OBE理念下“光電檢測(cè)技術(shù)”課程改革探索

［摘 要］ 在新工科和工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下，通過將OBE教育理念應(yīng)用于本科教學(xué)，開展項(xiàng)目教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)模式，通過線上和線下教學(xué)相結(jié)合，在教學(xué)過程中真正做到“以學(xué)生為中心，以結(jié)果為導(dǎo)向”。以“光電檢測(cè)技術(shù)”課程為例，從課程教學(xué)內(nèi)容的改革、教學(xué)方法的研究以及課堂教學(xué)的實(shí)踐等方面展開討論，最后通過與傳統(tǒng)教學(xué)模式的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”進(jìn)行比較，證明教學(xué)模式在當(dāng)前形勢(shì)下的有效性和可行性。

［關(guān)鍵詞］ OBE；項(xiàng)目教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂；光電檢測(cè)技術(shù)

［基金項(xiàng)目］ 2020年度廣東工業(yè)大學(xué)校級(jí)課程教改OBE專項(xiàng)項(xiàng)目“OBE理念下項(xiàng)目教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的光電檢測(cè)技術(shù)課程改革”（211200093）

［作者簡介］ 石智偉（1975—），男，山東泰安人，博士，廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授，主要從事多傳感器信息融合研究。

［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）14-0085-04［收稿日期］ 2022-06-30

引言

基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的OBE（Outcome-based Education）教育模式，是由Spady等人在1981年提出的，經(jīng)過10年左右的發(fā)展，成為國際本科工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)［1-2］，是“以學(xué)生為中心，成果為導(dǎo)向”而設(shè)計(jì)的教育模式，其核心是以“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”驅(qū)動(dòng)整個(gè)教學(xué)活動(dòng)，該教育模式被認(rèn)為是革新的教育范式［3］。自2016年6月我國成為《華盛頓協(xié)議》成員，教育部就開始提出要建設(shè)和發(fā)展新工科，并采納了OBE教育理念，構(gòu)建工程教育的質(zhì)量監(jiān)控體系，推進(jìn)工程教育改革。在新工科和工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下，突出融合OBE教育模式與專業(yè)教育，強(qiáng)調(diào)教育的“產(chǎn)出”質(zhì)量，是當(dāng)前教育行業(yè)面臨的一個(gè)重要問題［2，4-8］。2018年9月，教育部《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》明確指出，高校要通過教學(xué)改革促進(jìn)學(xué)習(xí)革命，積極推廣小班化教學(xué)、混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂，大力推進(jìn)智慧教室建設(shè)，構(gòu)建線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式［9］。翻轉(zhuǎn)課堂是一種“學(xué)習(xí)知識(shí)在課外，內(nèi)化知識(shí)在課堂”的新型教學(xué)模式［10-12］。學(xué)習(xí)主體為學(xué)生，教師在課前將準(zhǔn)備好的教學(xué)材料上傳到課程學(xué)習(xí)平臺(tái)，在整個(gè)教學(xué)過程中扮演組織和指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的角色，符合新工科背景下的OBE教育理念［13］?；贠BE的教學(xué)活動(dòng)遵循“自后往前”的設(shè)計(jì)理念，學(xué)習(xí)成果是制定教學(xué)目標(biāo)的依據(jù)，而教學(xué)目標(biāo)是設(shè)計(jì)教學(xué)過程（如項(xiàng)目教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂）的前提，最后多維度地評(píng)價(jià)產(chǎn)出效果，反饋整個(gè)教學(xué)過程的控制效果，形成閉環(huán)［14］。

