面向工程教育認證工程圖學OBE 教學模式研究

●宋勝偉 馮 旻

自2016 年加入《華盛頓協(xié)議》以后，我國各高校教師本科教學改革的重點便轉(zhuǎn)向工程教育專業(yè)認證。提升高等教育人才素質(zhì)能力，推進工程教育國際互認成為我們高校教師當前最重要的任務(wù)。成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education，OBE），亦稱為能力導(dǎo)向教育、目標導(dǎo)向教育、需求導(dǎo)向教育，指教師通過一系列為課程目標進行的教學設(shè)計的實施，使學生最終獲得滿足專業(yè)畢業(yè)要求的學習成果。OBE 教育理念最初起源于美國，后來在英國、加拿大、日本和澳大利亞等國家流行起來，現(xiàn)在已經(jīng)被國際的工程教育專業(yè)認證完全采納。

自2019 年筆者所在的黑龍江科技大學機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)通過了工程教育專業(yè)認證以來，各課程基于工程教育認證的教學改革研究不斷深入。機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)參考《華盛頓協(xié)議》制定的的認證標準，依據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展需求和學校人才培養(yǎng)定位（畢業(yè)生的畢業(yè)要求）及專業(yè)人才培養(yǎng)目標的達成，制定了12 個畢業(yè)要求及指標點。被譽為“工程技術(shù)界語言”的工程圖學作為機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)的骨干課程之一，如何將OBE 的教學模式應(yīng)用于課程的教學過程，使課程教學與后續(xù)的專業(yè)課程、課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計更好地銜接，更適應(yīng)社會及企業(yè)對我們培養(yǎng)的工程教育人才的需求，達到國際互認的工程師培養(yǎng)標準，是工程圖學的課程改革的終極目標。

一、機械專業(yè)工程教育認證的畢業(yè)要求指標點與工程圖學的課程目標關(guān)系矩陣

傳統(tǒng)的工程圖學教學模式大多是以教師“教什么”，學生“學什么”的教學設(shè)計培養(yǎng)學生，這樣是有悖于工程教育認證的OBE 理念。筆者在強調(diào)學生“學什么”，教師“教什么”的工程教育認證理念的指導(dǎo)下，重新建立了能適應(yīng)認證要求的工程圖學課程的OBE 教學模式。在工程教育認證中畢業(yè)生能力達成目標指導(dǎo)下，將工程圖學課程的知識結(jié)構(gòu)與畢業(yè)要求的指標點相對應(yīng)，體現(xiàn)成果導(dǎo)向、持續(xù)改進的教育理念，從注重創(chuàng)新思維、綜合應(yīng)用知識、工程實踐、可持續(xù)發(fā)展等方面實施教學設(shè)計，制定可持續(xù)性發(fā)展的人才培養(yǎng)方案，使其在培養(yǎng)學生達成畢業(yè)要求的過程中發(fā)揮作用。

依據(jù)工程教育認證涉及到的機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)培養(yǎng)目標，整合學生在基礎(chǔ)階段需要學習的知識結(jié)構(gòu)體系，加強學生解決復(fù)雜工程的能力，注重專業(yè)學科知識的交叉融合，并將OBE 教學模式應(yīng)用于理論教學和實踐教學，建立了專業(yè)畢業(yè)要求與工程圖學課程目標的關(guān)系矩陣，如表1 所示。

二、工程教育認證下工程圖學OBE 教學模式研究

（一）優(yōu)化知識體系，將教學內(nèi)容模塊化

工程教育認證OBE 教學理念下，要使工程圖學課程的教學效果達到畢業(yè)目標要求，首先需調(diào)整知識體系，基于以學生為中心，以目標為導(dǎo)向的OBE 模式，將教學內(nèi)容整合為8 個模塊，并且與畢業(yè)要求指標點相對應(yīng)，如表2 所示。

表1 工程圖學課程教學目標與機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)要求關(guān)系矩陣

表2 工程圖學知識模塊

（二）以學生為中心，教學方法多樣化

工程圖學傳統(tǒng)的教學方法多是以教師課堂講授知識點為主，課后由學生完成作業(yè)，所以學生基本上是在教師的主導(dǎo)下被動學習，這與工程教育認證理念相悖。為達成成果導(dǎo)向的教育目標，教學方法由單一的教師課上“一言堂”向?qū)W生為學習主體的改進，更注重引導(dǎo)學生“為什么學”“學什么”“怎么學”的教學設(shè)計。教學方法采用了“翻轉(zhuǎn)課堂”“四課”等模式，增加了自學課時和課下學習環(huán)節(jié)，學生課外自學學時與課堂教學學時按1∶1 配置，課程團隊錄制了網(wǎng)絡(luò)課程，供學生自主學習，課外學習主要通過大學MOOC 的學習、分組討論并形成書面報告、課外查閱文獻資料并完成閱讀筆記、課下作業(yè)等形式實現(xiàn)。教學設(shè)計注重引導(dǎo)學生主動學習并做到個性化學習，考慮到每個學生的基于工程圖學課程的個體差異，教師對學生的課外學習以彈性的方式設(shè)計，制定一些具有挑戰(zhàn)性的學習任務(wù)，鼓勵有能力的學生深度學習并指導(dǎo)其參加成圖大賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽等，展示學習成果。總之，教學設(shè)計由教師“教什么”學生“學什么”，轉(zhuǎn)變?yōu)橐罁?jù)專業(yè)畢業(yè)要求學生“學什么”教師“教什么”的OBE 模式。具體教學環(huán)節(jié)及措施如表3 所示。

