基于OBE理念的“應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

［摘 要］ 課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)以東莞理工學(xué)院工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)“應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程為例，從教學(xué)目標(biāo)的制定、教學(xué)設(shè)計(jì)、達(dá)成度分析等三方面總結(jié)在OBE理念指導(dǎo)下的教學(xué)改革探索與實(shí)踐。在教學(xué)目標(biāo)制定方面，按照OBE逆向思維的方式構(gòu)建了“人才培養(yǎng)目標(biāo)—畢業(yè)要求—支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)—課程教學(xué)目標(biāo)”的完整路徑。在教學(xué)設(shè)計(jì)方面，圍繞教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)探索問(wèn)題導(dǎo)向式教學(xué)，提出了具有課程特色的“問(wèn)題—方法—工具”教學(xué)實(shí)施方法。最后，達(dá)成度分析作為教學(xué)改革實(shí)踐效果的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)，給后續(xù)深化教學(xué)改革指明了方向。

［關(guān)鍵詞］ 成果導(dǎo)向式教育；應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)；問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)；達(dá)成度分析

［基金項(xiàng)目］ 2022年度東莞理工學(xué)院校級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目“‘應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)’線下一流課程建設(shè)”（教務(wù)〔2023〕14號(hào)202202034）；2020年度廣東省高等教育教學(xué)改革立項(xiàng)項(xiàng)目“東莞理工學(xué)院先進(jìn)制造學(xué)院（長(zhǎng)安）校企合作課程建設(shè)改革與實(shí)踐”（粵教高函〔2020〕20號(hào)）；2018年度東莞理工學(xué)院博士科研啟動(dòng)項(xiàng)目“基于非監(jiān)督式深度學(xué)習(xí)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械異常檢測(cè)”（GC300502-46）；2023年度東莞理工學(xué)院課程思政示范項(xiàng)目“工業(yè)工程課程思政示范專(zhuān)業(yè)建設(shè)”（教務(wù)通〔2024〕33號(hào)）

［作者簡(jiǎn)介］ 張良偉（1987—），男，安徽馬鞍山人，工學(xué)博士，東莞理工學(xué)院工業(yè)工程系副教授，碩士生導(dǎo)師（通信作者），主要從事故障檢測(cè)研究；張智聰（1980—），男，廣東東莞人，工學(xué)博士，東莞理工學(xué)院工業(yè)工程系教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事運(yùn)籌優(yōu)化研究；趙 容（1991—），女，湖南湘潭人，管理學(xué)博士，東莞理工學(xué)院工業(yè)工程系講師，主要從事工業(yè)工程研究。

［中圖分類(lèi)號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）19-0113-04 ［收稿日期］ 2022-06-06

成果導(dǎo)向式教育（Outcome-Based Education，簡(jiǎn)稱(chēng)OBE）又被稱(chēng)作學(xué)習(xí)產(chǎn)出式教育，是一種“以學(xué)生為本”、運(yùn)用逆向思維方式，從學(xué)習(xí)成果出發(fā)構(gòu)建課程體系的教育理念［1］。該理念起源于20世紀(jì)80年代美國(guó)等西方國(guó)家的基礎(chǔ)教育改革，遵循“以學(xué)定教”，與傳統(tǒng)的以教科書(shū)或教師經(jīng)驗(yàn)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)教育的過(guò)程形成了鮮明的對(duì)比［2］。OBE理念要求教育者對(duì)學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)達(dá)到的能力及水平有清楚的構(gòu)想，然后尋求設(shè)計(jì)適宜的課程體系來(lái)保證學(xué)生達(dá)到這些預(yù)期目標(biāo)。

作為教育部第一批“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”實(shí)施高校（2010年獲批）［3］，東莞理工學(xué)院始終堅(jiān)持以O(shè)BE工程教育理念為指導(dǎo)、以區(qū)域產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向、以卓越價(jià)值觀為引領(lǐng)，探索和實(shí)踐課程教學(xué)改革。“應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)”是東莞理工學(xué)院工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)必修課程，也是我國(guó)普通高校本科專(zhuān)業(yè)類(lèi)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中明確列出的工業(yè)工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之一。該課程主要培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)收集、整理與展示、分析與解釋?zhuān)瑥臄?shù)據(jù)中得出結(jié)論并進(jìn)行有效決策的能力，對(duì)工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的后續(xù)課程（如“質(zhì)量控制”與“質(zhì)量管理”）及社會(huì)實(shí)踐有著強(qiáng)有力的支撐作用。

