新工科背景下OBE實踐教學模式探討
——以“電氣控制技術”課程為例

張瑞祥，張 瑋，鐘 嘯，王新軍

（火箭軍工程大學 作戰保障學院，陜西 西安 710025）

引言

2017年，教育部在工程教育領域啟動開展新工科教學改革，其內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承創新、交叉融合為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才，核心定位是人才質量［1］。不同于以往的人才標準，新工科人才主要體現在以下兩個方面：一是具備現代化人才素養，包括基本的理論素養、一定的計算機應用能力、較強的數理計算能力等。二是以市場為導向，培育符合市場發展需要的人才。與地方高校不同，軍隊院校課程教學直接瞄準部隊的任職崗位，因此借鑒地方高校新工科人才培養的思路，以部隊的作戰任務需求為導向，培養具備全面素養的人才，對提升部隊戰斗力起到重要支撐作用。這也與習近平主席所倡導的新時代軍事教育方針即為強國興軍服務，立德樹人、為戰育人，培養德才兼備的高素質、專業化新型軍事人才高度一致。

20世紀90年代，美國著名教育學家Spady在其著作《以成果為本的教育：爭議和答案》中首次提出OBE教學理念，即OBE（Outcome-Based Education）成果導向，這種理念強調教育系統的一切要素都要圍繞學生在學習結束時確保能實現所期望的學習成果來組織［2］，包括以下幾個問題：我們想讓學生取得的學習成果是什么？如何有效地幫助學生取得這些學習成果？如何判斷學生已經取得了這些學習成果［2-4］？因而，在新工科背景下探索運用OBE教學理念，以學生崗位任職能力為牽引，固化實踐教學模式，對提高學生培養質量、滿足部隊用人需求具有重要的現實意義。

好的理念需要融入恰當的教學方法來支撐和實現。項目教學就是一種以實踐為導向、以教師為指導、以學生為主體的教學方法。它完美地回答了OBE教學的三個問題：想讓學生取得的學習成果是教學目標；有效地幫助學生取得這些學習成果是項目過程；判斷學生是否已經取得這些學習成果是項目考核。通過完成預設項目過程，學生可以掌握構建在項目上的知識、技能，實現情感、態度和價值觀的塑造。具體做法是：按照OBE教學理念，對照人才培養目標，從人才培養目標的不同維度細分教學要求；將教學要求與項目知識點粘貼、重構，設計出合理的教學項目；通過項目實踐最大限度激發學生的學習積極性，有力地支撐學生能力素質的提升。

一、傳統實踐教學環節的弊端

“電氣控制技術”是我校電力工程及其自動化專業的專業基礎課，涉及電工學、電機學、計算機基礎等多門先修內容，是一門理論與實際結合很緊密的綜合性課程，同時又是后續專業課的先導。在課程實踐教學中長期沿用的傳統教學模式存在以下幾點不足。

（一）實踐內容不科學

實踐內容不科學主要體現在：一是實踐項目以電氣控制線路和可編程控制器的演示和驗證性實踐為主，缺少對學生自主性、創新性能力的培養內容。二是實驗項目設置單一、知識點相互割裂，缺少體系化教學設計，對人才培養支撐作用弱。三是實踐項目與任職能力要求脫節，不能很好地錨定崗位需求。畢業學生普遍反映面對工程問題時缺乏思路和方法，解決實際問題的能力與信心不足。表1中展示了傳統教學模式下課程實踐內容及學生在教學完成后具備的能力素質。

表1 傳統教學模式下課程實踐內容及能力素質要求

（二）教學手段單一

傳統實踐教學模式是按照教師課前講授實踐原理、操作過程及注意事項，學生按照指導書“按部就班”地完成實踐過程。在整個過程中實踐的內容從方案設計、人員分工到實施步驟等環節對學生是封閉的，因而他們的態度通常是被動的、依賴的，具體表現就是課前不預習，實踐中“依葫蘆畫瓢”走過場應付了事，學習效果自然大打折扣。

（三）考核手段單一

傳統實踐教學模式注重從報告和數據結果中反映學生的實踐效果，考核手段單一，缺乏對實踐全過程的有效監控，設計報告雷同情況嚴重，成績難以評定，客觀上限制了學生的主動性和創造性，影響教學效果。

二、“電氣控制技術”課程OBE實踐教學改革

針對“電氣控制技術”課程傳統實踐教學模式的弊端，按照OBE理念，對“電氣控制技術”課程從實踐內容、教學手段和課程考核等方面開展一系列探索和實踐，形成以人才目標為靶向、以項目教學為主體、以過程化考核為補充的一體化實踐教學模式，收到了良好的效果。下面以課程中某型調溫除濕機電氣控制系統升級改造項目為例介紹。

