基于OBE的智能運(yùn)輸工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)

王莉　張惠茹　秦勇　賈利民

摘 要：基于“學(xué)習(xí)結(jié)果”的工程教育實(shí)踐（Outcome Based Education——OBE）中重視定義了畢業(yè)生素質(zhì)，急需圍繞“預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果”反向設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，重視學(xué)生學(xué)習(xí)效果，實(shí)踐教學(xué)能有助于實(shí)現(xiàn)工科畢業(yè)生“學(xué)習(xí)結(jié)果”與《華盛頓協(xié)議》的“實(shí)質(zhì)等效性”。基于OBE實(shí)踐體系，從智能運(yùn)輸工程專業(yè)能力構(gòu)成、OBE模式特點(diǎn)分析、專業(yè)創(chuàng)新型工程教學(xué)體系建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容改進(jìn)、人才培養(yǎng)模式等幾個(gè)方面闡述了智能運(yùn)輸工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的研究與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：智能運(yùn)輸工程；實(shí)踐教學(xué)；創(chuàng)新能力；實(shí)踐能力

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

Abstract： The outcome based education（OBE）emphasizes the definition of the quality of the graduates， designs the teaching contents in the reverse direction of the“expected learning results”， and emphasizes the evaluation of the students' learning outcomes. This will contribute to the“substantial equivalence”between the“l(fā)earning outcomes”of engineering graduates and the “Washington Agreement”. The article elaborates the research and practice of the practical teaching system of the intelligent transportation engineering from several aspects around the OBE practice system， such as the ability of intelligent transportation engineering， the characteristics of OBE model， the construction of professional and innovative engineering teaching system， the improvement of teaching content， the training mode of talent， etc.

Key words： intelligent transportation engineering； practical teaching； innovative ability； practical ability

我國社會與科技的不斷發(fā)展對高等教育提出了更高的新的要求，《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》提出要提高高等教育人才的培養(yǎng)質(zhì)量，支持學(xué)生參與科學(xué)研究，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)；要提高科學(xué)研究水平，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才[1]。2016年6月2日，中國成為國際本科生工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的正式會員，對學(xué)生而言，這代表取得經(jīng)認(rèn)證合格的專業(yè)的畢業(yè)文憑即獲得進(jìn)入國際就業(yè)市場的“入場券”；對學(xué)校而言，“提高教學(xué)質(zhì)量”有了明確合理的參考框架；對國家而言，代表我國不僅可以建立世界規(guī)模最大的工程教育系統(tǒng)，還可以有效控制教育系統(tǒng)質(zhì)量[2-3]。協(xié)議中各成員國大多數(shù)采取基于“學(xué)習(xí)結(jié)果”導(dǎo)向的認(rèn)證標(biāo)

準(zhǔn)[4]，而OBE就是一種以“預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果”來驅(qū)動(dòng)整個(gè)教育結(jié)構(gòu)改革的模式。

實(shí)踐教學(xué)是鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)，是對理論教學(xué)的補(bǔ)充和延伸[5]，而工程活動(dòng)本身需要實(shí)踐過程建造有形結(jié)果如：工程產(chǎn)品、軟件系統(tǒng)或者學(xué)術(shù)文章。智能運(yùn)輸是交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展的趨勢和目標(biāo)，目前社會急需交通運(yùn)輸行業(yè)高層次、具備信息化背景、有創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力的復(fù)合型卓越工程師，而傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸專業(yè)教學(xué)體系在信息化技術(shù)類的課程設(shè)置不足，培養(yǎng)方式和內(nèi)容與實(shí)際需求具有一定的差距。因此，智能運(yùn)輸工程專業(yè)急需改革原有教學(xué)體系，構(gòu)建基于OBE的智能運(yùn)輸工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，以符合現(xiàn)代人才培養(yǎng)模式。

