新工科背景下基于OBE理念的实践教学改革思考

徐丽霞　隋凤利　黄贞益

摘  要：以社会需求作为成果导向的OBE理念引导工程类本科实践教学要着眼于“新工科”，这无疑给工程类本科实践教学提出艰巨的挑战。在以“创新”为核心的新工科背景下，实践教学的改革要从实践平台建设、指导教师和团队建设、课程体系建设和管理机制建设四个方面入手，促进创新型新工科实践平台建设、学科交叉型指导教师和指导团队建设、相互融合和相互促进型课程体系建设，并从管理机制上予以保证。

关键词：新工科;OBE;实践教学;教学改革

中图分类号：G642        文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）02-0123-03

Abstract： The concept of OBE regarding the social needs as the achievement orientation leads the engineering undergraduate practical teaching to focus on the emerging engineering education. This undoubtedly poses a formidable challenge to the practice teaching of engineering undergraduates. In the context of new engineering with "innovation" as the core， the reform of practical teaching should start from four aspects： the construction of a practical platform， the construction of instructors and teams， the construction of a curriculum system， and the construction of management mechanisms. Furthermore， the necessary management mechanism should be built to ensure the above reform.

Keywords： emerging engineering education; OBE; practice teaching; teaching reform

引言

2016年，我国成为《华盛顿协议》下的成员国，与其它成员国之间在工程教育认证专业本科学位形成互认，向工程人才国际化迈出重要一步[1]。以成果为导向的OBE理念是工程教育认证的核心理念，实际需求、教学目标、培养过程、效果评价、过程改进是其五个核心问题[2]。这五个核心问题是通过社会对学生有着什么样的需求，学生要取得什么样的学习成果，老师如何让学生取得这样的学习成果，如何去衡量学生的学习效果并不断改进教学指导手段。OBE理念以社会需求作为成果导向的出发点，进一步突出了本科实践教学的重要性。

“新工科”是教育部为了应对新一轮科技革命和产业变革的挑战，主动服务国家创新驱动发展和“一带一路”、“中国制造2025”、“互联网+”等重大战略实施，加快工程教育改革创新，培养造就一大批多样化、创新型卓越工程科技人才，支撑产业转型升级而提出的[3]。一方面，“新工科”对应于新兴产业，如人工智能、智能制造、机器人、云计算等，也包括传统工科专业的升级改造，具体说就是把数字化与工业制造结合起来;另一方面，“新工科”助推工程教育改革，培养创新人才。因而，“新工科”无疑給本科实践教学提出艰巨的挑战。

一、存在问题

传统的实践教学存在的主要问题是：（1）教学模式与教学平台陈旧，专业分割严重，没有实现学科交叉，不能跟上社会发展的最新需求，无法着陆于新工科建设;（2）教师的专业背景较强，但仅仅局限于专业或学科内部，无法适应当前多学科交叉发展的趋势，更无法满足培养适应新工科发展的技术人才的需求;（3）学校相关管理机制没有建立或尚待完善。这些都制约着以新工科为背景，基于OBE理念的实践教学改革的深入开展。

二、改革方案

新工科建设的基本模式是：（1）面向新兴产业，立足于专业现有基础和专业方向，向专业前沿领域深度发展;（2）面向传统产业，立足于社会需求和科技发展动向，对传统专业进行升级改造。这两个基本模式是“OBE”理念在社会需求方面的一个更高层次的反映，而“创新”是新工科建设的核心。在这样的大背景下，实践教学改革已成必然趋势。

（一）课程体系与实践平台建设的优化

1. 基于生产流程工艺与设备管理的数字化虚拟仿真培训平台建设

数字化虚拟仿真培训平台在本科生实践教学中的基本功能是通过人机交互界面更加直观地观看基于现场模拟的生产工艺流程，及其生产组织、工艺管理，每个工艺环节的设备拆装、工艺调整的人工实现。学生可在教师指导下进行设备参数、工艺参数的设计与调整，完成参数优化并观看虚拟效果。图1所示为安徽工业大学冶金流程虚拟仿真平台中的轧制模块，教师可利用该平台完成生产实习、毕业设计等实践教学环节的设计、教学过程，还可以通过二次开发与新工科进行接口，实现数字化教学。