課程是人才培養(yǎng)的核心要素，是實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為主體”理念落地的“最后一公里”?！肮怆姍z測(cè)技術(shù)”課程是測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門集光學(xué)、電學(xué)和機(jī)械于一體的交叉學(xué)科，結(jié)合軟硬件實(shí)現(xiàn)的綜合型專業(yè)核心課程，在本專業(yè)的教育培養(yǎng)中有著承上啟下的功能。然而，長期以來，教學(xué)存在兩個(gè)突出的問題：一是課程的各個(gè)環(huán)節(jié)由教師主導(dǎo)，教學(xué)內(nèi)容按照教師想法確定，教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)際的聯(lián)系不足，甚至脫節(jié)，較少考慮教學(xué)內(nèi)容是否具有前瞻性且正確全面、學(xué)生學(xué)到了什么、學(xué)習(xí)內(nèi)容對(duì)將來的職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)是否有作用等；二是在以講授為主、實(shí)驗(yàn)為輔的授課形式下，學(xué)生較少參與課程的教學(xué)過程，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣不足，加之“光電檢測(cè)技術(shù)”課程的工程性比較強(qiáng)，限制了學(xué)生的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”效果，不利于學(xué)生工程實(shí)踐和專業(yè)能力的培養(yǎng)?；诖?，本文針對(duì)“光電檢測(cè)技術(shù)”課程，進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的課程改革，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，提高學(xué)生的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”效果，以適應(yīng)當(dāng)前和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

一、“光電檢測(cè)技術(shù)”課程教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)施

針對(duì)“光電檢測(cè)技術(shù)”課程“以教學(xué)內(nèi)容為中心”的傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的問題與不足，以O(shè)BE工程教育理念為基礎(chǔ)，采用項(xiàng)目教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合，構(gòu)建新的教學(xué)內(nèi)容與方法，實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為主體”的目標(biāo)。

（一）實(shí)施內(nèi)容

1.OBE教育理念下的“光電檢測(cè)技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容模塊化改革。依據(jù)OBE教育理念，結(jié)合我校測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和工程認(rèn)證，學(xué)習(xí)成果可以具體表述為學(xué)生通過學(xué)習(xí)本課程后掌握了光電檢測(cè)的基本理論和方法，并利用這些理論和方法解決測(cè)控系統(tǒng)和儀器技術(shù)設(shè)計(jì)問題，應(yīng)用于具體的生產(chǎn)實(shí)際。據(jù)此，反向設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行模塊化教學(xué)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)利用光電檢測(cè)技術(shù)的基本理論分析光電傳感器系統(tǒng)或儀器在生產(chǎn)實(shí)際中出現(xiàn)的問題。此外，教學(xué)內(nèi)容不局限于教材和課程本身，從工程認(rèn)證要求出發(fā)，聯(lián)系本專業(yè)的其他課程，增強(qiáng)課程間的統(tǒng)一性、相關(guān)性和整體性。

2.以學(xué)生為主體，采用項(xiàng)目教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)方法。一是采用成果產(chǎn)出的項(xiàng)目教學(xué)法：以培養(yǎng)實(shí)踐型人才為目標(biāo)，在面向產(chǎn)出的OBE教育模式指導(dǎo)下，選取生產(chǎn)實(shí)踐中合適的案例作為任務(wù)，做到理論與實(shí)際相結(jié)合，這樣學(xué)生既可以學(xué)習(xí)檢測(cè)技術(shù)的基本原理，又掌握了檢測(cè)相關(guān)的實(shí)際應(yīng)用方法，同時(shí)也培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生各方面的素質(zhì)，滿足了工程認(rèn)證對(duì)人才培養(yǎng)的要求；二是推出以學(xué)生為中心的翻轉(zhuǎn)課堂：通過明確教學(xué)目標(biāo)、開展教學(xué)活動(dòng)、評(píng)價(jià)教學(xué)效果三個(gè)基本階段設(shè)計(jì)教學(xué)方案，主要采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式開展教學(xué)活動(dòng)。

（二）實(shí)施方案

1.基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”的教學(xué)內(nèi)容改革。OBE教學(xué)模式下，根據(jù)最終“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”規(guī)劃適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容，不能只按照章節(jié)簡單授課，要根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際合理規(guī)劃課程內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)適合新工科要求的教學(xué)計(jì)劃。根據(jù)之前的產(chǎn)出成果不斷修訂教學(xué)內(nèi)容和授課形式，將授課內(nèi)容規(guī)劃為三大教學(xué)模塊：檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)理論、各種光電傳感器、檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用。三個(gè)模塊之間相互聯(lián)系和支撐，不斷將基本原理和研究方法融入實(shí)際案例，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)際的結(jié)合。不一定按照三個(gè)模塊的既定順序講授，可根據(jù)具體光電技術(shù)和學(xué)生的成果產(chǎn)出靈活組織教學(xué)模式。