1 智能運(yùn)輸工程專業(yè)能力培養(yǎng)及OBE模式的借鑒價(jià)值

1.1 智能運(yùn)輸工程專業(yè)能力構(gòu)成。智能運(yùn)輸工程專業(yè)依托交通運(yùn)輸工程、安全科學(xué)和控制科學(xué)，以適應(yīng)交通運(yùn)輸行業(yè)自動(dòng)化、信息化、智能化所需基礎(chǔ)理論和工程素質(zhì)教育為重點(diǎn)，培養(yǎng)具有交通運(yùn)輸工程、自動(dòng)控制、通信與計(jì)算機(jī)等技術(shù)交叉融合知識，能解決智能運(yùn)輸領(lǐng)域工程技術(shù)問題，能從事智能運(yùn)輸技術(shù)裝備與系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)和技術(shù)管理等工作的創(chuàng)新意識強(qiáng)的卓越工程人才[6]。因此智能運(yùn)輸工程專業(yè)的專業(yè)能力總體上應(yīng)包括：交通思維能力、算法構(gòu)建與分析能力、程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力、交通現(xiàn)象仿真與改進(jìn)能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力等，并將這些專業(yè)能力具體體現(xiàn)到智能交通系統(tǒng)信息的采集、傳輸、處理、發(fā)布等環(huán)節(jié)。（1）在交通思維能力方面，培養(yǎng)學(xué)生充分理解真實(shí)世界中道路使用者、運(yùn)輸工具以及道路之間的抽象關(guān)系。（2）算法構(gòu)建與分析能力、程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力方面，使學(xué)生掌握大數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理和發(fā)布過程的原理與具體操作過程，具備設(shè)計(jì)算法程序并實(shí)現(xiàn)的能力。（3）交通現(xiàn)象仿真與改進(jìn)能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力方面，培養(yǎng)學(xué)生具備熟練運(yùn)用交通類仿真軟件進(jìn)行交通現(xiàn)象的重現(xiàn)與改進(jìn)的能力，具備智能運(yùn)輸系統(tǒng)感知層、傳輸層系統(tǒng)的軟/硬件分析與設(shè)計(jì)能力，具備處理層與發(fā)布層應(yīng)用系統(tǒng)的可行性分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)測試等方面的實(shí)踐能力。

1.2 OBE工程教育模式的特點(diǎn)。OBE（Outcome Based Education）是一種基于“學(xué)習(xí)結(jié)果”導(dǎo)向的工程教育模式，目前世界上《華盛頓協(xié)議》的各成員國，包括美國、加拿大、日本等大多數(shù)都采取OBE模式的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，將“畢業(yè)生素質(zhì)”作為各成員國不同類型工科專業(yè)“預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果”的共性和最低要求[7-10]。OBE工程教育模式有以下特點(diǎn)：（1）重視定義畢業(yè)生素質(zhì)：中國工程教育委員會在認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中指出《華盛頓協(xié)議》對畢業(yè)生提出12點(diǎn)素質(zhì)要求，包括溝通、團(tuán)隊(duì)合作、社會責(zé)任感、工程倫理等。（2）圍繞“預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果”反向設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，開設(shè)針對性較強(qiáng)的專業(yè)課程。（3）重視學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的評估工作，這是該教育模式必不可少的環(huán)節(jié)。endprint

1.3 專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系必要性。智能運(yùn)輸工程專業(yè)2010年進(jìn)入“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”，旨在培養(yǎng)掌握交通、控制、通信和計(jì)算機(jī)等交叉與融合知識的復(fù)合型高級工程技術(shù)人才，對畢業(yè)生的素質(zhì)提出了更高的要求，是一個(gè)更強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)的新型專業(yè)方向。量化的學(xué)習(xí)效果一定程度上反應(yīng)了學(xué)生掌握知識的水平，以結(jié)果為導(dǎo)向反向設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，在實(shí)踐中鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力，基于OBE設(shè)計(jì)智能運(yùn)輸工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，可有效提高培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力[11]。

2 智能運(yùn)輸工程專業(yè)創(chuàng)新型工程教學(xué)體系建設(shè)

2.1 符合現(xiàn)代人才培養(yǎng)模式的OBE實(shí)踐教學(xué)體系。以培養(yǎng)學(xué)生能力、獲得學(xué)習(xí)結(jié)果為產(chǎn)出導(dǎo)向，明確每個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)目標(biāo)，確保覆蓋單門技術(shù)能力和從問題分析、方案設(shè)計(jì)到復(fù)雜問題解決，以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作和主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。根據(jù)結(jié)果反向設(shè)計(jì)專業(yè)的整個(gè)教學(xué)活動(dòng)，包括課程體系、學(xué)分分配、課程要求、教學(xué)進(jìn)程計(jì)劃及教學(xué)執(zhí)行計(jì)劃，以保證實(shí)現(xiàn)預(yù)期的“培養(yǎng)能夠解決智能運(yùn)輸領(lǐng)域工程技術(shù)問題，能夠從事智能運(yùn)輸技術(shù)裝備與系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)和技術(shù)管理等工作，具有終生學(xué)習(xí)能力，基礎(chǔ)寬厚、視野開闊、創(chuàng)新意識強(qiáng)的工程人才”的培養(yǎng)目標(biāo)。

