基于OBE理念的新形勢下《控制工程基礎》教學實踐探討

李響

（北京信息科技大學儀器科學與光電工程學院，北京 100193）

0 引言

近年來，高等教育領域呈現出很多新形勢，如新工科建設，“互聯網+”以及工程教育認證等。在我國，工程教育是近現代高等教育的重要組成部分，它是由專業認證機構執行，針對大學等機構教育、教學過程中涉及的工程專業教育進行評價?！度A盛頓協議》是該領域中最為權威與普及的國際互認協議，我國于2016年加入此協議組織。該認證體系為工程技術專業人才畢業后從事實際工程工作提供了有力保證。近20年來， “互聯網+”的相關概念與技術已經深入到高等教育的各個環節之內，對以前的教學組織形式產生了巨大沖擊與影響。聯合國教科文組織，早在五年前就表示說深遠的改變已經在學習模式與知識來源等環節中發生?！盎ヂ摼W+”的浪潮正在漸漸改變高等教育的教學形式、使用教科書、教育模式、師生角色、院系各級分工及其他等多個環節，隨著技術與理念的發展，高等教育必然呈現新的格局。四年以來，我國正在積極推進新工科的相關建設，非常多的大學參與了“復旦共識”和“北京指南”等協議組織，教育部也就此發布了多項指南與通知，這些都為高等教育強國建設提供了動力與基礎。

除此之外，近兩年來，新冠病毒疫情的暴發，使得全球公共衛生進入緊急狀態，嚴重影響人類生命健康，趨于常態化的疫情管控也對高等教育提出了新的困難與問題。

1 OBE教學理念

OBE（Outcomes-Based Education）即成果導向教育，也被稱為基于目標的教育或基于成果的教育。它是近年來一種被普遍認可的教育理論。世界各地的教育系統已在多個層面采用了基于結果的方法。澳大利亞和南非從1990年代到2000年代中期采用了OBE政策。1994年以來，美國已經實施了OBE計劃。2005年，香港對其大學采取了基于結果的方法。歐盟已提議在其整個管轄區域內將轉變為注重成果的教育導向。華盛頓協議同意接受使用OBE方法獲得的本科工程學位。新西蘭與澳大利亞、日本、加拿大、我國的臺灣與香港地區、印度、愛爾蘭、韓國、俄羅斯、新加坡、南非、斯里蘭卡、土耳其、英國、巴基斯坦、中國和美國均已經協議簽署實施OBE教育。該教育理論以目標（結果）為基礎建立教育過程與教育系統中的每個部分。在教育整個過程結束時，參與教學活動的每個學生都應該實現了此前設定的目標。在OBE中沒有單一的，確定的教學或評估形式，恰恰相反相反，課程、機會和評估都應該幫助學生實現指定的結果。教師在教學過程中的角色根據目標或結果調整為講師、培訓師、促進者和/或導師。

OBE與傳統教育方法的主要區別在于它包含三個要素：教育理論、系統的教育結構和特定的教學實踐方法。它將整個教育系統組織起來，使學習者在學習體驗結束時成功完成被認為是必不可少的。在這個模型中，“結果”是核心概念，有時與術語“能力”“標準”“基準”和“實現目標”互換使用。OBE 還使用在實際工作場所正式和非正式采用的相同方法來實現結果。制定課程和成果時，它側重于以下技能：生活技能；基本技能；專業和職業技能；智力技能；人際關系和個人技能。

2 《控制工程基礎》的教學改革實踐

2.1 《控制工程基礎》課程概況

《控制工程基礎》是面向北京信息科技大學儀器科學與光電工程學院光電系大三學生的必修課，此課程主要講述控制系統的基本概念、控制系統數學模型建立的基本方法、線性系統的概念、微分方程數學模型、傳遞函數數學模型、方框圖數學模型及其簡化、信號流圖及其簡化、頻率特性數學模型及特點、時間域分析方法、時間域性能指標、頻率域分析方法、脈沖響應函數概念、穩定性分析、穩態誤差分析和瞬態誤差分析及系統校正等內容。

