基于OBE的機電專業(yè)實踐教學研究

王蕊

［摘 要］ 針對新工科和產(chǎn)業(yè)升級優(yōu)化對機械電子工程專業(yè)人才的新需求，在分析了實踐教學存在的問題和改革必要性的基礎上，構建了基于OBE理念的機械電子工程專業(yè)實踐教學體系，突出學生的中心地位，積極對接經(jīng)濟發(fā)展需求，從實踐教學內容、教學方法、師資隊伍建設、評價體系等方面闡述了實踐教學改革的路徑。教學實施效果表明，該實踐教學體系目標明確、課程設置合理，通過引導學生主動學習和思考，培養(yǎng)學生分析和解決復雜工程問題的綜合能力，實現(xiàn)知識、能力、素質的全面提升，有效、持續(xù)地推進了機械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)質量和教學成效，為探索適應時代發(fā)展的實踐教學改革提供了新思路。

［關鍵詞］ OBE理念；實踐教學；機械電子工程；工程實踐；教學改革

［基金項目］ 2022年度廣東省民辦教育協(xié)會民辦高校教育研究課題“‘新工科背景下基于OBE的民辦高校機械電子工程專業(yè)實踐教學體系研究”（GMG2022011）

［作者簡介］ 王 蕊（1982—），女，天津人，碩士，廣州城市理工學院機械工程學院&機器人工程學院講師，主要從事機電控制及自動化研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）21-0164-04［收稿日期］ 2022-12-21

引言

隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的快速蓬勃發(fā)展，許多國家越來越重視以科技促進產(chǎn)業(yè)轉型升級，我國也相繼提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”“中國制造2025”“創(chuàng)新驅動發(fā)展”等一系列重大戰(zhàn)略［1］。在這新一輪的國際競爭中，智能制造、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機器人等技術的應用，使得工程實踐環(huán)境越來越復雜多變，因此迫切需要具有多學科知識、能解決復雜工程問題的創(chuàng)新型工程技術人才，這就對高校人才的培養(yǎng)提出了新的要求。2017年提出了新工科的概念，就是為了適應新經(jīng)濟發(fā)展的需要，建立與新經(jīng)濟結構相互支撐的人才培養(yǎng)體系［2］，實現(xiàn)新職業(yè)與傳統(tǒng)學科跨界交叉融合，培養(yǎng)新的工程技術人才。機械電子工程專業(yè)融合了機械、電子、計算機和控制工程等多學科知識，是新工科的典型專業(yè)，其培養(yǎng)目標與新工科倡導的新理念契合。由于實踐教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力和工程意識的重要環(huán)節(jié)，因此，改革機械電子工程專業(yè)的實踐教學體系，對于提高人才培養(yǎng)質量顯得尤為重要。

OBE（Outcome-based Education）是一種基于成果導向的教育理念，主張以學生預期學習成果為導向，反向設計教學實施過程和進行教學效果評價［3］。它已在歐美等多個國家和地區(qū)獲得廣泛應用，并取得了良好的教學效果和社會評價［4］。目前，OBE理念已在國內很多高校教學改革中得到推廣，強調以學生為中心，注重學生應能達到的最終學習成果和具備的能力，適應當前經(jīng)濟發(fā)展和創(chuàng)新發(fā)展對應用型人才的需求，為提高人才培養(yǎng)質量提供了有效支撐。因此，探索一種基于OBE理念的機械電子工程專業(yè)實踐教學模式，對于推進實踐教學改革、提高人才培養(yǎng)質量具有重要的意義。

一、目前實踐教學存在的問題

（一）實踐教學內容不能滿足社會需求

當前，智能制造、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術蓬勃發(fā)展，但很多高校實踐教學內容陳舊，缺乏學科前沿知識［5］，不能結合新工科、工程教育專業(yè)認證、課程思政等新時代要求對實踐教學內容進行調整和改革，導致與市場人才需求的對接度較低，很難適應新產(chǎn)業(yè)對人才的新需求。

