基于OBE的机电类专业新工科建设探索与实践

杨丽荣 蔡改贫 姜志宏 黄武新 张啟晖

摘要：依托新工科背景，对机电类专业课程体系和实践教学体系的构建进行了研究与探索，引入OBE的教学理念，从教学产出、教学目标、教学环节进行了设计，建立了新工科课程教学体系，并构建了由专业基础训练平台、专业领域技能与工程实践训练平台、综合实践训练平台和创新实践训练平台构成的多层次实践教学体系。系统性地对各课程模型进行整合，使同一知识体系的课程前后贯通，增强了学生对专业知识的整体理解，提高了学生的工程实践动手能力。

关键词：新工科;OBE;课程教学体系;实践教学体系;机电类专业

一、概述

在新经济快速发展的背景下，对工程实践能力和创新能力强、具备国际竞争力的大批高素质新工科人才的迫切需求，倒逼地方院校工科专业从培养目标入手，更新教育理念，面向产业需求，改革现有人才培养模式，全面提高工程人才培养质量，实现从注重知识向更加重视能力和素质的转变。

基于学习产出的教育模式（OutcomeBasedEducation，OBE），是以学生的成果为导向，以学生在本专业应掌握的基本能力为目标，去设计、组织和实施教学的一种教育模式，该模式以学生为中心、以能力为本位、以个性评估为动力、以持续改进为重点。

二、基于OBE理念的机电类专业新工科建设的课程教学体系构建

现有机电类专业的课程教学体系还是传统的课程设置及教学内容，教学模式大部分是采用传统的知识传授式教学，难以满足新经济背景下对新工科人才的知识结构和工程能力培养的要求。本文基于新经济条件下产业升级对机电类人才的需求和OBE教育对课程教学体系进行综合性的优化和改革，注重学生创新精神和工程能力的培养。

基于OBE理念的机电类专业新工科建设的课程教学体系基本架构如图1所示。

图1基于OBE理念的机电类专业新工科建设的课程教学体系基本架构图

（一）创新和优化课程设置

工业4.0时代具有高度自动化、高度信息化及高度网络化三个特征，除开设通识类公共基础课、创新创业类课程模块外，按照专业基础和专业课程两种类型开设机械类课程模块、自动化类课程模块和信息化类课程模块，增设网络化类课程模块和智能化类课程模块。在具体的课程设置中，注重学科交叉和企业中实际问题导向，积极探索综合性课程、多视角解决问题课程和交叉学科研讨类课程。例如，2019年培养方案修订过程中，机械电子工程专业课程体系设置中增设了智能制造概论、python语言程序设计、机器学习、物联网技术及应用、机器视觉及其应用等智能化和网络化类课程。

（二）改革教学方式，创新教学手段，激发学生自主探讨式学习激情

将传统的以教师为中心的知识传授型教学方式向以学生为中心，学生主动学习，以学生不断反馈为驱动，强调学习结果，教学和学习过程可持续改进的教学方式转变。在2019版課程教学大纲的修订过程中，以OBE的理念编写各门课程的教学大纲。例如《机械工程控制基础》课程教学大纲中的课程目标和课程目标与毕业要求的对应关系如下所示：

1.课程目标

（1）描述机电系统动力学问题，认识机电系统动力学问题。

（2）基于控制理论和方法分析机电系统动力学问题。

（3）针对机电控制系统要求，设计完成机电系统的建模、分析与设计。

（4）能使用Matlab工具对机电系统动力学问题进行建模、分析与设计，实现预期的设计。

2.课程目标与毕业要求的对应关系

毕业要求

毕业要求的具体描述

课程目标

1.工程知识

11能使用经典控制理论用于复杂机电对象问题的表述;

教学目标1

12能针对具体的机电控制对象建立控制数学模型并求解;

教学目标1

13能够将控制理论知识和数学模型方法用于推演、分析机电控制工程问题;

教学目标1

14能够将控制理论知识和数学模型方法用于机电控制工程问题解决方案的比较与综合。

教学目标2

3.设计/开发解决方案

31针对典型的机电系统，能够进行机电控制系统的设计、建模与分析，并能得到有效的结论。

教学目标3

教学目标4

5.使用现代工具

51能够根据控制系统的不同需求，选择与使用恰当的现代设计与分析软件对复杂机电工程对象进行辅助设计、仿真模拟和预测。

教学目标4

教学方式上，以分析问题和解决实际问题能力为教学目标，每个知识点的教学都以学生实际获得的能力为目标，以实际生产中的科研课题贯穿课程教学的主线，让学生学会分析实际问题，并用课程知识解决实际问题。培养学生分析问题意识和思维能力的训练，学会应用专业知识去解决实际生产问题。教学手段上，充分利用线上线下混合教学，着力推进信息技术与教学深度融合。

（三）改革考核方式，建立制度化的学生教学目标达成度评价机制

考核的目的检验和评价教学目标的达成度，应以学生的学习结果为唯一标准，评价的结果必须用于持续改进，因此，考核方式的改革要有多种评估方式，且要持续评估，即在整个学习过程进行考核评估，而不是课程结束以一次考试来考核;考核的形式要改变现有的单一以试卷考试的形式，可以从课内小组讨论环节、课后文献综述、综合性设计课题实物与答辩等方面综合考核学生的学习目标达成度。在2020年开始，学校就大力推行任选课实行课程考查制度，要求对课程学习全过程考核。

（四）加强教材建设

在加强教材建设中，尤其是要加强综合类课程教材建设和学科交叉类课程教材的建设。