新工科背景下OBE實(shí)踐教學(xué)模式探討
——以“電氣控制技術(shù)”課程為例

張瑞祥，張 瑋，鐘 嘯，王新軍

（火箭軍工程大學(xué) 作戰(zhàn)保障學(xué)院，陜西 西安 710025）

引言

2017年，教育部在工程教育領(lǐng)域啟動(dòng)開展新工科教學(xué)改革，其內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對(duì)變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承創(chuàng)新、交叉融合為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才，核心定位是人才質(zhì)量［1］。不同于以往的人才標(biāo)準(zhǔn)，新工科人才主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是具備現(xiàn)代化人才素養(yǎng)，包括基本的理論素養(yǎng)、一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、較強(qiáng)的數(shù)理計(jì)算能力等。二是以市場(chǎng)為導(dǎo)向，培育符合市場(chǎng)發(fā)展需要的人才。與地方高校不同，軍隊(duì)院校課程教學(xué)直接瞄準(zhǔn)部隊(duì)的任職崗位，因此借鑒地方高校新工科人才培養(yǎng)的思路，以部隊(duì)的作戰(zhàn)任務(wù)需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)具備全面素養(yǎng)的人才，對(duì)提升部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力起到重要支撐作用。這也與習(xí)近平主席所倡導(dǎo)的新時(shí)代軍事教育方針即為強(qiáng)國興軍服務(wù)，立德樹人、為戰(zhàn)育人，培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)、專業(yè)化新型軍事人才高度一致。

20世紀(jì)90年代，美國著名教育學(xué)家Spady在其著作《以成果為本的教育：爭議和答案》中首次提出OBE教學(xué)理念，即OBE（Outcome-Based Education）成果導(dǎo)向，這種理念強(qiáng)調(diào)教育系統(tǒng)的一切要素都要圍繞學(xué)生在學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)確保能實(shí)現(xiàn)所期望的學(xué)習(xí)成果來組織［2］，包括以下幾個(gè)問題：我們想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么？如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果？如何判斷學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果［2-4］？因而，在新工科背景下探索運(yùn)用OBE教學(xué)理念，以學(xué)生崗位任職能力為牽引，固化實(shí)踐教學(xué)模式，對(duì)提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量、滿足部隊(duì)用人需求具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

好的理念需要融入恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法來支撐和實(shí)現(xiàn)。項(xiàng)目教學(xué)就是一種以實(shí)踐為導(dǎo)向、以教師為指導(dǎo)、以學(xué)生為主體的教學(xué)方法。它完美地回答了OBE教學(xué)的三個(gè)問題：想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是教學(xué)目標(biāo)；有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果是項(xiàng)目過程；判斷學(xué)生是否已經(jīng)取得這些學(xué)習(xí)成果是項(xiàng)目考核。通過完成預(yù)設(shè)項(xiàng)目過程，學(xué)生可以掌握構(gòu)建在項(xiàng)目上的知識(shí)、技能，實(shí)現(xiàn)情感、態(tài)度和價(jià)值觀的塑造。具體做法是：按照OBE教學(xué)理念，對(duì)照人才培養(yǎng)目標(biāo)，從人才培養(yǎng)目標(biāo)的不同維度細(xì)分教學(xué)要求；將教學(xué)要求與項(xiàng)目知識(shí)點(diǎn)粘貼、重構(gòu)，設(shè)計(jì)出合理的教學(xué)項(xiàng)目；通過項(xiàng)目實(shí)踐最大限度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有力地支撐學(xué)生能力素質(zhì)的提升。

一、傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的弊端

“電氣控制技術(shù)”是我校電力工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及電工學(xué)、電機(jī)學(xué)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等多門先修內(nèi)容，是一門理論與實(shí)際結(jié)合很緊密的綜合性課程，同時(shí)又是后續(xù)專業(yè)課的先導(dǎo)。在課程實(shí)踐教學(xué)中長期沿用的傳統(tǒng)教學(xué)模式存在以下幾點(diǎn)不足。

（一）實(shí)踐內(nèi)容不科學(xué)

實(shí)踐內(nèi)容不科學(xué)主要體現(xiàn)在：一是實(shí)踐項(xiàng)目以電氣控制線路和可編程控制器的演示和驗(yàn)證性實(shí)踐為主，缺少對(duì)學(xué)生自主性、創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)內(nèi)容。二是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置單一、知識(shí)點(diǎn)相互割裂，缺少體系化教學(xué)設(shè)計(jì)，對(duì)人才培養(yǎng)支撐作用弱。三是實(shí)踐項(xiàng)目與任職能力要求脫節(jié)，不能很好地錨定崗位需求。畢業(yè)學(xué)生普遍反映面對(duì)工程問題時(shí)缺乏思路和方法，解決實(shí)際問題的能力與信心不足。表1中展示了傳統(tǒng)教學(xué)模式下課程實(shí)踐內(nèi)容及學(xué)生在教學(xué)完成后具備的能力素質(zhì)。

