新工科背景下以OBE为导向的课程持续改进模式探索

胡向东

摘要：“新工科”改革对人才培养理念和课程教学模式提出了新挑战。针对课程学习效果和工程实践创新能力提升问题，以OBE理念为导向，围绕课程优质教学资源建设模式、“以学生为中心”的互动式课堂教学模式、基于PBL的“学思交融”学习模式，以及强调过程性学习的课程考核激励模式等进行综合改革，加强人才培养质量过程化形成机制探索；实践结果证实了本文提出的以OBE为导向的课程持续改进模式的有效性，为新工科背景下高效提升人才培养质量提供了一条值得借鉴的可行途径。

关键词：新工科；OBE；课程；改革；创新

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）29-0134-04

一、引言

在复杂的国际形势和新的国际竞争压力下，“智能制造”、“互联网+”等国家发展战略的及时提出和实施，正推动着经济社会快速发展和产业升级，用人单位对人才综合素质与实践创新能力也提出了更高要求。作为以人才培养为核心职能的高校，在强调产出（Outcomes-Based Education，OBE）和“新工科”改革以适应新需求的大背景下，如何基于课程这个人才培养的基本单元，突出需求牵引，实现课程的综合改革和持续改进以有效提升人才培养质量成为当前各高校普遍面临的突出问题。

本文结合我校人才培养实际，以国家级精品课程“传感器与自动检测技术”等为实验对象，以提升自动化与电气工程类专业学生的课程学习效果和工程实践创新能力为目标，瞄准当前影响和制约本类人才培养质量的关键问题和薄弱环节，以OBE理念所强调的教学产出导向，主要围绕课程优质教学资源建设模式、“以学生为中心”的互动式课堂教学模式、基于PBL（Problem-Based Learning）的“学思交融”学习模式，以及强调过程性学习的课程考核激励模式等进行综合改革与建设，加强新工科背景下人才培养质量的过程化形成机制探索与实践；前后经历了“提炼突出问题-解决方案-建设与实践-总结、融合创新与完善”的探索过程，将提炼的实践经验和研究成果再应用于教学实践，有效提升了本类专业的人才培养质量。不仅所培养的学生在课程学习效果方面取得进步，还在课外科技竞赛与创新活动等方面表现优异；特别是基于学生在校的综合素质提升与扎实的专业知识与能力训练，表现出良好的发展潜力，涌现出个人职业发展进步快速、自主创业成效显著等典型事例。

二、国内外相关研究综述

基于国际竞争新形势、国家战略发展新需求、立德树人新要求，针对我国的工程教育不久前提出了“新工科”的改革方向，其基本内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才[1]，从而更好地适应我国经济社会发展对高素质创新型工程技术人才不断变化的新需求，归根结底，就是社会广泛关注的人才培养质量话题。

新工科本质上是服务国家战略发展新需求、构筑国际竞争新优势和落实立德树人新要求的需要；重点任务是重构人才知识体系、重塑人才培养质量观、创新教学方式与技术、强化实践创新创业能力、完善创新创业人才培养模式、加强技术转移与成果转化[1]。

尽管“新工科”提出不久，但在提高人才培养质量的教学实践中，我国各高校开展了多角度的工程教育人才培养模式探索，特别是“卓越工程师人才培养计划”、“工程教育专业认证”等，强化课程教学质量提升是其基本实现途径之一。

文献[2]针对当前我国教育发展面临的困境，认为我国高校应实现四大转变：一是树立成果导向教育理念，由“重投入”向“重产出”转变；二是建立持续评估机制，由“重外部监管”向“重内部驱动”转变；三是探寻教学方法的多样化，由“以教为中心”向“以学为中心”转变；四是加强师生交流互动，由“单一主体参与”向“多元主体参与”转变。

文献[3]认为OBE模式的理念适应了工程应用型人才培养的要求，有利于提高人才培养的质量。OBE模式下的工程教育课程体系生成机制遵循“利益相关者导向”，单门课程目标与培养目标有着紧密联系，注重知识、能力与素质的一体化，在课程评价中更关注对学生能力与素质的评价。文献[4]立足“互联网+”时代人才培养需求，以OBE理念与建设性后现代哲学为指导，综合运用解释结构模型等方法，构建了基于OBE理念的在线开放课程资源结构模型，并在实践中加以应用。文献[5]在基于OBE的嵌入式测控技术课程群建设与教学改革中，以省级精品课程“单片机与接口技术”为基础，以省级优质课程的建設为“点”来带动课程群建设的“面”。在课程内容、课程建设、课程资源特色等方面进行了研究与改革，特别在项目化教学案例上进行了重点设计。文献[6]把OBE的理念引入到《web编程基础》课程的教学环节中，通过以学习目标为立足点，将知识点划分为不同等级的目标，让学生通过自主、协作、实践等方式分级实现目标，教师再针对出现的问题具体辅导，提高了工程型人才培养的质量。文献[7]以成果导向教育为指导，对现代项目管理课程的授课现状进行分析并提出改进的方案。

