基于OBE 理念的“現(xiàn)代設(shè)計方法”混合式教學(xué)設(shè)計研究與實踐*

尹 強，馬 明，張 敏，劉 帥

(武漢輕工大學(xué)機械工程學(xué)院，武漢 430023)

結(jié)合當前武漢輕工大學(xué)新工科建設(shè)的發(fā)展需求， 傳統(tǒng)以授課為主的教學(xué)模式已難以適應(yīng)當前人才培養(yǎng)的新要求[1－2]。 同時，線上線下混合式教學(xué)已成為后疫情時代“常態(tài)化”的新模式[3－5]。 因此，如何針對這種新的教學(xué)模式開展課程教學(xué)改革， 已成為高校教學(xué)改革直接面臨的關(guān)鍵問題。

OBE（Outcomes Based Education）理念即為成果導(dǎo)向教育理念， 也稱為目標導(dǎo)向、 能力導(dǎo)向教育理念，其核心思想是從行業(yè)需求出發(fā)，根據(jù)企業(yè)對學(xué)生的能力要求確定學(xué)習(xí)內(nèi)容，預(yù)期學(xué)習(xí)成果，定位教學(xué)目標，從而重構(gòu)課程內(nèi)容，設(shè)計和實施教學(xué)過程[6－7]?；旌鲜浇虒W(xué)（Blended Learning）在不同的時期具有不同的內(nèi)涵，以疫情防控期間的混合式教學(xué)為例，并不是“線上教學(xué)＋線下教學(xué)”的簡單疊加組合，而是充分利用現(xiàn)代信息化技術(shù)，結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢，拓展教學(xué)的時間和空間限制而形成的一種線上線下混合式教學(xué)模式。將OBE 理念與混合式教學(xué)模式有效結(jié)合，應(yīng)用于本科專業(yè)課程“現(xiàn)代設(shè)計方法”教學(xué)中，并對這種新的教學(xué)模式進行教學(xué)設(shè)計研究， 為新工科背景下相關(guān)教學(xué)改革和研究提供一定的借鑒。

1 學(xué)情分析

1.1 課程定位

“現(xiàn)代設(shè)計方法”是武漢輕工大學(xué)面向機械類專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)課， 該課程主要介紹工程設(shè)計中較為成熟且已獲得廣泛應(yīng)用的幾種現(xiàn)代設(shè)計方法，如優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、有限元法等。 還對其他各類現(xiàn)代設(shè)計方法進行概括性介紹。 學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)， 可掌握一些現(xiàn)代設(shè)計方法的基本概念和原理， 通過典型應(yīng)用實例的學(xué)習(xí)可了解相應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計方法的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。 通過本課程的學(xué)習(xí)也可為學(xué)生今后走向社會從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。

1.2 現(xiàn)存問題

武漢輕工大學(xué)機械類專業(yè)開設(shè)的“現(xiàn)代設(shè)計方法” 課程因教學(xué)過程受到傳統(tǒng)教學(xué)模式和教學(xué)資源的限制[8－9]，存在的主要問題如下：

（1）難以全面講解或深入講解。 該課程內(nèi)容寬泛，涵蓋可靠性設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、有限元、綠色設(shè)計等，在有限的學(xué)時內(nèi)難以做到全面講解或深入講解。

（2）學(xué)生運用方法的能力薄弱，不善于理論聯(lián)系實際。師生側(cè)重于理論知識的傳授和學(xué)習(xí)，缺乏實用技能的培訓(xùn)與實踐項目的訓(xùn)練。

（3）教學(xué)模式和方法單一，教學(xué)資料和手段有限。 傳統(tǒng)教學(xué)資源仍停留在單一的多媒體課件或傳統(tǒng)的黑板板書上，使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率較低，實踐能力和動手能力差。

2 基于OBE 理念的混合式教學(xué)模式

2.1 重構(gòu)教學(xué)目標

在OBE 理論指導(dǎo)下，參照工程教育專業(yè)認證標準，“現(xiàn)代設(shè)計方法” 課程目標支撐的畢業(yè)要求指標點如表1 所示。

表1 課程支撐的畢業(yè)要求指標點

課程目標1： 通過實例分析讓學(xué)生理解優(yōu)化問題數(shù)學(xué)模型的建立和優(yōu)化求解方法的特點； 通過實例使學(xué)生獲得解決機械可靠性設(shè)計問題的初步能力，掌握可靠性設(shè)計的基本方法；通過實例分析讓學(xué)生掌握有限元分析的內(nèi)容、方法和步驟，學(xué)習(xí)有限元分析軟件及其在實際工程問題中的應(yīng)用； 重點介紹綠色設(shè)計的概念、內(nèi)涵、原則、過程及評價方法，開展綠色設(shè)計案例分析。