表1 傳統(tǒng)教學(xué)模式下課程實(shí)踐內(nèi)容及能力素質(zhì)要求

（二）教學(xué)手段單一

傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式是按照教師課前講授實(shí)踐原理、操作過程及注意事項(xiàng)，學(xué)生按照指導(dǎo)書“按部就班”地完成實(shí)踐過程。在整個(gè)過程中實(shí)踐的內(nèi)容從方案設(shè)計(jì)、人員分工到實(shí)施步驟等環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生是封閉的，因而他們的態(tài)度通常是被動(dòng)的、依賴的，具體表現(xiàn)就是課前不預(yù)習(xí)，實(shí)踐中“依葫蘆畫瓢”走過場(chǎng)應(yīng)付了事，學(xué)習(xí)效果自然大打折扣。

（三）考核手段單一

傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式注重從報(bào)告和數(shù)據(jù)結(jié)果中反映學(xué)生的實(shí)踐效果，考核手段單一，缺乏對(duì)實(shí)踐全過程的有效監(jiān)控，設(shè)計(jì)報(bào)告雷同情況嚴(yán)重，成績難以評(píng)定，客觀上限制了學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，影響教學(xué)效果。

二、“電氣控制技術(shù)”課程OBE實(shí)踐教學(xué)改革

針對(duì)“電氣控制技術(shù)”課程傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式的弊端，按照OBE理念，對(duì)“電氣控制技術(shù)”課程從實(shí)踐內(nèi)容、教學(xué)手段和課程考核等方面開展一系列探索和實(shí)踐，形成以人才目標(biāo)為靶向、以項(xiàng)目教學(xué)為主體、以過程化考核為補(bǔ)充的一體化實(shí)踐教學(xué)模式，收到了良好的效果。下面以課程中某型調(diào)溫除濕機(jī)電氣控制系統(tǒng)升級(jí)改造項(xiàng)目為例介紹。

（一）梳理人才目標(biāo)，構(gòu)建合理的教學(xué)項(xiàng)目

一個(gè)合理的項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該包括以下幾個(gè)要素：一是瞄準(zhǔn)崗位需求；二是在項(xiàng)目中盡可能融入設(shè)計(jì)性、綜合性元素；三是項(xiàng)目設(shè)計(jì)必須有擴(kuò)展性，不能單一固化。某型調(diào)溫除濕機(jī)是學(xué)生畢業(yè)后承擔(dān)技術(shù)保障的重要設(shè)備，對(duì)其開展電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造崗位指向明確。本項(xiàng)目涉及課程中繼電接觸控制設(shè)計(jì)、可編程控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)、通信與上位機(jī)開發(fā)等教學(xué)重點(diǎn)，同時(shí)還需要綜合運(yùn)用電機(jī)學(xué)、制冷原理與設(shè)備、自動(dòng)控制原理等其他學(xué)科知識(shí)。項(xiàng)目內(nèi)容有多種不同實(shí)現(xiàn)路徑，例如電氣互鎖環(huán)節(jié)可以由繼電器常閉觸點(diǎn)互相串接實(shí)現(xiàn)，也可以通過PLC軟件設(shè)計(jì)互鎖；同樣的控制邏輯有些小組使用順序指令實(shí)現(xiàn)，有些小組使用移位指令和置、復(fù)位指令也能完成，具有開放性特征。與傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目相對(duì)照，OBE實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目在培養(yǎng)學(xué)生掌握知識(shí)、能力和技能以塑造情感態(tài)度和提升價(jià)值觀方面效果明顯。表2中展示了調(diào)溫除濕機(jī)電氣控制系統(tǒng)升級(jí)改造項(xiàng)目模塊及在教學(xué)完成后學(xué)生應(yīng)具備的能力素質(zhì)。

表2 調(diào)溫除濕機(jī)電氣控制系統(tǒng)升級(jí)改造項(xiàng)目培養(yǎng)目標(biāo)

