OBE教育模式下的课程教学改革探索与实践——以巢湖学院“机械原理”课程为例

杨胡坤，胡绪照，徐小勇

OBE教育模式下的课程教学改革探索与实践——以巢湖学院“机械原理”课程为例

杨胡坤，胡绪照，徐小勇

（巢湖学院，安徽 合肥 238024）

为了适应应用型本科大学发展，巢湖学院在2020年开展了“机械原理”课程在OBE模式下的教学改革与试点。按照工程认证OBE教育模式要求，结合本课程4项关于毕业要求的课程目标，重新制订“机械原理”课程大纲、完善课上课下教学设计和学生成绩评价方法。在课程教学过程中，学生学习积极性明显提高，按照新的成绩评价方法进行评定，该校2019级68名学生“机械原理”课程目标达成度为0.72，获得了较好的教学效果，为该校其他课程的OBE模式教学改革提供了良好的实践基础。

OBE；工程认证；教学改革；机械原理；评价

1 引言

2017年，教育部学校规划建设发展中心网站发表了题为《新工科下人才培养“OBE”模式》的文章，明确了高等工程教育在我国高等教育中的重要地位[1]。同时加快我国高等工程教育改革，是满足当前国家提出的“中国智造2025”“互联网+”等重大战略迫切需求[2–3]。

1981年Spady[4–5]首次提出基于学习产出导向的教育模式（Outcome based education，OBE），作为一种先进的教育理念，很快得到了欧美国家的重视与认可，成为现代高等教育改革的主流理念。2016年6月，我国被吸收成为《华盛顿协议》组织第18个正式成员国，为跟上国际工程教育改革的发展步伐，2017年，我国正式开启了具有国际实质等效的工程教育专业认证工作[6–9]。通过部分高校在OBE模式下的教学改革试点与推进，取得了良好的教育改革成果[10–11]，应用OBE模式进行全国高等教育改革成为新时代高等教育改革发展的必然趋势。

“机械原理”课程在机械类专业中是一门不可或缺的专业技术基础课，是引导学生从基础理论课程到机械专业课程学习的重要课程。基于OBE教育模式的“机械原理”课程教学改革，虽在我国起步较晚，如教学评价方法研究[12]、教学模式的构建[13]及相关改革研究[14]，但改革成果在逐步得到实现。

在OBE教育模式下的课程教学改革成为当前应用型本科大学课程教育改革的重点方向，本文以我校“机械原理”课程为例，对其教学方法、支撑、评价等进行了一些有益探索，为进行OBE教育模式下的课程改革提供一种方法。

2 OBE教育模式的“机械原理”课程教学改革探索

传统教学大纲的制订基本上是按课时分配及教材来决定，教学效果以结业考试成绩与平时成绩来确定[15]。而基于OBE模式下的教学大纲的制订，是不拘泥于教材，需要不断探索和扩展学生学习能力，增强学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，实现课堂教学与社会实际紧密结合。根据OBE模式的要求，新的工程认证课程大纲必须由毕业要求、课程目标、教学内容等决定，综合利用校内外资源，以学生为中心，形成一套正向支撑、反向设计课程大纲制订流程，并根据内外部的评价，积极探索对课程教学的持续改进。在OBE模式下，传统课程教学由开环模式转变为闭环的教学模式，真正实现“教、学、用”的有机结合。

2.1 课程大纲设计流程

采用正向支撑、反向设计的方法，结合毕业要求、课程目标、教学内容和评价方法之间的相互关系，基于OBE模式下的教学大纲制订的流程如图1所示。

在工程认证背景下，重新修订基于OBE模式下的专业培养方案，明确毕业十二项要求，细分毕业要求指标点，反向设计“机械原理”课程目标，正向支撑毕业要求。课程目标与毕业要求之间的关系如表1所示。

图1 OBE模式下课程教学大纲制订流程

表1 课程目标与毕业要求

理清课程目标、支撑毕业要求、毕业要求指标点之间的关系是前提，然后把课程章节内容与课程目标进行匹配，修订教学大纲，从而为“机械原理”的课内外教学做到有的放矢。

2.2 拓展学生应用知识能力，探索学生课外时间的有效利用

OBE模式下，课程教学的改革目标：打破传统教学以“教师教学”为主体、以“教学内容”为导向的教育模式，实现以“学生学习”为主体、以“学习成效”为导向的教育模式。教师需把握好学生学习的方向，提高学生自主学习和应用专业技术知识的能力。

根据教学改革需要，要求课堂理论教学课时适当减少、实践教学课时适当增加，学生课外自由支配时间增多。因此提升学生课外时间的学习效率，提高学生围绕课程内容解决工程实际中的问题的能力，是符合OBE模式下专业工程认证教育改革发展的要求。为达到OBE模式下的教育教学目标，达到毕业设计要求指标点。笔者在教学中，制订了实践性作业内容，如表2所示。

表2 课外自主完成学习内容

表2中的内容表明，学生课外时间完成的内容依然与课程内容密切相关。但是在第1个项目中采取的应用方法学生基本没接触而要求自学。该种设计主要体现为：鼓励学生不能仅仅局限于当前课堂教学内容，要积极探索一些新工具、新方法去解决工程实践问题。第2、3项采取的应用方法为学生已学或待学。由此让学生清晰：在培养方案体系下所学必有所用，解决学生不清楚课程学习目的的困扰。

在第1项实践性内容中，要求学生能够初步掌握Adams在刚体动力学中的应用，直接观察铰链四杆机构在不同杆长下构成不同的四杆机构，如曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。效果图如图2。