表3 課程教學環(huán)節(jié)及措施

（三）注重學生能力培養(yǎng)，實踐教學項目化

工程圖學課程是一門實踐性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課，針對其教學內(nèi)容多、學時少的特點，適當增加實踐教學的學時分配，將項目教學法應(yīng)用于實踐教學中，每個模塊在學習前先布置實踐項目，通過教師的課堂講授并配合學生課外文獻資料的查閱，將繪圖練習和讀圖練習的問題貫穿于整個教學設(shè)計，以進一步提高學生解決表達復(fù)雜工程對象的能力，將工程教育認證的理念“學什么”“怎么學”用于實踐教學。

例如，在課程模塊五的機件表達方法實踐教學中，首先，布置實踐項目，學生帶著目標學習知識點；然后，進行分組討論，各組同學對給定的機件提出幾種不同的表達方案并選擇最優(yōu)；最后，教師基于學生所提出的各種表達方案進行講解點評并完善，讓學生理解對于機件的表達方案的選擇，不存在標準答案，只有相對最優(yōu)的表達方案。

再如，課程模塊七零件圖部分實踐項目——零件測繪，采用分組的形式，5~6 人為1 組，整個測繪實踐在專用的測繪實驗室完成，測繪之前教師先講解測繪工具的使用及測繪過程，然后將準備好的裝配體和測繪工具隨機分配到各組，裝配體一般選用螺旋千斤頂、機用虎鉗、齒輪油泵、一級圓柱齒輪減速器等等。設(shè)定好的測繪任務(wù)如下:首先拆裝部件討論裝配體的各個零件之間的裝配關(guān)系及工作原理；然后，徒手繪制零件草圖并使用測繪工具完成尺寸標注；最后，使用尺規(guī)完成兩張由教師指定的A3 零件工作圖。

（四）完善課程評價體系，注重持續(xù)改進

目前高校的課程評價還只是注重對教學環(huán)節(jié)進行質(zhì)量監(jiān)控管理，雖然具有監(jiān)督和調(diào)控功能，但是缺乏持續(xù)改進功能，這種課程評價體系不能滿足工程教育認證的教育理念。工程圖學是一門實踐性較強的技術(shù)基礎(chǔ)課，課程的考核應(yīng)注重學生工程意識及工程能力提高和工程師素質(zhì)培養(yǎng)的過程評價，創(chuàng)新科學、合理、立體多元化的課程評價體系，加強對學生學習過程的考核評價，降低期末試卷考試在課程評價中的權(quán)重，是行之有效的。在課程評價體系的改革中，由課程結(jié)果評價向結(jié)果與過程評價結(jié)合轉(zhuǎn)變，更加重視對于學生自主學習和實踐能力的考核，把專業(yè)認證的畢業(yè)要求與課程的培養(yǎng)目標進行有機的融合。

改革后課程評價分為平時和期末兩部分進行，平時注重自主學習和學習成果的反饋，更容易實現(xiàn)持續(xù)改進的教育理念，通過反饋后的持續(xù)改進，期末的考核會優(yōu)于平時的課堂測驗。其中平時的考核包括6 部分，課堂教學完成后進行的課堂測驗，能及時反饋學生對知識的掌握情況；依托網(wǎng)絡(luò)教學平臺評價學生的自主學習情況，如通過對學生視頻課的點擊觀看次數(shù)、在線學習時長等的統(tǒng)計，能夠?qū)W生課外的學習過程進行客觀合理的評價；對學生課堂討論匯報的情況進行打分評測，反映學生課堂的學習效果；課后查閱參考文獻完成的閱讀筆記、課后的習題作業(yè)還有大作業(yè)的板圖繪制也有成績記錄評測。期末考試試卷的題型分主觀和客觀兩類，客觀題型主要考核學生對基本知識的掌握程度，基于平時進行的課堂測驗的反饋，持續(xù)改進后，這部分題型的考核結(jié)果較好；主觀題型考核學生對所學知識點的理解、內(nèi)化程度，這部分題型作為考核的重點，可以將課程的達成度進行分檔。通過以上幾方面的課程考核評價，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位立體化地評價學生對工程圖學課程掌握的情況，真實反映學生的總體學習狀況和學習效果，同時為教師調(diào)整和優(yōu)化課程教學目標提供必要的依據(jù)。具體的考核數(shù)據(jù)如表4 所示。

表4 工程圖學教學環(huán)節(jié)評價占比

通過課程考核評價體系的完善，學生能夠意識到考前突擊不再是取得高分或及格的捷徑，學生就會更注重過程性自主學習和課外的學習，進而增加了圖學知識的廣度和深度，有助于實現(xiàn)畢業(yè)要求和課程目標的符合度和達成度。

三、結(jié)束語

OBE 模式作為工程教育認證推廣的教育理念，在國外一些發(fā)達國家已經(jīng)有了多年的理論與實踐經(jīng)驗，現(xiàn)在已形成了一套比較完整的理論體系。它要求建立行之有效的持續(xù)改進機制，即能夠持續(xù)改進課程教學目標、教學活動設(shè)計的機制，以保障課程教學始終與內(nèi)、外部需求、培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求相符合。黑龍江科技大學工程圖學教學團隊，按照工程教育專業(yè)認證對機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)學生的畢業(yè)要求，積極研究探討，通過反饋不斷深化以解決復(fù)雜工程問題能力為培養(yǎng)目標的課程教學改革，建立了已被工程教育認證廣泛采納認可的OBE 教學模式，將整體的畢業(yè)要求細化到各學習階段應(yīng)達成的課程目標，通過知識結(jié)構(gòu)整合重組、教學過程精心設(shè)計、合理安排實踐教學、規(guī)范課程考核評價體系，為學生提供了注重解決復(fù)雜工程問題能力培養(yǎng)的學習環(huán)境，促進了學生課程目標的達成。