工業(yè)工程是一門(mén)對(duì)數(shù)據(jù)科學(xué)有較強(qiáng)依存度的專(zhuān)業(yè)。著眼于提高學(xué)生以數(shù)據(jù)為載體，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)理論、知識(shí)和工具解決工業(yè)與服務(wù)系統(tǒng)中管理與工程問(wèn)題的能力，本專(zhuān)業(yè)“應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)潛心改變傳統(tǒng)的“以教定學(xué)”模式，在OBE理念的指導(dǎo)下進(jìn)行課程教學(xué)改革探索和實(shí)踐。在近幾年的教學(xué)改革實(shí)踐過(guò)程中，受到了學(xué)生的廣泛好評(píng)（學(xué)生評(píng)教連續(xù)四輪次位列學(xué)院前三名）。以下將從本專(zhuān)業(yè)“應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程教學(xué)目標(biāo)的制定、課程教學(xué)設(shè)計(jì)、達(dá)成度分析等三方面進(jìn)行歸納和總結(jié)。

一、OBE理念下“應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程教學(xué)目標(biāo)制定

按照OBE理念的逆向設(shè)計(jì)思想，課程教學(xué)目標(biāo)的制定應(yīng)源自并服從于專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。圖1展示了基于OBE理念的人才培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)定及教學(xué)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)體系。充分考慮國(guó)家、社會(huì)及教育發(fā)展需要；行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及職場(chǎng)需求；學(xué)生發(fā)展及家長(zhǎng)、校友期望；學(xué)校定位及發(fā)展目標(biāo)［4］等因素后，東莞理工學(xué)院制定了工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)：能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、管理科學(xué)和工程基礎(chǔ)知識(shí)及工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)，分析和解決生產(chǎn)、物流、經(jīng)營(yíng)管理領(lǐng)域的復(fù)雜問(wèn)題，成為技術(shù)骨干或管理人才；具有人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感和職業(yè)道德，具有效率、質(zhì)量、成本意識(shí)，在實(shí)踐中理解并遵守本行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和政策法規(guī)；具有交流溝通能力和一定的國(guó)際視野，能融入多學(xué)科團(tuán)隊(duì)并發(fā)揮有效作用；具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力，能夠適應(yīng)技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展需求。

為實(shí)現(xiàn)上述人才培養(yǎng)目標(biāo)，東莞理工學(xué)院為工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)制定了包括工程知識(shí)、問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)、研究、使用現(xiàn)代工具等共12個(gè)方面的畢業(yè)要求。結(jié)合“應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程本身的屬性，課程團(tuán)隊(duì)從以上畢業(yè)要求中識(shí)別出本課程可以支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)：（1）能將數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)及專(zhuān)業(yè)知識(shí)用于工程問(wèn)題的表述；（2）能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋?zhuān)⑼ㄟ^(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論；（3）能夠選擇與使用恰當(dāng)?shù)膬x器設(shè)備、信息資源、工程工具和專(zhuān)業(yè)模擬軟件，對(duì)復(fù)雜工業(yè)工程問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算與設(shè)計(jì)。

對(duì)應(yīng)“應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程可以支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，課程團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步制定了以下三個(gè)課程目標(biāo)：（1）理解統(tǒng)計(jì)理論能夠解決的問(wèn)題，以及解決問(wèn)題的思路、方法與工具；能夠綜合運(yùn)用統(tǒng)計(jì)理論及工程領(lǐng)域知識(shí)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析和表述；了解統(tǒng)計(jì)學(xué)典型的應(yīng)用領(lǐng)域和一些應(yīng)用案例，并可將其應(yīng)用到其他相關(guān)問(wèn)題中。（2）掌握統(tǒng)計(jì)學(xué)調(diào)查研究基本方法，能夠合理運(yùn)用統(tǒng)計(jì)工具開(kāi)展本學(xué)科領(lǐng)域研究；掌握統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，理解統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本原理，掌握統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)收集、整理、分析及解釋分析結(jié)果等方法；在閱讀調(diào)研報(bào)告或期刊文章時(shí)能夠準(zhǔn)確把握相應(yīng)統(tǒng)計(jì)分析部分傳遞的信息，批判性地看待統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果；培養(yǎng)學(xué)生具有主動(dòng)參與、積極進(jìn)取、崇尚科學(xué)、探究科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度和思想意識(shí)。（3）運(yùn)用Excel工具解決常見(jiàn)的描述性統(tǒng)計(jì)和推斷性統(tǒng)計(jì)問(wèn)題；養(yǎng)成理論聯(lián)系實(shí)際、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真細(xì)致、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和職業(yè)道德。

