基于OBE理念的自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

許世燕 閆茂德 李曙光

［摘 要］ 基于成果導(dǎo)向教育（Outcomes-based Education， OBE）理念，從課程群出發(fā)，明確課程群教學(xué)目標(biāo)，以模塊化的方式整合并優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法，充分運(yùn)用基于問題的學(xué)習(xí)（Problem-based Learing， PBL）法，建立個(gè)性化、互動(dòng)式教學(xué)模式；采用過程性與終結(jié)性考核相結(jié)合的多元化考核體系；構(gòu)建了課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)模式，形成了“設(shè)計(jì)—實(shí)施—考核—評(píng)價(jià)—改進(jìn)”閉環(huán)運(yùn)行的課程群教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)體系。

［關(guān)鍵詞］ 自動(dòng)化；OBE理念；智能交通課程群；課程目標(biāo)；持續(xù)改進(jìn)

［基金項(xiàng)目］ 2021年度陜西省教育廳，陜西本科和高等繼續(xù)教育教學(xué)改革重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目“以O(shè)BE課程教學(xué)改革為突破口的自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索與實(shí)踐”（21BG015）；2021年度陜西省教育廳，線上一流課程——交通流理論（204）

［作者簡(jiǎn)介］ 許世燕（1974—），女，甘肅涇川人，博士，長(zhǎng)安大學(xué)電子與控制工程學(xué)院副教授，主要從事交通規(guī)劃、交通流建模與仿真研究；閆茂德（1974—），男，陜西渭南人，博士，長(zhǎng)安大學(xué)電子與控制工程學(xué)院教授，主要從事非線性控制理論及應(yīng)用研究；李曙光（1974—），男，安徽郎溪人，博士，長(zhǎng)安大學(xué)電子與控制工程學(xué)院教授，主要從事交通流建模、交通控制與管理研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2023）32-0142-04 ［收稿日期］ 2022-07-07

教學(xué)設(shè)計(jì)是對(duì)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過程、學(xué)習(xí)方式、教學(xué)資源與環(huán)境、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面的系統(tǒng)性決策活動(dòng)，是對(duì)教學(xué)活動(dòng)的系統(tǒng)性構(gòu)想［1］。學(xué)富五車之人要想成為好教師，則要將自己所學(xué)清晰、有效、生動(dòng)地表達(dá)出來，讓別人易于接受。因此，教師在走進(jìn)課堂開展教學(xué)之前，必須預(yù)先完成教學(xué)設(shè)計(jì)?？茖W(xué)、合理的教學(xué)設(shè)計(jì)是有序、高效的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的基礎(chǔ)［2］。在現(xiàn)有教學(xué)設(shè)計(jì)模式中，UbD［3］、混合教學(xué)設(shè)計(jì)模型［4］、ADDIE［5］、逆向教學(xué)設(shè)計(jì)［6］等均用于單門課程的教學(xué)設(shè)計(jì)。為克服“單一課程”的孤島困境，在教學(xué)設(shè)計(jì)上，應(yīng)由單一課程的教學(xué)設(shè)計(jì)向“課程群—專業(yè)—學(xué)科”的協(xié)同教學(xué)體系轉(zhuǎn)變，充分發(fā)揮各課程之間的協(xié)同效應(yīng)［7］。但關(guān)于課程群教學(xué)設(shè)計(jì)的討論較少。

另一方面，隨著工程教育認(rèn)證在國(guó)內(nèi)高校的全面展開，成果導(dǎo)向教育（Outcomes-based Education， OBE）教育理念逐漸被教育者和教育教學(xué)管理者所認(rèn)識(shí)。基于OBE理念的教學(xué)設(shè)計(jì)，也成為教育教學(xué)研究的一大熱點(diǎn)。所謂教無(wú)定法，貴在得法，如何使課程達(dá)成預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)，還需要在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中不斷探索?？偨Y(jié)近年來自動(dòng)化專業(yè)與智能交通相融合的教學(xué)成果，本文基于OBE理念探討自動(dòng)化專業(yè)智能交通課程群的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐。

