OBE導向的工科專業基礎課混合式教學模式研究

張秀珩，巴鵬

（沈陽理工大學 機械學院，沈陽 110159）

0 引言

隨著物聯網、人工智能技術的快速發展，我國工業的產業升級需求加劇，對高校本科人才的綜合素質及實踐創新能力提出了更高要求，為此我國各高校工科專業課程都進行了教學改革，以適應“新工科”背景下的人才需求。其中以OBE理念為導向的工科課程改革在多所院校得到了嘗試和探索，并取得了可觀的教學成果。

成果導向教育（Outcome Based Education，簡稱OBE）,是一種適合工程教育的先進教育理念，以預定學生應取得的學習成果制定課程的教學目標，從而實施教學設計的教學理念。基于OBE導向的教學需要解決4個問題：1）預定成果；2）教學目標；3）有效措施；4）成果評價。國內外對OBE的大量研究表明，用成果導向教育理論引導教學改革，在新工科背景下的工程教育中具有重要的現實意義。同時“互聯網+”應用于教育事業的興起，一批資源豐富、功能完善的線上平臺在日常的教學中得到運用，形成了新型多樣的教學模式，這些教學手段的運用為成果導向教育理論在工科課程中的實施提供了有效的工具和嶄新的模式。因此如何運用多種教育資源，結合線上線下混合式教學，更好地服務于OBE導向的工科專業基礎課教學改革具有重要的研究價值。

1 研究目標與思路

基于對OBE理論基礎的了解及對線上平臺資源的運用，現對《互換性》課程的教學過程中的問題進行分析，并進行OBE導向的課程教學改革的探索。

1.1 課程特點與問題

《互換性與測量技術》課程（以下簡稱《互換性》課程）是一門機械及近機類專業必修的一門專業基礎課，是機械設計、機械制造工藝、材料加工、質量管理與質量控制等諸多課程的選修課程和基礎，與諸多領域如汽車、交通運輸、航天航空、艦船、材料科學等的技術發展密切相關，與現代化設計CAD/CAM/CAPP相輔相成，是一門綜合性應用技術基礎課程。

傳統的互換性課程都采用理論與實驗相結合的教學模式，理論課多采用課堂講述與討論的模式，實驗主要以學會使用測量儀器測量一些簡單的誤差項目為目標，成果通常表現為大作業或期末考試。這樣的教學模式通常在后續課程中得到一些反面的反饋結果，如：學生掌握的知識零散，不成體系；沒有獨立完成精度設計的能力；部分學生對課程目標不明確，理論與實踐脫節等問題。同時該課程的特點是術語定義多、符號代號多、標準規定多，以及概念抽象、缺少應用實例等，教師在教學過程中講述多、實例少，也是課題改革面臨的實際問題。

1.2 研究目標

針對現有教學模式下《互換性》課程教學過程中存在的一些問題，以OBE理論為指導，改進目前課程建構，采用混合式教學模式，對現有教學方法下的學生學習成果進行量化分析，提出一種切實可行的課程教學體系及成果評價指標，結合混合式教學手段，詳細設計課程體系的建構細節，包括教學計劃、大綱、對應教材及體現成果的案例。將上述改革內容付諸實施，使大部分學生學以致用，能夠熟練地運用本課程知識獨立完成機械精度設計。

1.3 研究思路

結合混合式教學方法，將教學工作中的主體由教師“以教為主”替代為學生“以學為主”，學生應達到的學習成果表達為具體的教學目標，教師的工作角色轉為做一個合格的引導者，根據教學目標對每個教學環節進行精心構建，以幫助學生達成目標，從而將學生內在的學習動力和積極性激發出來。課程模型如圖1所示。