二、OBE理念下“應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程的教學(xué)設(shè)計(jì)

如上所述，本課程教學(xué)目標(biāo)可簡(jiǎn)單歸納為問(wèn)題、方法和工具三方面。據(jù)此，課程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了課程教學(xué)實(shí)施相關(guān)的設(shè)計(jì)。首先，為提高學(xué)生對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)可以解決哪些問(wèn)題的認(rèn)知，以及正確描述本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)采用了問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)模式，鍛煉學(xué)生自主定義和分析問(wèn)題的能力［5］，讓學(xué)生在腦海中逐漸構(gòu)建“問(wèn)題—方法—工具”之間的鏈接。同時(shí)，結(jié)合本專(zhuān)業(yè)研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了大量生產(chǎn)實(shí)際和服務(wù)運(yùn)作中的案例，提高學(xué)生對(duì)待解決問(wèn)題的接納度，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)同感。

其次，針對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中大量理論知識(shí)和方法的教學(xué)，團(tuán)隊(duì)采用了“傳遞—接受”式教學(xué)模式。該模式以傳授系統(tǒng)知識(shí)、培養(yǎng)基本技能為目標(biāo)。在具體實(shí)踐中，教師通常在課前拋出問(wèn)題，給予學(xué)生足夠的時(shí)間查閱資料、思考和討論；經(jīng)教師適當(dāng)引導(dǎo)，學(xué)生自主探究解決問(wèn)題的方法，接著在課堂上引出教學(xué)內(nèi)容，逐步展開(kāi)教學(xué)；再輔以練習(xí)鞏固和復(fù)習(xí)加深對(duì)知識(shí)的理解；最后利用統(tǒng)計(jì)工具實(shí)踐對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)。該模式注重學(xué)生的獨(dú)立活動(dòng)，側(cè)重于對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，也可以加深學(xué)生對(duì)統(tǒng)計(jì)方法適用場(chǎng)景的理解。

最后，針對(duì)統(tǒng)計(jì)工具的選用方面，團(tuán)隊(duì)對(duì)授課對(duì)象進(jìn)行了周密的學(xué)情分析，最終確定選用Excel數(shù)據(jù)分析包進(jìn)行教學(xué)。利用簡(jiǎn)單工具進(jìn)行應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)踐優(yōu)劣兼具，但經(jīng)過(guò)幾輪次的課程教學(xué)，我們發(fā)現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)顯著勝于劣勢(shì)。具體來(lái)講，選擇簡(jiǎn)單的工具提高了學(xué)生的參與度，更易形成“知識(shí)”與“技能”的雙向協(xié)同教育。課程團(tuán)隊(duì)利用Excel設(shè)計(jì)了九個(gè)與本專(zhuān)業(yè)研究對(duì)象相關(guān)的課堂演示及課后作業(yè)案例，包括：分布數(shù)列、描述性統(tǒng)計(jì)、概率分布的計(jì)算、參數(shù)估計(jì)、樣本容量的確定、單總體均值假設(shè)檢驗(yàn)、雙總體均值差假設(shè)檢驗(yàn)、方差分析、相關(guān)分析與線性回歸。經(jīng)調(diào)查，利用Excel簡(jiǎn)單工具做統(tǒng)計(jì)，可快速提高學(xué)生的收獲感，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

通過(guò)上述教學(xué)設(shè)計(jì)，可以鍛煉學(xué)生自主定義和分析問(wèn)題的能力，更易于學(xué)生掌握統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論和知識(shí)，提高其利用簡(jiǎn)單工具解決統(tǒng)計(jì)相關(guān)問(wèn)題的能力。我們尊重“遺忘是人類(lèi)社會(huì)的自然規(guī)律”這一規(guī)律，但本課程的教學(xué)設(shè)計(jì)理念是讓學(xué)生在今后遇到類(lèi)似問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)查閱練習(xí)題快速“撿起”遺忘的知識(shí)，快速選擇合適的方法和簡(jiǎn)單工具解決問(wèn)題，有助于前述基于OBE理念下制定的課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