图2 铰链四杆机构运动仿真

该项练习中，学生可在如ProE、Solidworks、UG等建立实体模型，也可在Admas环境下建立，从而进一步提高学生三维建模能力。同时，在Admas环境下，添加回转副、固定副、驱动电机，通过改变固定副的构件或构件长度，学生可以观察构成3大铰链四杆机构时的运动状态，加深“杆长条件”及不同构件作为机架时构成三大机构的特征认识，进一步巩固课程学习知识点。

在第2项中通过C语言编程，学生掌握了抽油机悬点运动规律：位移、速度、加速度，仿真结果如图3所示。该项内容学习要点：（1）加深前导课程学习内容的应用及解决工程实际中的问题；（2）运动学的求解是后期课程学习动力学的基础，使学生认识到“机械原理”课程学习在解决工程实践中的问题具有重要的作用。

图3 悬点仿真运动曲线

第3项中，根据给定条件，采用反转法实现凸轮轮廓曲线的绘制，掌握Matlab编程与应用，结果如图4所示。结合本课程同期开展的Matlab课程，通过编制计算分析程序，绘制滚子凸轮的理论廓线和实际廓线，图中虚线为理论廓线，实线为实际廓线。从而解决了学生在凸轮机构学习中采用反转法凸轮轮廓的解析计算方法，让学生体会到知识在解决工程实际问题中的奇妙应用。

图4 凸轮轮廓曲线绘制

通过上述3项课外实践性活动的实施，学生学习“机械原理”课程的积极性得到了普遍性的提高，求知的欲望进一步加强，同时深化了前导课程知识及现代计算机工具在工程实践中的应用，使学生对“机械原理”课程的地位和作用有了充分的认知，获得了良好的教学效果。

3 OBE教育模式的“机械原理”课程的教学评价方法与效果

《机械原理》课程大纲明确各课程目标中平时作业及期末考试所占比例，如表3所示。

表3 课程成绩评价方法

我校2019级学生“机械原理”课程是第一批次按照OBE模式的专业工程认证要求进行的教学改革试点。2个班68名同学的成绩统计、考核结果如表4所示。

表4 课程教学效果

表4表明，通过教学改革，课程目标达成度较好，同时学生课程综合成绩不及格率明显降低，学生学习的主动性和积极性得到了显著提升。

从学生本次期末课程考核课程目标达成度来看，尽管达到较好的目标（0.72），但提升的空间依然存在。基于OBE模式的教学改革是一个不断持续改进的过程，它不局限于当前所取得的教学效果而止步，它是一个开放的闭环系统，经过周期性循环，结合外部资源的评价信息，基于OBE模式下的“机械原理”课程教学将不断得到改进和提升。

4 结论

文中以OBE教育模式的专业工程认证为背景，以巢湖学院“机械原理”课程为教学改革试点，根据OBE教育理念，探讨了“机械原理”课程大纲的制订，明确了课程目标、课程内容与毕业要求及指标点间的关系。给出了“机械原理”课程教学评价方法，分析了考核结果。结果表明，通过以OBE模式进行的教学改革探索，学生课程目标达成度较好。OBE教育模式是一种持续改进、闭环控制的教育模式。目前由于我校开展OBE模式下的专业工程认证时间还不够长，形成“正向支撑、反向设计”的大纲修订流程和教育持续改进尚需时间。但笔者坚信，这种教育改革模式符合社会发展需要，开展OBE教育改革是高等教育发展的必然趋势。

[1] 教育部学校规划建设发展中心. 新工科下人才培养“OBE”模式[EB/OL].（2017-07-13）[2021-10-27]. https://www.csdp.edu.cn/article/2767.html.

[2] 孙丽华, 韩晓慧, 王慧, 等. 基于OBE理念的“电力工程”课程教学设计与教学改革[J]. 河北科技大学学报（社会科学版）, 2021, 21（3）: 64–68.

[3] 常兴华, 宋晓岚, 金胜明, 等. OBE理念下《无机材料前沿》课程教学改革与实践[J]. 产业与科技论坛, 2021, 20（17）: 138–139.

[4] William G. Spady. Outcome-based instructional management: A sociological perspective[J]. The australian journal of education, 1982, 26（2）: 123–143.

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[15] 王廷剑, 赵阳, 候杰茹, 等. 基于OBE的《机械原理》课程构建实践[J]. 机械设计, 2018, 35（S2）:460–463.

Exploration and Practice on the Teaching Reform under OBE Model—— A Case Study of the Course of Mechanisms and Machine Theory in Chaohu University

YANG Hu-kun, HU Xu-zhao, XU Xiao-yong

（Chaohu University, Hefei, Anhui 238024, China）

To adapt to the development of application-orientation university, Chaohu university launched the teaching reform and pilot on the course of Mechanisms and Machine Theory under the OBE model in 2020. According to the requirements of the OBE model of engineering certification, with the 4 course objectives supporting the graduation requirements, the syllabus of Mechanisms and Machine Theory is re-formulated, and the teaching method in/out class and the evaluation method of students’ performance are improved. During the teaching, the students’ learning enthusiasm has been improved. According to the new evaluation method, the achievement degree of Mechanisms and Machine Theory is 0.72 for 68 students from class of 2019, which has achieved a good teaching effect. The results provide a practical basis for other courses teaching reform and the improvement of students’ learning ability.

OBE; engineering certification; teaching reform; mechanisms and machine theory; evaluation

G642.0

A

2095-9249（2021）06-0094-04

2021-10-27

2021年度省级教学研究项目（机械设计）；2021年度省级教学团队项目（无机非金属材料工程教学团队）；安徽省教育厅重大项目（KJ2018ZD045）；巢湖学院校级教学研究项目（ch19jxyj26、ch19gjzy01）

杨胡坤（1975—），男，安徽宿松人，副教授，博士，研究方向：人工举升技术、机电液一体化技术。

〔责任编校：陈楠楠〕