標達成度的貢獻，本課程構建了量化的評價模型。

本課程將當屆學生的終結性評價成績作為因變量，將學生在單個案例教學中的形成性評價成績作為自變量（本課程共有21次案例教學，對應可得21個自變量），建構多元線性回歸模型。利用SPASS軟件擬合計算，模型通過檢驗，是有效模型。統(tǒng)計21個案例教學的標準化回歸系數(shù)，進行顯著性檢驗，若P＜0.05可以說明該案例教學對學生達成課程目標有顯著影響，P值越小影響越顯著。研究發(fā)現(xiàn)，本課程的全部21個案例教學，對于學生達成課程目標，都有顯著性影響。即學生在各個案例教學中形成性評價的成績越高，其終結性評價成績表現(xiàn)就越好。

為持續(xù)改進案例教學內(nèi)容，本課程基于前述的線性回歸模型，按顯著性影響評價結果對所有案例進行排序，每學年對排序靠后的20%案例教學內(nèi)容進行優(yōu)化更新。優(yōu)化更新案例時，注重課程思政與專業(yè)教育的有機結合，圍繞國家戰(zhàn)略和行業(yè)需求，聚焦科學探索和產(chǎn)業(yè)前沿，注重工程原理的綜合深入應用，讓學生在掌握解決復雜工程問題能力的同時，培養(yǎng)愛國熱情、民族自信、職業(yè)道德和擔當精神。近年來，隨著我國科學技術突飛猛進的發(fā)展，在相關工程研究領域里，涌現(xiàn)出了許多原創(chuàng)的科研成果。為了更好地發(fā)揮“工程材料及其成型基礎”課程的德育功能，不僅要從教材內(nèi)容中深入提煉思政元素，還要不斷從國內(nèi)近期的科研成果中廣泛挖掘相關特色案例。相比從教材內(nèi)容中提煉思政元素，引入特色案例會更直觀明晰地將思政教育融入課堂教學中。以特色案例為切入點開展課程思政，關鍵在于如何將特色案例引入課堂教學。只有將特色案例和課堂教學內(nèi)容有機銜接在一起，案例中所蘊含的思政元素才會“自動”地顯現(xiàn)出來，被學生所接受，從而避免課程思政“兩張皮”的問題。例如，將“鋁合金在波音747飛機上的應用案例”優(yōu)化更新為“第三代鋁鋰合金在國產(chǎn)大型客機C919上的應用案例”。C919飛機是我國首款完全按照國際先進適航標準研制的單通道大型干線客機，具有我國完全的自主知識產(chǎn)權，是我國民用航空領域的一次重大跨越。C919飛機的機身蒙皮、長桁、地板梁、座椅滑軌、邊界梁、客艙地板支撐立柱等部件都使用了國產(chǎn)第三代鋁鋰合金，其機體結構重量占比達到7.4%，獲得綜合減重7%的收益[9]。通過本案例的學習研討，不僅可以幫助學生掌握鋁鋰合金低密度、高強度、損傷容限性優(yōu)良等理論知識，讓學生通過鋁鋰合金在飛機構件上的應用過程體驗解決“復雜工程問題”的應用情境，還可以深度融入課程思政，讓學生了解大飛機重大專項對建設創(chuàng)新型國家、提高我國自主創(chuàng)新能力和增強國家核心競爭力的重大戰(zhàn)略意義，培養(yǎng)學生永不放棄、勇于創(chuàng)新、精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。課后交流中，學生們反響熱烈，紛紛表示通過本案例的學習，堅定了中國特色社會主義道路自信、理論自信、制度自信、文化自信，深受鼓舞和激勵，將努力學習，提高專業(yè)能力，為中華民族偉大復興貢獻自己的力量。

本課程建立了量化的課程目標達成度評價標準，以評價課程目標的達成效果。課程目標達成評價采用間接評價與直接評價相結合的方式。間接評價結果權重30%，直接評價結果權重70%。間接評價采用學生問卷調(diào)查反饋方式，對課程目標對應的主要知識技能掌握程度進行調(diào)查，獲得學生自評結果。每屆學生的參與度均為100%。經(jīng)統(tǒng)計處理可得到量化的間接評價結果。直接評價由課程組根據(jù)課程教學大綱的要求，通過對學生的各項成績進行統(tǒng)計分析，得到量化的直接評價結果。經(jīng)統(tǒng)計計算，近四年本課程兩個課程目標的達成情況如表1所示?？梢钥吹?，四年來，本課程的兩個課程目標的達成情況得到了持續(xù)改進，有效提高了學生解決復雜工程問題的能力，得到了學生的好評。

表1 近四年課程目標達成情況評價結果

在間接評價的學生問卷調(diào)查中，學生除了可以對2個課程目標對應的主要知識技能掌握程度進行量化評價以外，還可以自主提交意見和建議。在意見和建議中，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)同學對采用線上線下相結合的方式開展教學作出了積極評價。課程組師生一致認為，通過使用高質(zhì)量慕課，增加線上討論答疑，推動了學生、師生之間的交流互動，激發(fā)了學生的學習興趣和學習主動性；而線上習題的亂序組合與隨機抽取，有利于減少學生作業(yè)的抄襲現(xiàn)象；線上習題的統(tǒng)計功能，也有利于加強過程性考察，及時考核、及時反饋，加強了過程性考察，能夠第一時間發(fā)現(xiàn)學生能力短板，進一步改善了學習效果，提高了學生利用專業(yè)知識解決實際問題尤其是復雜工程問題的能力。

為進一步改進課程質(zhì)量，本課程在后續(xù)教學中，將注意在課堂教學和作業(yè)中進一步增加案例實踐教學內(nèi)容，通過小組討論的方式，引導學生主動學習、分析和討論工程實例，一方面可以通過案例實踐教學加深知識理解，增加學生對課程知識的理解與掌握，提升學生自我思考、團隊協(xié)作和解決復雜工程問題的能力；另一方面可以通過案例實踐教學深化課程思政建設，將社會主義核心價值觀巧妙地融入專業(yè)課程教學中，將課本知識與工程實踐相結合，與國家戰(zhàn)略需求相結合，與社會主義建設成就相結合，開展職業(yè)道德教育，激發(fā)學生的愛國熱情，強化學生對國家與社會的擔當和使命感，實現(xiàn)知識傳授與價值引領的有機統(tǒng)一。