圖1 OBE導向的《互換性課程》構建模型

2 OBE導向的混合式教學改革

2.1 學習成果預判

《互換性》課程與機械制圖、工藝、機械原理、零件、機械設計課程密切相關，其目的在于使學生通過理解、掌握三大精度理論，能夠熟練運用國家標準進行獨立的常規精度設計。

基于OBE理論，根據我校機械類（機械設計及其自動化專業、機械電子專業、機器人技術等）人才培養計劃的定位，預判《互換性》課程的學生學習成果如圖2所示。

圖2 預期的學習成果表達

2.2 課程內容組織

依據教學目標，將教學內容分為2個階段：1）理論學習。這部分內容分為2個層次，確定每個章節的基礎知識和拓展知識，基礎知識以教材及大綱的規定內容為主，拓展知識以拓展學生的綜合素養和學術視野為目的，選取國內優秀文獻及最新技術發展內容供學生自學。2）實踐應用。這一階段應用前面的理論內容進行實踐活動，測量實驗、零件精度標注、精度設計等內容。教師提供與課程相關的選題供學生選擇，也可以由學生提出課題經教研室審查。按預期的學習成果，該階段學生需完成數個選題，在每個選題下細化教學目標、教學內容、實現途徑和項目實驗等。

在教材內容的選取上除基本征訂教材外，應向學生推薦更多國內外優秀文獻供學生參考，以此拓展學生的學術視野；在實踐教學中，多引入一些先進測量儀器供學生使用，如三坐標測量機，供學生學習基礎知識的前提下盡早接觸課程相關的前沿技術；此外，還可以引入一些實際案例和工程項目。

2.3 教學方式改進

運用先進的線上教學平臺，如中國MOOC、雨課堂等可以組織形式多樣的教學活動，如學術報告課、項目指導課、討論課、設計課。不同的教學內容采用不同的教學形式，如理論課可以采用講述與學術報告結合，可以先講述再討論的形式；也可以采用翻轉課堂，引導學生對一些簡單知識進行線上學習的方式；對應用類課程，可以組織學生進行討論、輔導課、設計課，每個選題由3～5名學生形成一個小組，各小組在小組內部進行分工，查閱資料，參與設計及討論，最后形成課程或項目書。通過這些措施，可以提高學生的興趣，培養學生的實踐操作能力和應用能力，真正做到了融會貫通、學以致用。教學活動的設計在經過第一輪實踐時，需實時跟蹤其階段成果，及時發現內容或計劃的不合理或有待改善之處，因此在進行教學選題或內容設置時應具有備選或調整方案，以應對出現的狀況。

2.4 評價機制完善

OBE理念評價體系注重學習成果的體現，需要用多元的評價方式來檢驗學生的學習效果。多元評價即用多種方法來評價學生的學習過程和結果，因此評價機制應采用過程性考核與結果性考核相結合的方式，如階段性學習中，應用與實踐類教學內容應采用過程性考核，通過學習態度、作業、報告、思維導圖、選題完成情況來綜合評價，對理論知識情況的掌握可以采用結果性考核，如小測驗、期末考試等方式。最終評定成績由小組成績和個人成績兩部分組成，個人成績表現為結果性考核，小組成績則以過程性考核為主。同時在過程考核中對學生學習的主動性、思辨能力、實踐創新能力應給予鼓勵性加分，以促進學生發現自我價值、發揮潛能，進一步激發學生學習的積極性和主動性，學習成果評價規則如圖3所示。

圖3 學習成果評價規則

3 項目實施成果

該項目方案確定后，課題組針對互換性課程的教學方法、教學內容及考核方式都進行了調整，建立了中國MOOC平臺上的SPOC課程、平臺試題庫，確定了基于MOOC或雨課程平臺的課堂管理模式，如圖4所示，并在實驗室配套了三坐標測量機、往復壓縮機模型機、實驗機及關鍵零件的展示窗，通過產學研聯合，與企業合作創建了用于學生實驗、實訓的基地，在我校機械學院2018級的機械設計制造及自動化、機械電子工程及汽車學院的車輛工程專業的互換性課題中得以實施，經過1 a的實踐，該課程的結業成績顯著提高。通過課程改革，一些學生以思維導圖的方式建構了課程知識體系，對課程知識進行了內化，對精度設計應用的掌握得心應手。

圖4 線上課程管理

4 結論

借助于多種線上教學平臺資源，以OBE理念為導向，對互換性課程的教學模式進行的一系列改革，經過2個學期的實踐，初步取得一定的成果和經驗：

1）OBE導向促進了教學目標的具體化、成果化，促進了教學方法的改革和創新；

2）混合式教學方式的應用為OBE導向的教學改革的實現提供了多種教學資源和教學工具，為OBE工程教育改革的順利實施奠定了技術基礎；

3）OBE導向的教學改革需要以學生的學習成果評價教學方法，從而促進教學改革的進一步優化。