（二）實踐教學沒有突出學生的主體作用

實踐教學對知識的綜合應用不突出，缺乏對學生自主學習能力和解決問題能力的培養(yǎng)，讓學生處于被動學習中，參與度不高。另外，教學內容是從大多數(shù)學生的需求出發(fā)，沒有體現(xiàn)學生個性化的培養(yǎng)措施［6］，忽視了學生個體的差異性和能力目標的達成。

（三）實踐教學缺乏系統(tǒng)性

實踐教學缺乏明確的系統(tǒng)目標，沒有整體合理地規(guī)劃實踐教學資源，各實踐課程教學內容彼此獨立，缺乏系統(tǒng)性和連貫性［7-8］，讓學生很難把握課程之間的相互關系，也難以呈螺旋狀上升，逐步培養(yǎng)學生的實踐能力。

（四）實踐教學師資隊伍較薄弱

專任教師理論知識豐富，但部分教師參與科研項目的熱情不高，缺乏工程實踐經(jīng)驗，很難將新技術和工程實際問題引入教學環(huán)節(jié)中，不能符合理論聯(lián)系實際的教學要求［9］。企業(yè)兼職教師實踐經(jīng)驗豐富，但是理論知識掌握得不全面，教學時間也很難保證。

（五）實踐教學評價方式單一

傳統(tǒng)的實踐教學注重對實踐成果的考核，沒有重視學生的整個學習過程，缺乏對學生自我認識和改進的引導，單一的評價方式很難準確地衡量實踐教學是否達到了預期效果。

二、基于OBE理念的實踐教學體系

（一）OBE實踐教學體系的設計思路

圍繞區(qū)域經(jīng)濟和行業(yè)發(fā)展要求，結合新工科和工程教育認證對工科學生的畢業(yè)要求，筆者確定了實踐教學體系的培養(yǎng)目標及其與畢業(yè)要求指標點的支撐關系，以知識、能力、素質培養(yǎng)為核心，構建基于OBE的機械電子工程專業(yè)實踐教學體系，并通過校內和校外兩個途徑全面評價學生的學習效果，以便持續(xù)改進和完善實踐教學體系。

（二）實踐教學內容體系

緊密圍繞經(jīng)濟發(fā)展對人才的需求，根據(jù)學生學習過程和能力的形成規(guī)律，筆者重新梳理和規(guī)劃了各實踐課程的教學目標、內容及其相互之間的關系，將實踐教學合理地劃分為三個層次，由易到難，呈上升狀態(tài)，逐步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力，如圖1所示。第一層是基礎層，主要依托基礎實驗、金工實習、電子工藝實習、機械原理課程設計和機械設計課程設計引導學生掌握專業(yè)基礎知識和基本技能，初步形成創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識。第二層是綜合層，主要依托綜合課程設計、專業(yè)訓練項目，采用項目驅動方式，逐步培養(yǎng)學生對所學專業(yè)知識和技術的綜合應用，以及開展系統(tǒng)分析和應用設計的能力。第三層是創(chuàng)新層，以畢業(yè)設計為主，依托校級、省級、國家級科技競賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目和教師科研項目，培養(yǎng)學生分析和解決復雜工程問題的能力，以及自主創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作溝通能力等。

從圖1可以看出，實踐教學內容按照“基礎層—綜合層—創(chuàng)新層”的路徑，每層實踐教學環(huán)節(jié)之間相互銜接，能力逐層遞進培養(yǎng)，有效地增強了實踐教學的系統(tǒng)性和整體性。

（三）實踐教學方法的改革

1.以項目驅動方式開展教學。圍繞課程核心培養(yǎng)目標，教師采用項目教學法將學生分成若干小組。在教師的指導下，學生從題目選定、市場調研、方案擬訂、具體設計與實現(xiàn)到最后的匯報答辯等，均以團隊形式共同完成，突出學生的主體作用，引導學生積極思考和參與。同時，考慮到學生的差異性，可以根據(jù)興趣和自身情況自由選擇項目內容，對實踐能力強的學生提出更高的要求，使每個學生都能主動學習，在實踐中提高綜合能力。