2.基于“成果產(chǎn)出”的項(xiàng)目教學(xué)模式研究。在“光電檢測(cè)技術(shù)”課程教學(xué)中，從生產(chǎn)生活的實(shí)際出發(fā)，以緊密相關(guān)的光電傳感器實(shí)際案例為基礎(chǔ)，使學(xué)生充分了解光電傳感的基本理論、性質(zhì)和應(yīng)用。教師選擇和基礎(chǔ)理論相關(guān)的光電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用小項(xiàng)目作為任務(wù)分配給學(xué)生。例如在“光電二極管”課程教學(xué)中，可以給學(xué)生分配“設(shè)計(jì)基于光電二極管的煙霧報(bào)警器”的任務(wù)。教師通過向?qū)W生展示實(shí)際的煙霧報(bào)警器，將其拆解，讓學(xué)生掌握其內(nèi)部構(gòu)造。在教師講解煙霧報(bào)警器的工作原理時(shí)，學(xué)生可以學(xué)習(xí)光電二極管的基本原理、工作特性、結(jié)構(gòu)、檢測(cè)電路等基礎(chǔ)內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，基于“成果產(chǎn)出”的項(xiàng)目教學(xué)模式，學(xué)生可以查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，并根據(jù)掌握的知識(shí)，進(jìn)行報(bào)警器實(shí)物的設(shè)計(jì)、仿真和不斷調(diào)試，制作簡易的煙霧報(bào)警器。每位學(xué)生親自參與項(xiàng)目并完成項(xiàng)目，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力。

3.基于蘊(yùn)瑜課堂在線教學(xué)平臺(tái)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革。在OBE教育理念下，基于蘊(yùn)瑜課堂在線教學(xué)平臺(tái)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，通過明確教學(xué)目標(biāo)、開展教學(xué)活動(dòng)、評(píng)價(jià)教學(xué)效果三個(gè)基本階段設(shè)計(jì)教學(xué)方案，其中主要通過翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式開展教學(xué)活動(dòng)，包括“課前準(zhǔn)備—課上交流—課后完善”三個(gè)步驟。（1）明確教學(xué)目標(biāo)。在新工科建設(shè)背景下，“光電檢測(cè)技術(shù)”課程的教學(xué)目標(biāo)與預(yù)期學(xué)習(xí)成果要以應(yīng)用為基礎(chǔ)，緊密聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，這就要求教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注新一代檢測(cè)與自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)業(yè)，主要包括人工智能、智能物聯(lián)等應(yīng)用領(lǐng)域。（2）開展教學(xué)活動(dòng)。明確學(xué)生的學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出后，教師以這些目標(biāo)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)過程，主要包括下面三個(gè)過程：第一為課前準(zhǔn)備，在該階段學(xué)生以熟悉課堂內(nèi)容為學(xué)習(xí)目的，教師在該階段需要做大量的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)資源整理工作，并同步到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)——蘊(yùn)瑜課堂（如圖1）；第二是課上交流，通過學(xué)生的線上反饋或在線測(cè)試，教師可以總結(jié)學(xué)生存在的各種問題，從而確定該階段的教學(xué)內(nèi)容和方法，達(dá)到想要的教學(xué)效果；第三是課后完善，結(jié)合蘊(yùn)瑜課堂平臺(tái)，學(xué)生可以鞏固相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，完成教師布置的相關(guān)內(nèi)容或任務(wù)，達(dá)到進(jìn)一步檢驗(yàn)知識(shí)掌握程度的目的。（3）評(píng)價(jià)教學(xué)效果。主要使用過程評(píng)價(jià)與成果評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式。過程評(píng)價(jià)主要是對(duì)學(xué)生在上述三個(gè)過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、提出問題和解決問題的能力、項(xiàng)目中同學(xué)間的合作默契以及答辯時(shí)的語言表達(dá)能力等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。成果評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)生的各階段測(cè)試以及項(xiàng)目成果進(jìn)行評(píng)價(jià)。為了提高教學(xué)效果，教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，學(xué)生個(gè)人和項(xiàng)目小組其他成員，甚至各小組間也可以相互評(píng)價(jià)。另外還引入了學(xué)生對(duì)教師教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和課程考核方面的評(píng)價(jià)與建議。