一、基于OBE理念的課程體系設(shè)計(jì)思路

課程體系規(guī)劃從必要性、合理性和完備性三個(gè)角度展開。從必要性角度，一門課程是否需要開設(shè)，取決于該課程對(duì)畢業(yè)要求達(dá)成是否具有支撐作用；從合理性角度，通常需要若干門課程共同支撐一項(xiàng)畢業(yè)要求的達(dá)成，不同課程從不同維度或?qū)蛹?jí)對(duì)同一項(xiàng)畢業(yè)要求的達(dá)成給出不同貢獻(xiàn)；從完備性角度，所有必修課程所支撐的畢業(yè)要求集合應(yīng)覆蓋全部畢業(yè)要求［8］。沿著這一思路，以自動(dòng)化專業(yè)交通信息與控制方向培養(yǎng)方案為例，將專業(yè)核心課程劃分為“電工電子”課程群、“系統(tǒng)集成”課程群、“計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)”課程群、“智能交通”課程群。通過微機(jī)與單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)、專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等構(gòu)成實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)群，充分支撐工程能力的培養(yǎng)、強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)協(xié)助并激發(fā)創(chuàng)新能力。下面具體說明“智能交通”課程群的教學(xué)設(shè)計(jì)思路。

二、基于OBE理念的課程群教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）基于產(chǎn)出任務(wù)的課程群教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

基于工程教育認(rèn)證OBE理念的課程教學(xué)思路強(qiáng)調(diào)產(chǎn)出導(dǎo)向，體現(xiàn)在兩個(gè)層次：（1）課程目標(biāo)以畢業(yè)要求（即學(xué)生畢業(yè)時(shí)學(xué)習(xí)產(chǎn)出）為導(dǎo)向，根據(jù)課程承擔(dān)的產(chǎn)出任務(wù)（即畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)）來設(shè)計(jì)課程目標(biāo)；（2）所有課程教學(xué)環(huán)節(jié)（設(shè)計(jì)、實(shí)施、考核、評(píng)價(jià)）均圍繞課程目標(biāo)（即學(xué)生的課程預(yù)期學(xué)習(xí)成果）進(jìn)行［9］。

“智能交通”課程群內(nèi)各門課程的教學(xué)定位由其支撐的畢業(yè)要求觀測(cè)點(diǎn)確定，如表1所示。

畢業(yè)要求觀測(cè)點(diǎn)為教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)指明了目標(biāo)和方向。按照課程內(nèi)涵與各畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性，分析并確定課程目標(biāo)，明確學(xué)生通過該課程學(xué)習(xí)應(yīng)具備的具體能力。

（二）基于課程目標(biāo)達(dá)成的課程群教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

OBE理念的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，與課程知識(shí)為導(dǎo)向（course-based Education， CBE）的理念不同，不再?gòu)?qiáng)調(diào)課程的獨(dú)立性和課程知識(shí)體系的系統(tǒng)性，不再受限于教材章節(jié)，也不再是以教學(xué)內(nèi)容為核心，而是立足于課程目標(biāo)達(dá)成來靈活設(shè)計(jì)課程內(nèi)容，同時(shí)考慮到課程之間的關(guān)聯(lián)性。采用“課程群+模塊化”的設(shè)計(jì)方法（如圖1所示），完成“智能交通”課程群的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，“交通控制與管理”“交通流理論”等6門課程，分別總結(jié)出其主要知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)，以“智能交通系統(tǒng)研發(fā)、交通設(shè)備設(shè)計(jì)制造”這一技術(shù)主線橫向展開。再根據(jù)各知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系、應(yīng)用角度和研究深度進(jìn)行縱向鏈接。從點(diǎn)到線到面地逐步培養(yǎng)并強(qiáng)化學(xué)生的工程設(shè)計(jì)意識(shí)和能力。

這種模塊式的教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅打破了課程和教材章節(jié)的限制，避免相同內(nèi)容重復(fù)學(xué)習(xí)，而且由淺入深、由易到難，從時(shí)間線和邏輯層次上構(gòu)成了完整的知識(shí)體系，也便于學(xué)生對(duì)知識(shí)和能力的整體把握，理清學(xué)習(xí)思路。模塊化的課程教學(xué)內(nèi)容，其范圍、深度與廣度都便于靈活取舍和設(shè)計(jì)，但都要緊扣課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，并要和所采用的教學(xué)方法與手段進(jìn)行綁定設(shè)計(jì)。