2. 基于计算机控制系统的实践平台建设

利用计算机和控制系统实现实验设备的工艺参数控制，完成传统手动实验装置到程序控制和参数调整的转变，并进一步构建控制系统程序设计开发模块。这样，平台就具备材料、工艺、控制系统开发的多功能，学生通过这个平台可实现基于性能实现的材料与工艺设计、基于装备功能和工艺实现的程序开发。图2为安徽工业大学重型实验室基于控制系统可进行工艺和功能开发的轧制实验平台，教师可利用这个平台进行控制系统开发、先进材料开发、先进工艺开发。

3. 基于校企合作的共享式大数据分析平台建设

根据专业特点与产学研合作企业共同开发校企共享的大数据分析平台，实现现场产品、生产、工艺、质量等信息的实时数据共享，学生通过平台可以实时学习企业在生产、技术、工艺上的全流程管理，教师可利用平台数据进一步指导学生如何通过数据分析来了解现场的装备、生产流程、工艺实施所处的状态，如何找出企业在管理、生产流程和工艺实施上可能存在的漏洞，并加以有效解决。图3为马钢与安徽工业大学拟共建冶金流程大数据分析平台，专业聘请企业专家与学生分享大数据平台，围绕生产实际问题展开分析、讨论，提升学生分析问题、解决问题的能力。

4. 课程体系与新工科实践平台的有机结合

基于“OBE”理念的课程体系的实施必须面向当前社会的前沿需求，实现与新工科实践平台的有机结合;新工科实践平台既要体现专业特色，更是专业特色的深度延伸。因此，专业课程体系应该与新工科实践平台有机结合，具体体现在以下几个方面：（1）新工科实践平台应该基于专业的特色与定位、满足多学科交叉来建立;（2）课程体系中開设与新工科实践平台有机结合的新工科创新教育选修课平台，学生根据所在导师团队进行合理选修;（3）公共基础课、专业基础课、专业课、新工科创新教育选修课形成一个具有专业特色的逐步提升学生实践能力、创新能力的课程体系。在此基础上，设计类课程与新工科实践平台要达到相互促进、协同发展，即新工科平台建设要时刻满足设计类课程实施的需求，设计类课程的实施过程要推动新工科平台的建设与发展。图4所示为安徽工业大学材料成型及控制工程专业以金属塑性成形为专业特色的课程体系，该体系实践教学占比达到30%以上，从公共基础课、专业基础课、专业课到新工科创新选修课，理论与实践相结合、围绕金属塑性成形逐层提升，注重于学生实践能力、创新能力的培养。

图4 材料成型及控制工程专业逐层提升的课程体系

（二）机制改革

1. 实践教学环节基于导师团队的指导机制建设

实践教学环节的展开要以导师团队的形式展开，即导师与学生形成团队，围绕平台的现有功能进行材料、工艺、设备、控制等方面开发的设计指导。实施途径：加强面向学生的导师介绍，学生与导师之间进行双向选择;导师与学生组成导师团队，必要时引进研究生、交叉学科教师、校外导师，也可以多个导师与学生组团，实现老中青和交叉学科的结合;导师应及早制定指导计划，并在计划实施过程不断推陈出新、持续改进;导师团队的指导机制应该贯穿于本科阶段的各个环节。学校应该在导师制建设中适度引进奖惩机制。

2. 建立交叉学科指导教师的人员培训机制

“智能化”对实践教学的授课教师提出更高的要求，专业交叉已成必然趋势，在考虑引进交叉专业外援教师的同时，更要注重专业教师自身多学科背景的交叉培养，形成一专多能的实践课指导教师队伍。多学科交叉培养要倾向于精力充沛、接受能力强的中、青年教师，与经验、专业知识丰富的老年教师之间形成“以老带新、融合共进”的格局;人员培训的形式可以是教育部、各学会举办的新工科培训会，也可以是针对性比较强的交叉学科博士后学习和访学等形式。学校更要建立长效机制，在政策和经费上给予支持。

三、结束语

新工科背景下基于OBE理念的实践教学改革要突出以社会需求为导向、以创新为驱动，着眼于实践平台、指导教师和团队、课程体系、管理机制四个方面的建设，促进创新型新工科实践平台建设、学科交叉型指导教师和指导团队建设、相互融合和相互促进型课程体系建设，并从管理机制上予以保证。

参考文献：

[1]华尔天，计伟荣，吴向明.中国加入《华盛顿协议》背景下工程创新人才培养的探索与实践[J].中国高教研究，2017（1）：82-85.

[2]付瑞红，何强.基于OBE理念的教学科研一体化探索与实践[J].教学研究，2017（40）：28-33.

[3]教育部办公厅关于推荐新工科研究与实践项目的通知[Z].教高厅函[2017]33号.