基于OBE的機(jī)電類專業(yè)新工科建設(shè)探索與實(shí)踐

楊麗榮 蔡改貧 姜志宏 黃武新 張啟暉

摘要：依托新工科背景，對(duì)機(jī)電類專業(yè)課程體系和實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建進(jìn)行了研究與探索，引入OBE的教學(xué)理念，從教學(xué)產(chǎn)出、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，建立了新工科課程教學(xué)體系，并構(gòu)建了由專業(yè)基礎(chǔ)訓(xùn)練平臺(tái)、專業(yè)領(lǐng)域技能與工程實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)、綜合實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)和創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)構(gòu)成的多層次實(shí)踐教學(xué)體系。系統(tǒng)性地對(duì)各課程模型進(jìn)行整合，使同一知識(shí)體系的課程前后貫通，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的整體理解，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐動(dòng)手能力。

關(guān)鍵詞：新工科;OBE;課程教學(xué)體系;實(shí)踐教學(xué)體系;機(jī)電類專業(yè)

一、概述

在新經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，對(duì)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的大批高素質(zhì)新工科人才的迫切需求，倒逼地方院校工科專業(yè)從培養(yǎng)目標(biāo)入手，更新教育理念，面向產(chǎn)業(yè)需求，改革現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式，全面提高工程人才培養(yǎng)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)從注重知識(shí)向更加重視能力和素質(zhì)的轉(zhuǎn)變。

基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式（OutcomeBasedEducation，OBE），是以學(xué)生的成果為導(dǎo)向，以學(xué)生在本專業(yè)應(yīng)掌握的基本能力為目標(biāo)，去設(shè)計(jì)、組織和實(shí)施教學(xué)的一種教育模式，該模式以學(xué)生為中心、以能力為本位、以個(gè)性評(píng)估為動(dòng)力、以持續(xù)改進(jìn)為重點(diǎn)。

二、基于OBE理念的機(jī)電類專業(yè)新工科建設(shè)的課程教學(xué)體系構(gòu)建

現(xiàn)有機(jī)電類專業(yè)的課程教學(xué)體系還是傳統(tǒng)的課程設(shè)置及教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)模式大部分是采用傳統(tǒng)的知識(shí)傳授式教學(xué)，難以滿足新經(jīng)濟(jì)背景下對(duì)新工科人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)和工程能力培養(yǎng)的要求。本文基于新經(jīng)濟(jì)條件下產(chǎn)業(yè)升級(jí)對(duì)機(jī)電類人才的需求和OBE教育對(duì)課程教學(xué)體系進(jìn)行綜合性的優(yōu)化和改革，注重學(xué)生創(chuàng)新精神和工程能力的培養(yǎng)。

基于OBE理念的機(jī)電類專業(yè)新工科建設(shè)的課程教學(xué)體系基本架構(gòu)如圖1所示。

圖1基于OBE理念的機(jī)電類專業(yè)新工科建設(shè)的課程教學(xué)體系基本架構(gòu)圖

（一）創(chuàng)新和優(yōu)化課程設(shè)置

工業(yè)4.0時(shí)代具有高度自動(dòng)化、高度信息化及高度網(wǎng)絡(luò)化三個(gè)特征，除開(kāi)設(shè)通識(shí)類公共基礎(chǔ)課、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類課程模塊外，按照專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課程兩種類型開(kāi)設(shè)機(jī)械類課程模塊、自動(dòng)化類課程模塊和信息化類課程模塊，增設(shè)網(wǎng)絡(luò)化類課程模塊和智能化類課程模塊。在具體的課程設(shè)置中，注重學(xué)科交叉和企業(yè)中實(shí)際問(wèn)題導(dǎo)向，積極探索綜合性課程、多視角解決問(wèn)題課程和交叉學(xué)科研討類課程。例如，2019年培養(yǎng)方案修訂過(guò)程中，機(jī)械電子工程專業(yè)課程體系設(shè)置中增設(shè)了智能制造概論、python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用、機(jī)器視覺(jué)及其應(yīng)用等智能化和網(wǎng)絡(luò)化類課程。

