基于OBE理念的新形势下《控制工程基础》教学实践探讨

李响

（北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院，北京 100193）

0 引言

近年来，高等教育领域呈现出很多新形势，如新工科建设，“互联网+”以及工程教育认证等。在我国，工程教育是近现代高等教育的重要组成部分，它是由专业认证机构执行，针对大学等机构教育、教学过程中涉及的工程专业教育进行评价。《华盛顿协议》是该领域中最为权威与普及的国际互认协议，我国于2016年加入此协议组织。该认证体系为工程技术专业人才毕业后从事实际工程工作提供了有力保证。近20年来， “互联网+”的相关概念与技术已经深入到高等教育的各个环节之内，对以前的教学组织形式产生了巨大冲击与影响。联合国教科文组织，早在五年前就表示说深远的改变已经在学习模式与知识来源等环节中发生。“互联网+”的浪潮正在渐渐改变高等教育的教学形式、使用教科书、教育模式、师生角色、院系各级分工及其他等多个环节，随着技术与理念的发展，高等教育必然呈现新的格局。四年以来，我国正在积极推进新工科的相关建设，非常多的大学参与了“复旦共识”和“北京指南”等协议组织，教育部也就此发布了多项指南与通知，这些都为高等教育强国建设提供了动力与基础。

除此之外，近两年来，新冠病毒疫情的暴发，使得全球公共卫生进入紧急状态，严重影响人类生命健康，趋于常态化的疫情管控也对高等教育提出了新的困难与问题。

1 OBE教学理念

OBE（Outcomes-Based Education）即成果导向教育，也被称为基于目标的教育或基于成果的教育。它是近年来一种被普遍认可的教育理论。世界各地的教育系统已在多个层面采用了基于结果的方法。澳大利亚和南非从1990年代到2000年代中期采用了OBE政策。1994年以来，美国已经实施了OBE计划。2005年，香港对其大学采取了基于结果的方法。欧盟已提议在其整个管辖区域内将转变为注重成果的教育导向。华盛顿协议同意接受使用OBE方法获得的本科工程学位。新西兰与澳大利亚、日本、加拿大、我国的台湾与香港地区、印度、爱尔兰、韩国、俄罗斯、新加坡、南非、斯里兰卡、土耳其、英国、巴基斯坦、中国和美国均已经协议签署实施OBE教育。该教育理论以目标（结果）为基础建立教育过程与教育系统中的每个部分。在教育整个过程结束时，参与教学活动的每个学生都应该实现了此前设定的目标。在OBE中没有单一的，确定的教学或评估形式，恰恰相反相反，课程、机会和评估都应该帮助学生实现指定的结果。教师在教学过程中的角色根据目标或结果调整为讲师、培训师、促进者和/或导师。

OBE与传统教育方法的主要区别在于它包含三个要素：教育理论、系统的教育结构和特定的教学实践方法。它将整个教育系统组织起来，使学习者在学习体验结束时成功完成被认为是必不可少的。在这个模型中，“结果”是核心概念，有时与术语“能力”“标准”“基准”和“实现目标”互换使用。OBE 还使用在实际工作场所正式和非正式采用的相同方法来实现结果。制定课程和成果时，它侧重于以下技能：生活技能；基本技能；专业和职业技能；智力技能；人际关系和个人技能。

2 《控制工程基础》的教学改革实践

2.1 《控制工程基础》课程概况

《控制工程基础》是面向北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电系大三学生的必修课，此课程主要讲述控制系统的基本概念、控制系统数学模型建立的基本方法、线性系统的概念、微分方程数学模型、传递函数数学模型、方框图数学模型及其简化、信号流图及其简化、频率特性数学模型及特点、时间域分析方法、时间域性能指标、频率域分析方法、脉冲响应函数概念、稳定性分析、稳态误差分析和瞬态误差分析及系统校正等内容。

《控制工程基础》利用Laplace变换等数学方法建立反馈系统的精细模型，通过时、频域分析等方法来评价控制系统优劣，并对系统进行校正。在传统的教学模式中，光电专业学生由于是非控制专业，数学基础相对薄弱，对概念感觉过于抽象，用数学理论描述的模型难以实现为具体系统。在实验教学中，硬件实验效果也存在一定问题。

2.2 基于OBE理念的教学探讨

正是由于存在上述各种问题，本课题试图以《控制工程基础》为试点，通过将OBE成果导向教育模式应用于课程的教学中，分析《控制工程基础》课程中各教学环节和方法对学生能力形成的影响与作用，进行《控制工程基础》课程教学内容及方法改革，以期提高学生的学习体验与教学效果，对培养其发现、分析、解决问题的能力，大大增强其毕业后对工作岗位的适应能力。

纵观内外各高校的《控制工程基础》的教学，往往更加偏重各个理论知识点的传授，使得这门课程变成了由各个独立的知识单元堆砌而成，缺少有机连接，更加不利于知识体系的建构，本课题希望利用成果导向理论，在《控制工程基础》课堂教学中，打破以往教学环节对各个知识点的刻意划分，而以某一个典型系统为主线，将各个单元知识点进行有机连接构建完整学科体系，在进行《控制工程基础》的整体理论策划时就利用连贯的知识结构体系为基础以避免之前的弊端，更加有利于学生的学习与掌握。

结合OBE理念，在《控制工程基础》实践教学中应深入理解“成果”的几重意义：第一，成果不只局限于期末成绩，我们课程教学组将其更宽泛地理解为为产出，即OBE理念为产出导向教育。第二，在我们的实践教学改革实施过程中，明确考核指标，成果包含着本学习成绩、课程实验、测评等教学环节中受教者表现出的思考与创新能力、社会适应能力，结合教育工程专业认证的推动，我们甚至追踪学生毕业后的就业情况，收入情况等综合指标，上述等指标参数的综合才是教学结果的真实评估。第三，学习成果的取得和衡量不是横向比较，更多的是纵向比较，是反映个人完成某一个过程和步骤后取得的进步，这也与教育工程认证中的持续改进理念相契合。

按照OBE的成果导向理念，我们课程组在实践教学尝试推行加分鼓励制度，增加预评估（pre-assessment）环节作为每堂课的导入（bridge），在知识点学习后再次进行评估，对比学习后的成绩，对学生做出评价。假设学生在本知识点环节前知识储备和各项能力为零，在进行了一定的学习和能力培养后即可以获得一定的分数，各项分数不断相加，获得最终的成绩。

同时，最后总评方式不再只局限于期末考试，大量增加随堂测试，例如，每次课，利用五分钟进行当堂结果考评，或下课后，利用网络课堂进行考评，计入最后期末总评。不但能对学生的情况有更好的了解，也可以更好的督促学生投入学习，而不是在考前一周进行突击。

同时，针对疫情的爆发，要积极利用网络资源，包括雨课堂，超星课堂等网络授课手段，课后利用微信，qq等手段与学生紧密联系，利用中国MOOC大学网等网络教学资源作为课堂教学的有益补充。

3 结论

由于几年了的新形势，基于OBE理念的《控制工程基础》教学实践在我校的实施已是迫在眉睫。以学生综合能力提升的OBE教学是未来新工科专业建设的重要途径，也是提升学生动手实践能力的良好手段。本文在总结当前自动控制原理实验课存在问题的基础上，以成果导向教育和学生能力提升为理念对《控制工程基础》进行了教学实践探讨，能够有效提高受教育群体的自主学习能力与创造力，能够有效帮助学生掌握课程知识点，提高学生的能力，培养更高质量的综合性人才。