課程目標2：在學(xué)習(xí)典型優(yōu)化設(shè)計方法基礎(chǔ)上，會使用優(yōu)化設(shè)計工具箱解決多維有約束優(yōu)化問題；會利用概率論及應(yīng)力──強度干涉模型等知識，構(gòu)建零部件的可靠性設(shè)計模型， 通過典型實例講解機械零件強度可靠性設(shè)計及機械強度可靠性設(shè)計方法；熟悉ANSYS 的界面和常用的操作，會用ANSYS求解簡單的平面應(yīng)力問題；通過案例式學(xué)習(xí)，掌握技術(shù)矛盾和物理矛盾，學(xué)會使用矛盾矩陣、發(fā)明原理等TRIZ 工具解決具體工程問題。

課程目標3：通過系列經(jīng)典工程設(shè)計實例，引出學(xué)習(xí)本課程時代背景及意義； 讓學(xué)生能夠通過實例學(xué)習(xí)領(lǐng)悟如何將現(xiàn)代設(shè)計方法運用到產(chǎn)品設(shè)計過程中；通過與傳統(tǒng)方法的對比分析，加深對現(xiàn)代設(shè)計方法重要性的認識； 引入科研項目來開展實踐教學(xué)活動，使教學(xué)過程與項目實踐融為一體，挖掘?qū)W生創(chuàng)造性潛能；通過科研訓(xùn)練模式進行基本科研技能訓(xùn)練，強化科學(xué)意識、培養(yǎng)科研素養(yǎng)，掌握信息獲取技能，提高科研工作能力， 提前為大四學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計及將來的工作就業(yè)打好基礎(chǔ)。

2.2 教學(xué)實施方案

本課程實施方案依據(jù)循序漸進、 理論聯(lián)系實際的原則，采用并行的方式來進行，具體如下：

（1）進行充分調(diào)研，根據(jù)“現(xiàn)代設(shè)計方法”課程的基本特點及新工科背景下人才培養(yǎng)的需求， 對課程的教學(xué)現(xiàn)狀進行分析， 找出存在的問題及主要影響因素，為基于OBE 理念的“現(xiàn)代設(shè)計方法”混合式教學(xué)設(shè)計提供第一手資料。

（2）基于OBE 理念的混合式教學(xué)設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容研究，主要包括課程教學(xué)體系的重構(gòu)、教學(xué)模式方法研究以及課程設(shè)計方案的實施， 分別對應(yīng)的創(chuàng)新點為理念思路創(chuàng)新、模式方法創(chuàng)新、課程教學(xué)創(chuàng)新。

（3）開展基于OBE 理念混合式教學(xué)實踐研究，從新工科專業(yè)課程的特點出發(fā)， 以學(xué)生的創(chuàng)新能力及應(yīng)用能力為導(dǎo)向，從實踐檢驗真理的角度出發(fā)，將混合式教學(xué)設(shè)計研究成果運用于實際的教學(xué)當中。

（4）開展混合式教學(xué)評價研究，構(gòu)建新工科背景下混合式教學(xué)多元化評價體系， 并根據(jù)教學(xué)評價效果進行必要的調(diào)整和優(yōu)化完善。

本課程教學(xué)實施方案框架如圖1 所示。

圖1 教學(xué)實施方案框架

2.3 明確研究目標

（1）以O(shè)BE 理念為指導(dǎo)，以混合式教學(xué)方法為手段，對課程的教學(xué)設(shè)計進行梳理與改進。

（2）以提升學(xué)生應(yīng)用能力和自主學(xué)習(xí)能力為目標，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式中“重理論輕實踐”的教學(xué)方法，以學(xué)生為中心，研究適宜的混合式教學(xué)模式，并在新工科專業(yè)教學(xué)中進行實踐探索。

（3）面向新工科建設(shè)形成對混合式教學(xué)模式下的課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織形式、過程性評價等方面的系統(tǒng)認知，構(gòu)建多維度的教學(xué)評價體系，以利于今后在學(xué)院、 學(xué)校乃至湖北省內(nèi)高校的教學(xué)模式改革中進行推廣，以便惠及更多的學(xué)生。

2.4 課程考核評價方法

本課程將依據(jù)以下方式對學(xué)生進行考核評價：

期末總成績=作業(yè)15%（占比）+線上測評15%（占比）+實驗20%（占比）+期末50%（占比）。 考試不合格者補考，補考不合格者重修。課程考核環(huán)節(jié)與課程目標關(guān)系見表2 所示。