OBE實(shí)踐教學(xué)體系包括點(diǎn)、線、面、體四個(gè)層面。如圖1。點(diǎn)層面包括認(rèn)知性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，重點(diǎn)在于鞏固專業(yè)知識，培養(yǎng)創(chuàng)新意識；線層面的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需融合多門課程知識，鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的綜合能力；面層面包括本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)以及導(dǎo)師科研訓(xùn)練，考查學(xué)生的類比、綜合、再創(chuàng)新能力；體層面的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃、各類學(xué)科競賽以及校企合作實(shí)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，以及與人合作中的團(tuán)隊(duì)意識。

從資料查找搜集、確定實(shí)驗(yàn)方案等準(zhǔn)備工作，到方案的實(shí)施檢驗(yàn)，結(jié)果反饋及方案改進(jìn)，再到撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告與成果展示的過程中，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生多項(xiàng)能力的提升。實(shí)現(xiàn)被動(dòng)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，激發(fā)本科生學(xué)習(xí)的自主性、探究性，同時(shí)課程間相互交叉支撐融合，實(shí)現(xiàn)能力的逐步培養(yǎng)和有序提高。

2.2 多元開放，構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)平臺。搭建優(yōu)質(zhì)的教學(xué)平臺，實(shí)現(xiàn)“在做中學(xué)”。目前建設(shè)有軟件教學(xué)平臺、焊接教學(xué)平臺、軸承故障實(shí)驗(yàn)平臺、交通運(yùn)輸控制技術(shù)課程平臺。軟件教學(xué)平臺提供多種交通類軟件，包括VISSIM、OPENTRACK、ARCGIS等，通過模型仿真的方式，生動(dòng)形象地展現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中的交通現(xiàn)象，為學(xué)生提供一種高效便捷檢驗(yàn)新想法的手段。焊接教學(xué)平臺滿足智能運(yùn)輸工程專業(yè)對學(xué)生硬件動(dòng)手能力的培養(yǎng)，從最初的電路設(shè)計(jì)到線路焊接，全面鍛煉學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。軸承故障實(shí)驗(yàn)平臺，通過改變平臺的實(shí)驗(yàn)條件測得不同情況下軸承數(shù)據(jù)，為學(xué)生提供實(shí)測數(shù)據(jù)以進(jìn)行深入研究。交通運(yùn)輸控制技術(shù)課程平臺建立在學(xué)校的課程資源系統(tǒng)中，是智能運(yùn)輸工程專業(yè)的主干課程，平臺彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課堂的不足，便于學(xué)生課下對知識的鞏固學(xué)習(xí)。已搭建的平臺允許學(xué)生們自由使用，開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境有利于學(xué)生們通過實(shí)踐掌握知識[12]。

2.3 基于“學(xué)習(xí)成果”的教學(xué)改革。完善實(shí)踐教學(xué)結(jié)構(gòu)，形成螺旋連續(xù)式實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。構(gòu)建從單門課程的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)到系統(tǒng)化的綜合性實(shí)踐及設(shè)計(jì)的交叉互補(bǔ)、螺旋深入地完善實(shí)踐教學(xué)結(jié)構(gòu)。前者檢驗(yàn)學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握情況，后者培養(yǎng)學(xué)生對綜合問題的分析、解決能力，做到多層次、由淺入深、循序漸進(jìn)的螺旋式實(shí)踐教學(xué)。從基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐開始，增加涉獵內(nèi)容的廣度與深度，確保先修實(shí)踐內(nèi)容的完整性。