（三）基于課程目標(biāo)達(dá)成的教學(xué)實(shí)施

教學(xué)方法、形式和資源是向?qū)W生傳遞教學(xué)內(nèi)容的有效載體。我們基于對(duì)“智能交通”課程群教學(xué)內(nèi)容的難易分析及往屆學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋，確定了影響各課程目標(biāo)達(dá)成的部分難點(diǎn)問題，以及針對(duì)性的教學(xué)方法、形式和資源，教學(xué)方法采用了更直觀、更貼近生產(chǎn)實(shí)踐的視頻、虛擬仿真、案例等，并將理論課、實(shí)驗(yàn)和小設(shè)計(jì)等有機(jī)融合；課程資源引入了虛擬仿真平臺(tái)和慕課等優(yōu)質(zhì)資源，力求通過豐富多樣的形式和手段更好地促進(jìn)學(xué)生達(dá)成課程目標(biāo)。教師在針對(duì)不同班級(jí)或?qū)W生群體進(jìn)行教學(xué)實(shí)施之前，進(jìn)行相應(yīng)的學(xué)情分析，并以此為參照，剛性為主、柔性為輔，對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)中確定的教學(xué)策略與方案進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整與修正，關(guān)注目標(biāo)達(dá)成而不拘泥于達(dá)成途徑，鼓勵(lì)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)與培養(yǎng)。

開展課堂競(jìng)猜、翻轉(zhuǎn)課堂、課堂討論等教學(xué)活動(dòng)，尤其是運(yùn)用基于問題的學(xué)習(xí)（Problem-Based Learning， PBL）法［10］，將學(xué)生置于實(shí)際問題的情境中，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問題，在成果產(chǎn)生的同時(shí)提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和終身學(xué)習(xí)能力。以學(xué)生為主體的PBL教學(xué)，不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，而且在協(xié)作學(xué)習(xí)的過程中，拓寬了思路，增強(qiáng)了學(xué)生的溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

（四）基于課程目標(biāo)達(dá)成的課程考核

為全面評(píng)價(jià)學(xué)生知識(shí)理解、分析、應(yīng)用、拓展、創(chuàng)新等多層次能力，且與個(gè)性化教學(xué)相適應(yīng)，設(shè)計(jì)了過程性考核與終結(jié)性考核相結(jié)合的多元評(píng)價(jià)體系（如圖2所示）。過程性考核用于跟蹤學(xué)生的階段性學(xué)習(xí)產(chǎn)出和學(xué)習(xí)狀態(tài)，激勵(lì)學(xué)生的過程性學(xué)習(xí)，促進(jìn)課程教學(xué)目標(biāo)的漸進(jìn)式達(dá)成。過程性考核根據(jù)實(shí)際操作能力、對(duì)問題的討論及解決情況評(píng)定［11］。終結(jié)性考核用于判斷學(xué)生在全部課程學(xué)習(xí)活動(dòng)結(jié)束后，是否達(dá)到了課程教學(xué)目標(biāo)所期望的學(xué)習(xí)成果。終結(jié)性考核根據(jù)總結(jié)報(bào)告或期末考試成績(jī)?cè)u(píng)定?？己朔绞桨A(yù)習(xí)答題、作業(yè)、慕課學(xué)習(xí)、網(wǎng)上答題、案例分析討論、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、課堂搶答、實(shí)驗(yàn)、期末考試等。具體考核方案包括考核內(nèi)容、載體形式、頻度、時(shí)間節(jié)點(diǎn)及詳細(xì)規(guī)范的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，并在評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中體現(xiàn)與教學(xué)目標(biāo)達(dá)成之間的關(guān)聯(lián)度與一致性。

三、課程教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)機(jī)制

持續(xù)改進(jìn)是工程教育質(zhì)量保障的重要環(huán)節(jié)，采用閉環(huán)運(yùn)行的方法將評(píng)價(jià)與教育教學(xué)活動(dòng)實(shí)施對(duì)接反饋，將培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程群體系、師資隊(duì)伍、支持條件等各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，理清脈絡(luò)和相互關(guān)系，構(gòu)建多方力量共同參與的教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度考核方法和保障體系，以使培養(yǎng)目標(biāo)符合內(nèi)、外部需求，畢業(yè)要求符合培養(yǎng)目標(biāo)要求，教學(xué)活動(dòng)符合畢業(yè)能力要求［12］。

閉環(huán)運(yùn)行（如圖3所示）是指課程教學(xué)質(zhì)量改進(jìn)與迭代的持續(xù)特征，借助過程和終結(jié)性的學(xué)生學(xué)習(xí)成果評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)、診斷并反饋所存在的教學(xué)問題與不足，提出針對(duì)性的改進(jìn)策略與方法作為輸出，反饋落實(shí)于下一輪課程教學(xué)，同時(shí)，進(jìn)入質(zhì)量檢查與評(píng)價(jià)、發(fā)現(xiàn)與診斷、反饋與改進(jìn)的新循環(huán)，從而形成一種閉環(huán)運(yùn)行的持續(xù)改進(jìn)和迭代機(jī)制。