表2 課程考核環(huán)節(jié)與課程目標關(guān)系

3 基于超星學(xué)習(xí)通的課程混合式教學(xué)實踐

在新冠肺炎疫情防控期間， 本課程充分利用我校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合服務(wù)平臺， 完成了基于超星學(xué)習(xí)通在線課程資源建設(shè)，實施了線上線下混合式教學(xué)。表3 所示為本課程采用超星學(xué)習(xí)通開展線上線下混合式教學(xué)時， 師生的主要角色任務(wù)描述及采用的平臺工具。在本課程的課前環(huán)節(jié)，教師通過超星學(xué)習(xí)通電腦客戶端進行在線課程資源建設(shè)、 向?qū)W生推送慕課資源完成課前預(yù)習(xí)， 學(xué)生通過超星學(xué)習(xí)通電腦客戶端或手機APP 完成課前預(yù)習(xí)；在課中環(huán)節(jié)，師生可通過超星學(xué)習(xí)通手機APP 簽到、搶答、現(xiàn)場測試、交流互動等；在課后環(huán)節(jié)，教師通過超星學(xué)習(xí)通電腦客戶端或手機APP 布置課后作業(yè)， 進行在線答疑，完成學(xué)情統(tǒng)計， 并根據(jù)學(xué)情統(tǒng)計結(jié)果完善在線課程資源建設(shè)或者有針對性地開展線下教學(xué)內(nèi)容的補充，學(xué)生通過超星學(xué)習(xí)通電腦客戶端或手機APP 完成并提交課后作業(yè)，對知識點進行梳理，隨時隨地回看在線視頻資源，在線尋求教師幫助等。 而且，在本課程混合式教學(xué)模式中， 學(xué)生的在線過程性測評成績將納入到學(xué)生的期末綜合測評， 使學(xué)生期末成績評價更加科學(xué)合理。

表3 基于超星學(xué)習(xí)通的線上線下混合式教學(xué)師生角色任務(wù)及平臺工具

4 教學(xué)改革新策略

結(jié)合本課程混合式教學(xué)實踐， 總結(jié)了以下幾個方面的教學(xué)改革新策略：

（1）以適應(yīng)混合式教學(xué)環(huán)境為目的，轉(zhuǎn)變教學(xué)理念。 結(jié)合新工科專業(yè)建設(shè)需求以及后疫情時代線上線下混合式教學(xué)這一“常態(tài)化”新模式，要提升本課程的教學(xué)質(zhì)量，首要的是轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，始終“以學(xué)生為中心”，把學(xué)習(xí)的主動權(quán)還給學(xué)生；從“以課堂講授為主”轉(zhuǎn)變到“理實并重”，突出學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)；從“以教材為綱”轉(zhuǎn)變到“以問題為導(dǎo)向”，增強學(xué)生創(chuàng)新意識。

（2）以目標成果為導(dǎo)向，開展混合式實踐教學(xué)新模式。充分利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合服務(wù)平臺，完成在線教學(xué)資源建設(shè)，實施多種新穎的混合式教學(xué)方式，既保證本課程在疫情特殊時期能實現(xiàn)線上線下的無縫切換，又保證了課程質(zhì)量不下降；通過協(xié)同育人項目，利用協(xié)作企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢，提升學(xué)生實操技能，利于學(xué)生學(xué)以致用。

（3）以工程教育認證為依據(jù)，修訂課程教學(xué)大綱。根據(jù)工程認證通用標準和新工科專業(yè)建設(shè)定位，在明確畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標之間支撐關(guān)系矩陣的基礎(chǔ)上，修訂完善課程教學(xué)大綱。本課程將“設(shè)計/開發(fā)解決方案2.2”、“使用現(xiàn)代工具4.3” 作為內(nèi)涵觀測點，保證教學(xué)實施過程涉及課堂講授、實驗操作、課程作業(yè)等教學(xué)方法，覆蓋支撐這2 項課程目標達成。

（4）以持續(xù)改進為動力，開展混合式教學(xué)的多元化評價和質(zhì)量監(jiān)控。從理論教學(xué)、實踐教學(xué)兩方面完善校/院/系多層次的監(jiān)控機制， 多維度考慮線上/線下教學(xué)環(huán)境，將過程性評價/終結(jié)性評價、主觀定性評價/客觀定量評價等多種評價模式相融合，構(gòu)建面向新工科的線上線下混合式教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系，并主要通過校友會、用人單位、第三方機構(gòu)等渠道對畢業(yè)生進行持續(xù)跟蹤評價，融入校內(nèi)/校外教學(xué)質(zhì)量閉環(huán)反饋機制持續(xù)提升教學(xué)質(zhì)量。

6 結(jié)語

本文以典型的新工科本科專業(yè)課程“現(xiàn)代設(shè)計方法”為例，提出了基于OBE 理念的混合式教學(xué)模式，探索了相關(guān)教學(xué)設(shè)計的新方法、教學(xué)改革的新策略， 為新工科背景下相關(guān)教學(xué)改革和研究提供一定的借鑒作用， 同時也可為其它課程的實踐教學(xué)改革提供一定的借鑒和參考。