推動(dòng)教材改革，強(qiáng)化專業(yè)特色。智能運(yùn)輸專業(yè)作為一門順應(yīng)時(shí)代潮流而生的復(fù)合型學(xué)科，在教材建設(shè)方面有著長足的發(fā)展空間。一方面在傳統(tǒng)交通的基礎(chǔ)上結(jié)合計(jì)算機(jī)、通信和自動(dòng)控制的知識，專業(yè)特色鮮明；另一方面，融入智能交通領(lǐng)域最新的研究理念及科研成果，學(xué)科優(yōu)勢顯著。

改進(jìn)教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量。緊跟當(dāng)前教學(xué)發(fā)展的新形勢，圍繞既定的教學(xué)目標(biāo)，積極開展教學(xué)研究活動(dòng)，改進(jìn)教學(xué)方法。采用“競賽+案例式”教學(xué)模式，以具體的案例，將隱性的知識外顯，也可以將顯性的知識內(nèi)化。激發(fā)學(xué)生興趣和最大潛能，運(yùn)用課程所學(xué)的實(shí)用技能解決問題。

2.4 注重人才培養(yǎng)。建立本科學(xué)生導(dǎo)師制，營造濃郁科技活動(dòng)氛圍，培養(yǎng)學(xué)生興趣。智能運(yùn)輸工程專業(yè)本科期間實(shí)行導(dǎo)師制，通過跟隨導(dǎo)師進(jìn)行科研項(xiàng)目訓(xùn)練，來提高學(xué)生對專業(yè)研究的興趣及創(chuàng)新能力，培養(yǎng)實(shí)踐型與創(chuàng)新型人才。完成科研項(xiàng)目之余，組織學(xué)生參加各類科研競賽如北京交通大學(xué)“金士宣”杯創(chuàng)新能力大賽和北京交通大學(xué)“挑戰(zhàn)杯”、北京交通大學(xué)數(shù)學(xué)建模競賽、北京交通大學(xué)大學(xué)生科研訓(xùn)練項(xiàng)目等。在實(shí)踐應(yīng)用中，加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解，提高其在學(xué)習(xí)、實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。

與企業(yè)協(xié)同、共育人才。注重理論與實(shí)踐結(jié)合、課內(nèi)與課外結(jié)合。在學(xué)期中，增加豐富的課程實(shí)驗(yàn)，以“競賽+案例式”的教學(xué)模式更好地加深學(xué)生對專業(yè)知識的理解；依托學(xué)院及相關(guān)課程開展各類講座，演講者包括杰出校友、專業(yè)精英等優(yōu)秀人士，講座內(nèi)容深入淺出，涉及智能交通前沿科技與發(fā)展趨勢，通過開展講座拓寬學(xué)生看待智能交通的視野，引發(fā)其對專業(yè)發(fā)展方向的深入思考。同時(shí)，與中國中車、交通公路交通試驗(yàn)場、北京市交通運(yùn)行監(jiān)測調(diào)度中心、青島海信等行業(yè)知名企事業(yè)單位建立合作，定期組織開展認(rèn)知實(shí)習(xí)培訓(xùn)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)培訓(xùn)，引導(dǎo)同學(xué)將理論運(yùn)用于實(shí)踐，從實(shí)踐中提高對理論的認(rèn)知[13-14]。

3 結(jié)束語

在充分研究和吸收OBE工程教育理念的基礎(chǔ)上，結(jié)合智能運(yùn)輸工程專業(yè)定位，以符合現(xiàn)代人才培養(yǎng)模式實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)置為核心，以智能運(yùn)輸行業(yè)應(yīng)用為突破口，以教學(xué)理論研究為保障，不斷完善基于OBE的智能運(yùn)輸工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，在教學(xué)過程中特別強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生具有較強(qiáng)的動(dòng)手操作能力，培養(yǎng)技術(shù)過硬的優(yōu)秀人才。

目前，該模式在北京交通大學(xué)智能運(yùn)輸工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中實(shí)施效果良好，搭建多元開放的實(shí)踐平臺；組織學(xué)生參加多項(xiàng)國家級與校級科技競賽，如全國大學(xué)生交通科技大賽、美國數(shù)學(xué)建模競賽、“通用汽車杯”車聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用設(shè)計(jì)大賽、北京交通大學(xué)“金士宣”杯創(chuàng)新能力大賽、北京交通大學(xué)“挑戰(zhàn)杯”競賽、北京交通大學(xué)大學(xué)生科研訓(xùn)練項(xiàng)目等；并取得了優(yōu)異成績，提高了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。endprint

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