（二）以學(xué)生為主體，引導(dǎo)自主項(xiàng)目實(shí)施

項(xiàng)目實(shí)施是課程教學(xué)最主要的步驟，這一過程中教師從組織者和實(shí)施者的角色變?yōu)橐龑?dǎo)者。包括以下幾個(gè)階段：第一階段是項(xiàng)目準(zhǔn)備。學(xué)生在教師指導(dǎo)下查閱資料，分析該型調(diào)溫除濕機(jī)的工作原理，熟悉繼電接觸式電氣控制系統(tǒng)的工作過程。在此過程中教師應(yīng)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)該型調(diào)溫除濕機(jī)在電氣控制設(shè)計(jì)上的缺陷。例如：溫度調(diào)節(jié)缺少閉環(huán)控制、沒有溫濕度顯示、不具備聲光報(bào)警功能、不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制等。在綜合考慮成員的知識(shí)水平、協(xié)調(diào)能力、操作技能等方面因素后，學(xué)生自主確定各組人員名單和組長人選。第二階段是方案制定。在組長帶領(lǐng)下各組學(xué)生自行組織，經(jīng)過討論—修改—再討論—再修改反復(fù)完善，并對(duì)時(shí)間節(jié)點(diǎn)、任務(wù)分配、軟硬件框圖等要素固化。教師注重引導(dǎo)學(xué)生圍繞總體設(shè)計(jì)的可行性和可靠性進(jìn)行審核，指出其中不合理的部分。這一過程旨在培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的方案設(shè)計(jì)、組織指揮和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。第三階段是項(xiàng)目完成。各組按照設(shè)計(jì)思路完成硬件接線、軟件編程與系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。這一階段是項(xiàng)目教學(xué)的主體內(nèi)容，是促進(jìn)理論知識(shí)向?qū)嶒?yàn)技能轉(zhuǎn)化、學(xué)習(xí)能力向創(chuàng)新能力轉(zhuǎn)化、人才目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的最主要過程。教師在整個(gè)過程中是旁觀者和幫助者，只有當(dāng)學(xué)生無法解決問題或面臨重大失誤時(shí)才介入指導(dǎo)。這樣通過不斷地發(fā)現(xiàn)問題—解決問題，促使學(xué)生主動(dòng)探究，把書本知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用融會(huì)貫通，實(shí)現(xiàn)OBE教學(xué)目標(biāo)。

（三）多元考核方式，增加過程性評(píng)價(jià)

OBE教學(xué)理念的落腳點(diǎn)在于檢測(cè)學(xué)習(xí)成果。實(shí)踐考核的難點(diǎn)是唯結(jié)果論，僅憑實(shí)踐報(bào)告和實(shí)驗(yàn)結(jié)論難以客觀反映不同組別學(xué)生的優(yōu)劣，對(duì)同一小組內(nèi)學(xué)生評(píng)判時(shí)更加難以體現(xiàn)差別。通過探索多元考核方式，并增加過程性評(píng)價(jià)指標(biāo)，能較為客觀全面地對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)全過程進(jìn)行多角度評(píng)價(jià)。課程考核結(jié)合項(xiàng)目教學(xué)的組織從教師考評(píng)、學(xué)生自評(píng)和互評(píng)三個(gè)維度采用口試、答辯兩種方式展開［5］。一方面，教師是學(xué)習(xí)的組織和引導(dǎo)者，在評(píng)價(jià)體系中占主導(dǎo)地位，應(yīng)秉持客觀全面、肯定和鼓勵(lì)的態(tài)度，按照可操作的量化考核點(diǎn)對(duì)學(xué)生項(xiàng)目教學(xué)的過程進(jìn)行評(píng)價(jià)打分。評(píng)價(jià)時(shí)注意不僅要關(guān)注項(xiàng)目完成結(jié)果，還關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)成果的獲得即人才培養(yǎng)目標(biāo)的完成度。另一方面，學(xué)生參與了整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)的全過程，因而他們之間的自評(píng)與互評(píng)是細(xì)化的過程性評(píng)價(jià)，也是對(duì)教師評(píng)價(jià)的有益補(bǔ)充。引導(dǎo)在小組成員之間圍繞組織能力、交流協(xié)作和創(chuàng)新思維開展自評(píng)與互評(píng)，有助于相互借鑒、取長補(bǔ)短，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)意識(shí)，塑造積極向上的氛圍。項(xiàng)目教學(xué)各要素間關(guān)系如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目教學(xué)各要素間關(guān)系

三、改革實(shí)踐效果

通過在“電氣控制技術(shù)”課程中圍繞“OBE”教學(xué)理念開展實(shí)踐教學(xué)改革，學(xué)生得到了更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力有了明顯提高。課后對(duì)參與改革實(shí)踐的2018至2021級(jí)學(xué)生開展廣泛的問卷調(diào)查，92%的同學(xué)反映這種教學(xué)方法大幅提高了學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了主動(dòng)性和參與度；87%的同學(xué)反映該教學(xué)方法有力促進(jìn)了崗位任職能力提升；84%同學(xué)反映這種教學(xué)方法有助于激發(fā)創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，培養(yǎng)了面對(duì)實(shí)際問題的分析與解決能力，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)。

結(jié)語

新工科建設(shè)為高校教育教學(xué)改革帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。本文對(duì)新工科教學(xué)背景下如何將OBE教學(xué)理念融入軍校專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)模式改革之中進(jìn)行了有益的探索。具體來說，就是從OBE教學(xué)理念強(qiáng)調(diào)的幾個(gè)問題入手，引入項(xiàng)目教學(xué)，通過建構(gòu)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)項(xiàng)目融入教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)、通過完成項(xiàng)目教學(xué)過程實(shí)現(xiàn)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)、通過多元考核和過程評(píng)價(jià)體系評(píng)判教學(xué)目標(biāo)的完成情況。實(shí)踐表明，課程教學(xué)模式的改革充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，提高了學(xué)生的個(gè)人素質(zhì)和能力，提升了專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)效。