（一）梳理人才目標，構建合理的教學項目

一個合理的項目教學內容應該包括以下幾個要素：一是瞄準崗位需求；二是在項目中盡可能融入設計性、綜合性元素；三是項目設計必須有擴展性，不能單一固化。某型調溫除濕機是學生畢業后承擔技術保障的重要設備，對其開展電氣控制系統的設計改造崗位指向明確。本項目涉及課程中繼電接觸控制設計、可編程控制系統的軟硬件設計、通信與上位機開發等教學重點，同時還需要綜合運用電機學、制冷原理與設備、自動控制原理等其他學科知識。項目內容有多種不同實現路徑，例如電氣互鎖環節可以由繼電器常閉觸點互相串接實現，也可以通過PLC軟件設計互鎖；同樣的控制邏輯有些小組使用順序指令實現，有些小組使用移位指令和置、復位指令也能完成，具有開放性特征。與傳統實踐教學項目相對照，OBE實踐教學項目在培養學生掌握知識、能力和技能以塑造情感態度和提升價值觀方面效果明顯。表2中展示了調溫除濕機電氣控制系統升級改造項目模塊及在教學完成后學生應具備的能力素質。

表2 調溫除濕機電氣控制系統升級改造項目培養目標

（二）以學生為主體，引導自主項目實施

項目實施是課程教學最主要的步驟，這一過程中教師從組織者和實施者的角色變為引導者。包括以下幾個階段：第一階段是項目準備。學生在教師指導下查閱資料，分析該型調溫除濕機的工作原理，熟悉繼電接觸式電氣控制系統的工作過程。在此過程中教師應有意識地引導學生發現該型調溫除濕機在電氣控制設計上的缺陷。例如：溫度調節缺少閉環控制、沒有溫濕度顯示、不具備聲光報警功能、不能實現遠距離控制等。在綜合考慮成員的知識水平、協調能力、操作技能等方面因素后，學生自主確定各組人員名單和組長人選。第二階段是方案制定。在組長帶領下各組學生自行組織，經過討論—修改—再討論—再修改反復完善，并對時間節點、任務分配、軟硬件框圖等要素固化。教師注重引導學生圍繞總體設計的可行性和可靠性進行審核，指出其中不合理的部分。這一過程旨在培養和鍛煉學生的方案設計、組織指揮和團隊協作能力。第三階段是項目完成。各組按照設計思路完成硬件接線、軟件編程與系統聯調。這一階段是項目教學的主體內容，是促進理論知識向實驗技能轉化、學習能力向創新能力轉化、人才目標實現的最主要過程。教師在整個過程中是旁觀者和幫助者，只有當學生無法解決問題或面臨重大失誤時才介入指導。這樣通過不斷地發現問題—解決問題，促使學生主動探究，把書本知識與實際應用融會貫通，實現OBE教學目標。

（三）多元考核方式，增加過程性評價

OBE教學理念的落腳點在于檢測學習成果。實踐考核的難點是唯結果論，僅憑實踐報告和實驗結論難以客觀反映不同組別學生的優劣，對同一小組內學生評判時更加難以體現差別。通過探索多元考核方式，并增加過程性評價指標，能較為客觀全面地對學生學習全過程進行多角度評價。課程考核結合項目教學的組織從教師考評、學生自評和互評三個維度采用口試、答辯兩種方式展開［5］。一方面，教師是學習的組織和引導者，在評價體系中占主導地位，應秉持客觀全面、肯定和鼓勵的態度，按照可操作的量化考核點對學生項目教學的過程進行評價打分。評價時注意不僅要關注項目完成結果，還關注學生學習成果的獲得即人才培養目標的完成度。另一方面，學生參與了整個項目教學的全過程，因而他們之間的自評與互評是細化的過程性評價，也是對教師評價的有益補充。引導在小組成員之間圍繞組織能力、交流協作和創新思維開展自評與互評，有助于相互借鑒、取長補短，培養團結意識，塑造積極向上的氛圍。項目教學各要素間關系如圖1所示。

圖1 項目教學各要素間關系

三、改革實踐效果

通過在“電氣控制技術”課程中圍繞“OBE”教學理念開展實踐教學改革，學生得到了更多的實踐機會，動手能力和創新能力有了明顯提高。課后對參與改革實踐的2018至2021級學生開展廣泛的問卷調查，92%的同學反映這種教學方法大幅提高了學習興趣，激發了主動性和參與度；87%的同學反映該教學方法有力促進了崗位任職能力提升；84%同學反映這種教學方法有助于激發創新思維和創造能力，培養了面對實際問題的分析與解決能力，為后續課程學習和畢業設計奠定了良好的基礎。

結語

新工科建設為高校教育教學改革帶來了新的機遇和挑戰。本文對新工科教學背景下如何將OBE教學理念融入軍校專業課程實踐教學模式改革之中進行了有益的探索。具體來說，就是從OBE教學理念強調的幾個問題入手，引入項目教學，通過建構適當的教學項目融入教學培養目標、通過完成項目教學過程實現教學培養目標、通過多元考核和過程評價體系評判教學目標的完成情況。實踐表明，課程教學模式的改革充分調動了學生的積極性和主動性，提高了學生的個人素質和能力，提升了專業人才培養質效。