（三）實(shí)施方法

基于OBE的教學(xué)活動(dòng)遵循“自后往前”的設(shè)計(jì)理念，按照“前端分析—研究設(shè)計(jì)—教學(xué)實(shí)踐—評(píng)價(jià)檢驗(yàn)”的研究路線開展各項(xiàng)工作，是一個(gè)閉環(huán)式的實(shí)施過程。

1.前端分析。首先對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行課前分析，這是教師教學(xué)的第一環(huán)節(jié)。通過教學(xué)設(shè)計(jì)分析，了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備情況和學(xué)習(xí)風(fēng)格，為組織設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、制定學(xué)習(xí)目標(biāo)、選擇與運(yùn)用教學(xué)策略及教學(xué)媒體等提供依據(jù)。

2.研究設(shè)計(jì)。作為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的起點(diǎn)，線上學(xué)習(xí)資源是學(xué)生自學(xué)的主要途徑，資源質(zhì)量高、組織合理、設(shè)計(jì)科學(xué)是學(xué)生線上學(xué)習(xí)的前提。蘊(yùn)瑜課堂平臺(tái)支撐下的教學(xué)模式重視學(xué)生在教學(xué)過程中的參與情況，以學(xué)生為中心，根據(jù)教學(xué)需要合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法。

3.教學(xué)實(shí)踐。基于上述研究設(shè)計(jì)和蘊(yùn)瑜課堂教師建課指南，搭建平臺(tái)并設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)、界面和功能，上傳相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源。學(xué)生在課前依據(jù)教師設(shè)計(jì)好的內(nèi)容進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和知識(shí)建構(gòu)，課上師生交流，解決問題，促進(jìn)課后深度學(xué)習(xí)和項(xiàng)目開發(fā)。

4.評(píng)價(jià)檢驗(yàn)。全過程、多方位、多元化地對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)比分析各階段制定的教學(xué)目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)與計(jì)劃的差距并分析出現(xiàn)差距的原因，從而有效指導(dǎo)下一階段教學(xué)方法、方案的制定和平臺(tái)的設(shè)計(jì)。

（四）實(shí)施效果

“光電檢測(cè)技術(shù)”課程采用項(xiàng)目教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合的新型教學(xué)模式，獲得學(xué)生好評(píng)的同時(shí)，課程教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”也得到了較好的實(shí)現(xiàn)。對(duì)比兩種教學(xué)模式（傳統(tǒng)教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合），從成績分析來看，采用新模式后，學(xué)生成績80分以上的人數(shù)占總?cè)藬?shù)的近80%，且只有1人在60分以下，平均分比傳統(tǒng)模式下的成績平均分高近10分；從課程目標(biāo)達(dá)成度來看，在基本概念、原理設(shè)計(jì)和系統(tǒng)分析三項(xiàng)指標(biāo)下，新模式下的課程目標(biāo)達(dá)成度均優(yōu)于傳統(tǒng)模式。

結(jié)語

為提高高校的教育教學(xué)水平，通過融入OBE教育理念，精心設(shè)計(jì)課程，最終形成項(xiàng)目教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合的新型教學(xué)模式。本文以“光電檢測(cè)技術(shù)”課程為例，與時(shí)俱進(jìn)地將該教學(xué)模式應(yīng)用于課程建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括課程教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)方法的研究和課堂教學(xué)的實(shí)踐，充分發(fā)揮基于“成果產(chǎn)出”的項(xiàng)目教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢(shì)，通過課前預(yù)習(xí)、課上互動(dòng)、課后反饋加強(qiáng)課堂教學(xué)的實(shí)踐育人效果。通過教學(xué)實(shí)踐和相關(guān)的數(shù)據(jù)分析，證明該模式具有有效性和可行性。

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Abstract： Under the background of emerging engineering education and professional certification， by applying the OBE education concept to undergraduate teaching， carrying out the teaching mode of combining project teaching with flipped classroom， through the combination of online and offline teaching， practice “student-centered and result-oriented” teaching process. Taking the course of photoelectric detection technology as an example， this paper discusses the reform of teaching content， the research of teaching methods and the practice of classroom teaching. Finally， through the comparison with the “l(fā)earning output” of the traditional teaching mode， it is proved that the teaching mode is effective and feasible under the current situation.

Key words： OBE; project teaching; flipped classroom; Photoelectric Detection Technology