文献[8]认为学校发展之道成千上万，但根本还在课程与教学，因此，要切实抓好课程与教学工作，以促进学校发展，具体可以从改进对象和改进主体层面进行课程改进，同时还应建立健全评价机制，以“课程改进—教学跟进”为抓手，切实推进学校发展。文献[9]在研究成效为本教学法的基本原理基础上，通过对企业和学生的调研获取了自动化专业学生的核心能力需求，结合3P模型，建立了基于PLC控制器的纵向课程群体系，提出了课程结构、课程间的内在联系、预期成果及考核方式等内容，以统一的控制器平台、由浅入深的渐进内容、多样的成果考核方式为特点，为自动化专业的专业课程体系提出了新的模式。文献[10]针对“误差理论与数据处理”课程中存在的问题，基于成果导向教育的理念，确立了以“能力”培养的课程建设目标，提出了以学习结果反向设计教学过程的思路，并在理论教学、实践教学及考核模式等方面进行了相应改革。

文献[11]面向卓越工程师的培养，分析和研究相应的课程体系和教学内容改革。首先分析课程体系的价值取向，其次研究课程体系应采用的结构形式，最后系统地探讨课程体系的整合与重组，以期为“卓越计划”参与高校进行参与专业课程体系和教学内容的改革提供借鉴和参考，为卓越工程师的成功培养奠定基础。如文献[12]分析当前仪器仪表产业人才需求及学校特色，针对传感器技术课程制定课程层面“学习产出”，设计一体化课程，建立课程与培养目标之间的匹配矩阵，配以适应的基于CDIO的教学策略，实现预期的“学习产出”。最后，通过评估“学习产出”，考查学生知识掌握、能力培养以及态度养成的情况，从而进一步完善教学。文献[13]针对理工科研究生教学的特点，提出了研讨式课程改进型“五步”教学方法，弱化了学生的资料搜集过程与分组讨论，强化了教师对研讨内容的把握与过程的控制，并增加了动手实验环节，与研讨内容相对应。从课前的阅读，到课堂上的讲解和研讨，到课后的动手实验，三个阶段相互配合，促使学生深入思考和理解，从而达到研讨式课程的教学目的。

这些教学研究与实践从教育理念、培养目标和课程平台等角度为新工科的教育改革提供了注解，但新的探索永无止境。

三、以OBE为导向的课程持续改进模式构建

为了回答在我国高等教育目前普遍面临人才培养质量提升任务的背景下，如何从人才培养质量过程化形成机制角度找到一条高效可行的途径问题，本文以提升自动化与电气工程类专业人才培养质量为目标，基于OBE的教育理念，在探索多维融合创新课程建设质量提升模式过程中，紧紧抓住课程这个实施人才培养的基本单元和形成人才培养质量的核心要素，主要围绕“学生学什么？”（课程优质教学资源建设问题），“教师怎么教？”（课程教学效果提升问题），“学生如何学？”（课程学习效率提升问题），以及“从管理的角度如何激励学生？”（课程学习动力调动问题）四个关键方面提出了解决教育教学问题的方法与路径。

（一）基于科研转化教学和教学改革研究的融合，解决课程优质教学资源建设模式构建问题

课程和教材是学生赖依学习的基本资源，是决定人才培养质量的核心要素。通过多年的教学实践探索，依托所承担教改和科研课题等成果积累，优化更新课程和教材内容体系，基于总结、提炼和融合创新固化成课程或教材等教学资源，逐步形成融合科研转化教学和教学改革研究的课程优质教学资源建设模式，已建成“传感器与自动检测技术”国家级精品课程、《传感器与检测技术》国家级“十二五”规划教材、《物联网安全-理论与技术》特色教材等一批优质教学资源，不仅服务于本校人才培養，还被国内百余所高校选用和千余名教师共享，表现出良好的示范辐射效应。