三、“應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程教學(xué)評(píng)價(jià)——達(dá)成度分析

為衡量“應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)制定了課程目標(biāo)與評(píng)價(jià)依據(jù)相關(guān)聯(lián)的課程考核方式，如表1所示。該課程主要通過(guò)作業(yè)、考試兩種手段對(duì)課程目標(biāo)的達(dá)成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)［6］。課后作業(yè)即上節(jié)所述針對(duì)不同章節(jié)設(shè)計(jì)的利用Excel完成的課后實(shí)踐作業(yè)，每次作業(yè)均按照與課程目標(biāo)的關(guān)聯(lián)程度進(jìn)行一定比例的劃分。考試以閉卷卷面成績(jī)?yōu)橐罁?jù)，各題分?jǐn)?shù)也與不同的課程目標(biāo)按照一定的比例進(jìn)行了劃分。為了減少期末考試的比重，增加過(guò)程性考核，課程團(tuán)隊(duì)按照40%、60%的比例分別設(shè)置了課后作業(yè)和期末考試在整體達(dá)成度分析中的占比。

以東莞理工學(xué)院2021—2022學(xué)年第一學(xué)期“應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)”課程為例，介紹其在上述課程考核方式下的達(dá)成度分析情況。該課程共有67名學(xué)生，其中65名為初修，2名為重修。根據(jù)OBE理念定義的三個(gè)課程目標(biāo)達(dá)成度分析呈現(xiàn)如圖2。課程目標(biāo)1、2、3的達(dá)成度均值分別為0.81、0.69、0.87，如圖中實(shí)線所示。圖中虛線代表系統(tǒng)默認(rèn)的0.65及格線。圖3展示了總成績(jī)（均值為76.63）及其直方圖，以及課程目標(biāo)的平均達(dá)成度。

從圖2和圖3可以看出，本輪次課程預(yù)設(shè)的三個(gè)課程目標(biāo)均已達(dá)到系統(tǒng)自定義的達(dá)成度最低要求。其中，課程目標(biāo)3（運(yùn)用工具解決問(wèn)題的能力）取得了最高的達(dá)成度，這與課程團(tuán)隊(duì)最初的教學(xué)設(shè)計(jì)相符，即更加側(cè)重于學(xué)生使用簡(jiǎn)單工具完成統(tǒng)計(jì)的能力培養(yǎng)。課程目標(biāo)1（定義和分析問(wèn)題的能力）的整體達(dá)成度尚可，個(gè)別學(xué)生在此項(xiàng)上的得分與及格線有著顯著偏離，可為其提供有針對(duì)性的個(gè)性化指導(dǎo)。課程目標(biāo)2（掌握統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和方法）的達(dá)成度并不理想，這也給我們進(jìn)一步深化課程教學(xué)改革提供了方向。在OBE教育理念指導(dǎo)下，達(dá)成度分析給出了評(píng)價(jià)預(yù)設(shè)目標(biāo)完成情況的基準(zhǔn)。同時(shí)，為我們構(gòu)建持續(xù)改進(jìn)的教學(xué)改革探索與實(shí)踐提供了方向。

參考文獻(xiàn)

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Exploration and Practice of Teaching Reform of Applied Statistics Course Based on the OBE Concept

ZHANG Liang-wei， ZHANG Zhi-cong， ZHAO Rong

（Department of Industrial Engineering， Dongguan University of Technology， Dongguan， Guangdong 523808， China）

Abstract： Taking the Industrial Engineering major at Dongguan University of Technology as an example， the team summarized the exploration and practice of teaching reform of Applied Statistics course under the guidance of the OBE concept in three aspects： formulation of teaching objectives， teaching design and achievement analysis. In terms of the formulation of teaching objectives， the team has constructed a complete path of “talent training objectives-graduation requirements-supporting graduation requirements index points-course teaching objectives” according to the OBE reverse thinking approach. In terms of teaching design， the team explored problem-oriented teaching around the realization of teaching objectives and proposed a “problem-method-tool” teaching implementation method with course characteristics. Finally， the achievement analysis serves as a benchmark for evaluating the effectiveness of the teaching reform， and provides a direction for further teaching reform.

Key words： outcome-based education; Applied Statistics; problem-oriented teaching; achievement degree analysis