整合“機械設計課程設計”“機電控制系統(tǒng)設計”和“工程能力綜合訓練”的教學內容，使其前后銜接，要求學生以小組的形式在三個學期內完成一個機電系統(tǒng)（產(chǎn)品）的結構設計、控制系統(tǒng)硬件設計、軟件編程和系統(tǒng)裝配與調試、設計項目實物化和工程化，培養(yǎng)學生的工程思維和對不同學科知識融會貫通的能力。

2.教學內容注重對接產(chǎn)業(yè)發(fā)展。為適應新產(chǎn)業(yè)對人才培養(yǎng)的新需求，理論教學新增機器人技術及應用、機器視覺和圖像處理、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成技術、物聯(lián)網(wǎng)技術等內容，工業(yè)自動化技術強化訓練實踐教學增加基于工業(yè)機器人技術和智能制造技術的實訓項目，并采用項目教學法進行分階段教學。第一階段完成機器人搬運、碼垛、噴涂、裝配等基礎應用技能的訓練，第二階段完成基于自動化機器人分揀與姿態(tài)調整工作站、機器視覺檢測平臺、多工位柔性生產(chǎn)系統(tǒng)等教研級工業(yè)智能制造系統(tǒng)的訓練項目，從認知能力到基礎應用能力，再到面向模擬工業(yè)生產(chǎn)的綜合創(chuàng)新能力，分層次逐步培養(yǎng)學生解決復雜工程實際問題的能力，實現(xiàn)高校教學和企業(yè)生產(chǎn)的無縫銜接。

3.依托學科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。在實踐教學內容體系的“創(chuàng)新層”設置創(chuàng)新實踐學分，制定學分認定文件，規(guī)定學生參與各類學科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目、學術講座以及發(fā)表論文、申請專利等，可以折算成創(chuàng)新實踐學分。從新生入學教育開始，有計劃地引導學生關注各類學科競賽和科研項目，讓學生通過以賽促學、以老帶新的模式，利用課余時間在實驗室進行項目研究并積極開展比賽，使學生對所學知識有更加系統(tǒng)化的認識和理解，極大地調動了專業(yè)學習的興趣和熱情，在享受科技創(chuàng)新帶來的樂趣和成就感的同時，提升了綜合素質和就業(yè)競爭力。

4.深化校企協(xié)同育人機制。應用型人才的培養(yǎng)主要是為了滿足企業(yè)對人才的需求，因此要進一步深化校企合作協(xié)同育人［10］，讓企業(yè)共同參與制訂人才培養(yǎng)方案，共同商討實踐教學的培養(yǎng)目標和教學內容，增強人才培養(yǎng)的科學性和有效性。同時，聘請企業(yè)工程實踐經(jīng)驗豐富的技術人員作為兼職教師，參與課程設計、生產(chǎn)實習、畢業(yè)設計等實踐教學的指導工作，定期舉辦專業(yè)技術講座，拉近校企的距離，讓學生接觸到企業(yè)生產(chǎn)實踐過程中的實際問題，了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)和對人才的需求，進而充分認識到掌握專業(yè)知識和創(chuàng)新實踐能力對于個人未來職業(yè)發(fā)展的重要性，提高學生的能動性，在不斷學習和實踐中完善自我。