《控制工程基礎》利用Laplace變換等數學方法建立反饋系統的精細模型，通過時、頻域分析等方法來評價控制系統優劣，并對系統進行校正。在傳統的教學模式中，光電專業學生由于是非控制專業，數學基礎相對薄弱，對概念感覺過于抽象，用數學理論描述的模型難以實現為具體系統。在實驗教學中，硬件實驗效果也存在一定問題。

2.2 基于OBE理念的教學探討

正是由于存在上述各種問題，本課題試圖以《控制工程基礎》為試點，通過將OBE成果導向教育模式應用于課程的教學中，分析《控制工程基礎》課程中各教學環節和方法對學生能力形成的影響與作用，進行《控制工程基礎》課程教學內容及方法改革，以期提高學生的學習體驗與教學效果，對培養其發現、分析、解決問題的能力，大大增強其畢業后對工作崗位的適應能力。

縱觀內外各高校的《控制工程基礎》的教學，往往更加偏重各個理論知識點的傳授，使得這門課程變成了由各個獨立的知識單元堆砌而成，缺少有機連接，更加不利于知識體系的建構，本課題希望利用成果導向理論，在《控制工程基礎》課堂教學中，打破以往教學環節對各個知識點的刻意劃分，而以某一個典型系統為主線，將各個單元知識點進行有機連接構建完整學科體系，在進行《控制工程基礎》的整體理論策劃時就利用連貫的知識結構體系為基礎以避免之前的弊端，更加有利于學生的學習與掌握。

結合OBE理念，在《控制工程基礎》實踐教學中應深入理解“成果”的幾重意義：第一，成果不只局限于期末成績，我們課程教學組將其更寬泛地理解為為產出，即OBE理念為產出導向教育。第二，在我們的實踐教學改革實施過程中，明確考核指標，成果包含著本學習成績、課程實驗、測評等教學環節中受教者表現出的思考與創新能力、社會適應能力，結合教育工程專業認證的推動，我們甚至追蹤學生畢業后的就業情況，收入情況等綜合指標，上述等指標參數的綜合才是教學結果的真實評估。第三，學習成果的取得和衡量不是橫向比較，更多的是縱向比較，是反映個人完成某一個過程和步驟后取得的進步，這也與教育工程認證中的持續改進理念相契合。

按照OBE的成果導向理念，我們課程組在實踐教學嘗試推行加分鼓勵制度，增加預評估（pre-assessment）環節作為每堂課的導入（bridge），在知識點學習后再次進行評估，對比學習后的成績，對學生做出評價。假設學生在本知識點環節前知識儲備和各項能力為零，在進行了一定的學習和能力培養后即可以獲得一定的分數，各項分數不斷相加，獲得最終的成績。

同時，最后總評方式不再只局限于期末考試，大量增加隨堂測試，例如，每次課，利用五分鐘進行當堂結果考評，或下課后，利用網絡課堂進行考評，計入最后期末總評。不但能對學生的情況有更好的了解，也可以更好的督促學生投入學習，而不是在考前一周進行突擊。

同時，針對疫情的爆發，要積極利用網絡資源，包括雨課堂，超星課堂等網絡授課手段，課后利用微信，qq等手段與學生緊密聯系，利用中國MOOC大學網等網絡教學資源作為課堂教學的有益補充。

3 結論

由于幾年了的新形勢，基于OBE理念的《控制工程基礎》教學實踐在我校的實施已是迫在眉睫。以學生綜合能力提升的OBE教學是未來新工科專業建設的重要途徑，也是提升學生動手實踐能力的良好手段。本文在總結當前自動控制原理實驗課存在問題的基礎上，以成果導向教育和學生能力提升為理念對《控制工程基礎》進行了教學實踐探討，能夠有效提高受教育群體的自主學習能力與創造力，能夠有效幫助學生掌握課程知識點，提高學生的能力，培養更高質量的綜合性人才。