（二）改革教學(xué)方式，創(chuàng)新教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生自主探討式學(xué)習(xí)激情

將傳統(tǒng)的以教師為中心的知識(shí)傳授型教學(xué)方式向以學(xué)生為中心，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，以學(xué)生不斷反饋為驅(qū)動(dòng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)結(jié)果，教學(xué)和學(xué)習(xí)過(guò)程可持續(xù)改進(jìn)的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變。在2019版課程教學(xué)大綱的修訂過(guò)程中，以O(shè)BE的理念編寫(xiě)各門(mén)課程的教學(xué)大綱。例如《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱中的課程目標(biāo)和課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下所示：

1.課程目標(biāo)

（1）描述機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，認(rèn)識(shí)機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。

（2）基于控制理論和方法分析機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。

（3）針對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)要求，設(shè)計(jì)完成機(jī)電系統(tǒng)的建模、分析與設(shè)計(jì)。

（4）能使用Matlab工具對(duì)機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行建模、分析與設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的設(shè)計(jì)。

2.課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系

畢業(yè)要求

畢業(yè)要求的具體描述

課程目標(biāo)

1.工程知識(shí)

11能使用經(jīng)典控制理論用于復(fù)雜機(jī)電對(duì)象問(wèn)題的表述;

教學(xué)目標(biāo)1

12能針對(duì)具體的機(jī)電控制對(duì)象建立控制數(shù)學(xué)模型并求解;

教學(xué)目標(biāo)1

13能夠?qū)⒖刂评碚撝R(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于推演、分析機(jī)電控制工程問(wèn)題;

教學(xué)目標(biāo)1

14能夠?qū)⒖刂评碚撝R(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于機(jī)電控制工程問(wèn)題解決方案的比較與綜合。

教學(xué)目標(biāo)2

3.設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案

31針對(duì)典型的機(jī)電系統(tǒng)，能夠進(jìn)行機(jī)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建模與分析，并能得到有效的結(jié)論。

教學(xué)目標(biāo)3

教學(xué)目標(biāo)4

5.使用現(xiàn)代工具

51能夠根據(jù)控制系統(tǒng)的不同需求，選擇與使用恰當(dāng)?shù)默F(xiàn)代設(shè)計(jì)與分析軟件對(duì)復(fù)雜機(jī)電工程對(duì)象進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)、仿真模擬和預(yù)測(cè)。

教學(xué)目標(biāo)4

教學(xué)方式上，以分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題能力為教學(xué)目標(biāo)，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)都以學(xué)生實(shí)際獲得的能力為目標(biāo)，以實(shí)際生產(chǎn)中的科研課題貫穿課程教學(xué)的主線，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析實(shí)際問(wèn)題，并用課程知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題意識(shí)和思維能力的訓(xùn)練，學(xué)會(huì)應(yīng)用專業(yè)知識(shí)去解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題。教學(xué)手段上，充分利用線上線下混合教學(xué)，著力推進(jìn)信息技術(shù)與教學(xué)深度融合。

（三）改革考核方式，建立制度化的學(xué)生教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)機(jī)制

考核的目的檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度，應(yīng)以學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果為唯一標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)的結(jié)果必須用于持續(xù)改進(jìn)，因此，考核方式的改革要有多種評(píng)估方式，且要持續(xù)評(píng)估，即在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行考核評(píng)估，而不是課程結(jié)束以一次考試來(lái)考核;考核的形式要改變現(xiàn)有的單一以試卷考試的形式，可以從課內(nèi)小組討論環(huán)節(jié)、課后文獻(xiàn)綜述、綜合性設(shè)計(jì)課題實(shí)物與答辯等方面綜合考核學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度。在2020年開(kāi)始，學(xué)校就大力推行任選課實(shí)行課程考查制度，要求對(duì)課程學(xué)習(xí)全過(guò)程考核。

（四）加強(qiáng)教材建設(shè)

在加強(qiáng)教材建設(shè)中，尤其是要加強(qiáng)綜合類課程教材建設(shè)和學(xué)科交叉類課程教材的建設(shè)。