三、師資隊伍的建設

（一）黨建引領師德師風建設

黨的二十大報告指出：“落實立德樹人根本任務，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人。”［11］目前，我國正處在產(chǎn)業(yè)轉型升級階段，急需有知識、有道德、有擔當?shù)墓こ碳夹g人才［12］。教師肩負著為黨育人、為國育才的光榮使命，教師的思想品德將直接影響學生道德情操的形成和發(fā)展，因此要以黨建為引領，加強師德師風建設，提高教書育人的責任感和使命感，為課程思政源源不斷地輸送思想和內容，使學生在獲取專業(yè)知識和能力的同時，實現(xiàn)素質品德的培養(yǎng)，在實踐教學過程中培養(yǎng)家國情懷、科學思維和創(chuàng)新能力，支撐“具有人文社會科學素養(yǎng)、社會責任感和工程職業(yè)道德”的畢業(yè)要求指標。

（二）提高教師的科研和實踐能力

教師的科研水平和實踐能力關系到學生學習的成效和人才培養(yǎng)的質量。要提升教師的科研和實踐能力，除了聘請企業(yè)技術人員參與實踐教學外，還要引進高水平的專業(yè)人才，建立教師培訓、交流、深造的發(fā)展機制，鼓勵教師深入企業(yè)開展科研，做到產(chǎn)教研相融合。同時，改革教師的分類管理和考核標準，調動教師參與能力提升和科研的積極性。

四、構建多元化的實踐教學評價體系

基于OBE的實踐教學評價體系以學生發(fā)展為中心，注重將學生在實踐過程中的表現(xiàn)和實踐成果相平衡，從校內和校外兩個途徑全面評價學生的學習成效。校內評價主要是評價實踐過程、對專業(yè)知識的理解和應用、實踐能力的提升，同時要注重團隊合作和個人貢獻的均衡，評價體系由平時實踐表現(xiàn)、實踐作品質量、實踐答辯、自評與互評等四部分組成，分別占比30%、30%、20%、20%，對學生的實踐過程進行全面評價。校外評價即社會評價，通過對畢業(yè)五年左右的畢業(yè)生開展問卷調查或者召開座談會，了解畢業(yè)生對崗位的適應度和其職業(yè)發(fā)展對高校教學的需求，通過實地走訪或問卷調查的形式，了解畢業(yè)生的崗位勝任能力和企業(yè)對人才的需求。通過總結校內、校外評價結果發(fā)現(xiàn)了專業(yè)實踐教學中存在的問題，并針對這些問題，修訂了實踐課程體系和教學內容，從而持續(xù)改進實踐教學質量。

結語

新工科和經(jīng)濟轉型升級對人才培養(yǎng)提出了新的要求。結合我校機械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標和辦學特色，筆者構建了基于OBE理念的實踐教學體系，增強了實踐教學的科學性和有效性，培養(yǎng)了學生解決實際復雜工程問題的綜合能力和創(chuàng)新實踐能力，提高了人才培養(yǎng)質量，對進一步深化專業(yè)實踐教學改革起到了良好的示范作用。

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Research of Practical Teaching in Mechanical and Electronic Major Based on OBE

WANG Rui

（School of Mechanical Engineering & School of Robotics Engineering， Guangzhou City University of Technology， Guangzhou， Guangdong 510800， China）

Abstract： In view of the new demand for mechanical and electronic engineering professionals from the Emerging Engineering Education and industrial upgrading and optimization， the practical teaching system of mechanical ?and electronic engineering based on OBE concept is constructed on the basis of the analysis of the existing ?problems in practical teaching and the necessity of reform. This practical teaching system highlights the students central position， actively connects with the economic development needs， and elaborates the path of practical ?teaching reform in terms of practical teaching content， teaching methods， faculty staff construction and evaluation ?system. The effect of teaching implementation shows that the practical teaching system has clear objectives and ?reasonable curriculum settings， and through guiding students active learning and thinking， it cultivates students comprehensive ability to analyze and solve complex engineering problems， realizes comprehensive improvement ?of knowledge， ability and quality， effectively and continuously promotes the quality of personnel training and ?teaching effectiveness of mechanical and electronic engineering major， and provides new ideas of exploring a kind ?of practical teaching reform that adapts to the development of the times.

Key words： OBE concept; practical teaching; mechanical and electronic engineering; engineering practice; teaching reform