結(jié)語(yǔ)

以課程群作為教學(xué)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)仍有許多值得探討的問題，如各門課程選定的教學(xué)內(nèi)容如何進(jìn)行合理的模塊切分，不同模塊之間如何關(guān)聯(lián)，各模塊內(nèi)容以什么形態(tài)或方式呈現(xiàn)等。這些問題不僅關(guān)系到教師對(duì)所教內(nèi)容的認(rèn)知水平和分析問題的邏輯思維能力，還需要教師間的默契合作、教學(xué)管理部門的資源分配等等。

基于OBE理念的教學(xué)實(shí)施需要教師、學(xué)生和教學(xué)管理者的教學(xué)理念更新，需要教學(xué)管理決策層與領(lǐng)導(dǎo)者改革的決心和持續(xù)支持，需要教師能力的提升和相應(yīng)的教師教學(xué)發(fā)展體系作為支持。本文基于OBE教育理念進(jìn)行人才培養(yǎng)模式探索和相應(yīng)的教學(xué)改革研究，積極探索和構(gòu)建課程群體系建設(shè)和問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式，希望為新工科課程改革深度開展提供參考。

參考文獻(xiàn)

［1］郭元祥，劉艷.我國(guó)教學(xué)設(shè)計(jì)發(fā)展20年：演進(jìn)、邏輯與趨勢(shì)［J］.全球教育展望，2021，50（8）：3-14.

［2］陳博，鄭海鵬，陳凱.國(guó)際理科教學(xué)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)工具述評(píng)與啟示［J］.化學(xué)教育（中英文），2021，42（15）：107-113.

［3］王春.基于UbD理論的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)研究：以“酸、堿、鹽在水溶液中的電離”為例［J］.化學(xué)教育（中英文），2020，41（9）：46-50.

［4］王雯，韓錫斌.工作過程導(dǎo)向的職業(yè)教育課程混合教學(xué)設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育，2020（5）：68-78.

［5］尹苗，史潔，李逢慶，等.基于ADDIE教學(xué)設(shè)計(jì)模型的智慧課堂教學(xué)：以“真菌”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)為例［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2020，30（11）：19-25.

［6］孔祥蕾.重視反饋的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)：以質(zhì)譜課程的教學(xué)為例［J］.化學(xué)教育（中英文），2021，42（20）：26-29.

［7］姚江云，王娟.OBE視域下自動(dòng)化專業(yè)“點(diǎn)線面”縱向課程群構(gòu)建［J］.高教論壇，2017（12）：67-69.

［8］施曉秋.遵循專業(yè)認(rèn)證OBE理念的課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施［J］.高等工程教育研究，2018（5）：154-160.

［9］趙晶，樸永哲，權(quán)春善，等.基于工程教育認(rèn)證的“發(fā)酵工程”課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐［J］.微生物學(xué)通報(bào)，2021，48（3）：984-993.

［10］占玉林，盧思吉，鄧開來，等.基于OBE理念的橋梁工程專業(yè)教學(xué)設(shè)計(jì)PBL方法創(chuàng)新與嘗試［J］.高等建筑教育，2021，30（3）：150-157.

［11］李慧，趙玉榮，陳翠霞.基于科研素質(zhì)培養(yǎng)的“分子生物學(xué)”課程教學(xué)改革［J］.微生物學(xué)通報(bào)，2021，48（4）：1380-1387.

［12］徐琴琴，王維，銀建中，等.基于OBE的混合式“金課”構(gòu)建及其持續(xù)改進(jìn)研究［J］.大學(xué)教育，2021（8）：62-64.

Teaching Design and Implementation of Automation Major Based on the Outcomes-based Education： Taking Intelligent Transportation Course Group as an Example

XU Shi-yan， YAN Mao-de， LI Shu-guang

（School of Electronics and Control Engineering， Changan University， Xian， Shaanxi 710018， China）

Abstract： This paper is based on the outcomes-based education （OBE）. From the course group， teaching objectives are clarified， teaching content is integrated and optimized in a modular way， teaching methods are reformed. Problem-based learning （PBL） method is fully used to establish a personalized， interactive teaching mode. The diversified assessment system combined with process and termination assessment is used. The evaluation model of teaching objectives has been formed. A closed loop system of “design-implementation-assessment-evaluation-improvement” is formed to continuously improve the teaching quality.

Key words： automation; OBE concept; intelligent transportation course group; curriculum objectives; continuous improvement