（二）基于以学生为中心的互动式课程教学模式的构建，解决课程教学效果提升问题

基于对不同教学模式的效果比较研究，发现强化学习主体地位的沉浸式教学是提升课程教学效果的最佳模式；改革传统课堂以教师讲授为主的教学模式，构建以学生为中心的互动式课程教学模式，教师作为课程学习的引领者和指导者，通过教学导引、问答互动、翻转课堂、疑问解答、课外实践等途径，强化学生的教学活动主体地位，加深其对知识的理解和内化，进而提升课程教学效果。

（三）基于PBL的“学思交融”课程学习模式构建，解决课程学习效率提升问题

“学而不思则罔，思而不学则殆”。通过课前的问题导引、课中的交流与微思考、课后的学习拓展与探究式研讨和复杂工程问题实践等途径，构建起基于PBL（问题导向）的“学思交融”学习模式，强化对学生工程思维能力的训练，高效率培养学生善思、质疑、求解的基本创新能力与素质。

（四）基于强调过程的课程学习考核激励模式的构建，解决学生对课程的学习动力调动问题

基于对课堂教学环节和质量影响要素的分解，从考勤、听课状态、问答互动表现、现场测验、文献综述报告、课后作业、在线资源学习、期末考试、课外科技竞赛等环节综合评价，形成强调过程的课程学习考核激励模式，有效改变部分学生不重视平时学习的不良习惯，调动学生对学习过程的参与热情，进而提升学习质量。

四、实践与应用

本文以OBE理念为导向，围绕构建基于教学改革研究和科研转化教学的课程优质教学资源建设模式、“以学生为中心”的互动式课堂教学模式、基于PBL的“学思交融”学习模式、强调过程的学习考核激励模式为基本内容，探索人才培养质量的过程化形成机制。经过多年的持续完善、教学实践与应用，已取得多项教学实践成果。

（一）在校内的应用

本文以面向自动化与电气工程类专业的“传感器与自动检测技术”等课程为实验对象，建成了“传感器与自动检测技术”国家级精品课程、《传感器与检测技术》“十二五”普通高等教育本科国家级规划特色教材，将所建立的课程优质教学资源服务于自动化、测控技术与仪器、物联网工程等专业的人才培养，并在教学实践中应用“以学生为中心”的互动式课堂教学模式、基于PBL的“学思交融”学习模式，以及强调过程性学习的课程考核激励模式，学生的学习面貌和平时学习表现较以往有明显进步，课堂上认真听课、主动回答问题、与教师进行有效互动的比例得到很大提高，甚至出现问题抢答等以前较少见的现象，学生平时学习的主动性和参与积极性得到很好的调动，有效提升了学生的课程学习效果和人才培养质量，不仅学生的课程学习通过率和平均成绩得到了提高（如自从2015上学期全面引入新的课程模式后，传感器与自动检测技术课程平均成绩和通过率分别较之前提高5.4分和8.6%，如表1所示），而且基于课程学习打下的良好专业知识基础与问题求解能力，在课外科技竞赛等实践活动、创新创业活动和毕业后的职业发展中表现突出，涌现出一些典型事例。

（二）对其他高校的影响和辐射

基于教学改革研究和科研转化教学的课程优质教学资源建设模式和基于PBL的“学思交融”学习模式已通过教材建设的途径固化于《传感器与检测技术》国家级规划特色教材的内容之中，为选用高校的教学实践提供便利；“以学生为中心”的互动式课堂教学模式、强调过程的学习考核激励模式通过课程教案、授课计划和课程教学资源等途径为其他高校所共享。如主编的《传感器与检测技术》国家级规划教材已先后被国内百余所高校选用；该课程数字化教学资源已被全国高校的1000余名教师下载共享；另有多位外校教师专程到本校交流学习课程教学经验。以课程和教材等为载体，将本文有效地辐射到国内多所高校和众多教师，对国内相关专业的人才培养产生了积极影响。

五、结论

新工科呼唤我国高等工程教育的新思路，为了有效对接产业发展对工程类人才不断升级的新需求，本文从影响人才培养质量的关键因素和人才培养质量过程性形成机制的角度，基于强调产出的OBE理念，主要从课程优质教学资源建设模式、课堂教学模式、学习模式、课程考核激励模式四个维度，探索构建了新工科背景下人才培养质量过程化形成机制，涉及课程资源、教师、学生和教学管理“四位一体”的融合联动；经初步实践证明，能够有效提升课程教学效果，为保障和提升人才培养质量寻求到一条高效可行的途径。

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