基于OBE理念的“工程制图”课程教学改革研究

高崇一，魏云平，戴 俊，李 然，肖春英

(唐山学院 机电工程系，河北 唐山 063000)

0 引言

为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略，教育部积极推进“新工科”建设，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育的强国建设[1]。面对新形势、新机遇、新挑战，各高校都非常重视“新工科”建设，而要建设一流“新工科”，需工程教育专业认证“点石成金”。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础，也是针对高等教育工程类专业开展的一种合格评价，其核心理念是“以学生为中心，以产出为导向，形成持续改进机制”的OBE理念(Outcome Based Education)。OBE理念强调教学设计和教学方法的实施以学生接受教育后所取得的学习成果为导向。学生的学习成果就是解决复杂工程问题的能力，而这种能力一般是通过学习相关课程培养出来的，因此，课程建设是工程教育专业认证环节中重要且不可替代的部分[2-3]。基于OBE理念的课程改革教学理念与传统的教学理念有较大区别，前者更加注重学习目标和毕业目标的达成，重视课程教学目标与毕业要求指标点的相关性，通过课程教学实现毕业要求指标点的达成，培养学生解决复杂工程问题的能力[4-5]。

本文基于OBE理念对“工程制图”课程进行教学改革，优化课程内容，制定能够达成学生“学习产出”预设目标的教学目标，并针对课程特点构建课程评价体系，进而对学习考核方式及教学目标达成度进行定量评价，通过持续改进实现课程对毕业要求指标点的强力支撑，有效达成对学生工程能力的培养目标，从而促进人才培养质量的不断提升。

1 “工程制图”课程内容的优化与教学目标的制定

1.1 课程内容的优化

“工程制图”课程是机械设计制造及其自动化专业(机械专业)的核心课程和专业基础课程，也是学生就业的保障性课程[6-7]。基于OBE理念，结合我校机械专业学生实际情况，以“重视基础、适当拓宽、提高综合能力”为原则，对课程内容进行整合优化，将课程内容划分为投影理论、构型方法、表达技术与绘图能力基础、工程规范基础、专业制图以及计算机绘图六大部分。

在投影理论部分，以问题为中心安排教学内容，采用多媒体进行教学，同时辅助图板示范绘图，培养学生的绘图能力。在构型方法部分，培养学生的立体感和空间想象力，重点培养学生的创新思维和创造能力，激发学生的潜在能力。在表达技术与绘图能力基础部分，主要培养学生徒手作图的能力，徒手作图是机器仿造和维修、先进技术推广的重要手段，是现代工程设计、创意设计的一种必备能力。在工程规范基础部分，通过介绍国家标准培养学生的工程规范意识。在专业制图部分，培养学生绘制和阅读专业图样的基本能力以及查阅有关国家标准的能力。在计算机绘图部分，培养学生利用计算机绘图软件绘制工程图样的能力。

1.2 教学目标的制定

根据OBE理念，教学目标的制定采用反向设计的方式进行，由毕业要求指标点确定教学目标，再由教学目标确定课程内容知识点。具体地，首先，明确“工程制图”课程支撑的毕业要求指标点；然后，通过任课教师与学生座谈、任课教师之间相互讨论等方式，对“工程制图”课程的教学目标进行制定和调整，使课程目标完全支撑指标点；最后，根据教学目标确定本课程的教学内容知识点。根据工程教育专业认证通用标准，我校对机械设计制造及其自动化专业制定了12条毕业要求，每项毕业要求被划分为2-4条指标点，其中，“工程制图”课程支撑3条指标点。毕业要求指标点与教学目标、课程内容知识点的对应关系如表1所示。

表1 毕业要求指标点与教学目标、课程内容知识点的对应关系

通过表1可以发现，如果学生掌握了所列课程内容知识点，则能够达到本课程的教学目标，从而达成相对应的指标点。因此，制定的教学目标能够体现出“以学生为中心”“以成果为导向”的理念。

2 课程评价体系的构建

基于OBE理念构建课程评价体系，建立常态化评价机制。在评价过程中专业负责人、督导专家、任课教师、学生均承担各自的责任，评价的最终结果通过学生的表现体现[8]。课程评价体系主要包括教学计划评价、课堂实施过程评价、教学目标达成度评价三部分。

2.1 教学计划评价

教学计划评价属于对课程开课前准备情况的评价。开课前由任课教师提出评价申请，然后由专业负责人组织专家小组对课程教学计划和课堂教学计划进行检查评价。课程教学计划检查主要检查教学大纲、教学日历、教学方案等文本性文件，以及考察教学目标、知识点对培养目标和毕业要求能否进行有效支撑。课堂教学检查主要考察课堂内容能否围绕教学目标进行设计，教学方法与手段能否凸显OBE理念。

2.2 课堂实施过程评价

课堂实施过程评价属于教学过程评价。一方面由督导专家采取随机听课的方式进行，检查任课教师是否按照教学大纲、教学日历和既定的教学计划开展教学活动，并检查学生听课情况及授课过程中师生互动情况。另一方面由任课教师在授课过程中通过观察学生听课情况或采用与学生互动、与学生座谈等方式及时了解学生的学习情况，对学生进行积极的引导，并根据实际情况调整教学方式和教学进度。例如，在“工程制图”授课过程中为了解学生的学习情况，任课教师在讲授“装配图”部分时，先讲授理论内容，然后将学生分成若干小组，采取翻转课堂形式，让他们根据工程实际案例图纸拆画零件图，每一小组完成各自任务后利用软件建立三维直观装配体，并进行成果展示与讲解，任课教师与其他小组成员对该小组呈现的结果进行评价与讨论。这种教学方式不仅能够提高学生的自学能力，而且能够使任课教师直接地了解学生的学习效果，从而根据学生学习效果调整后期的教学内容、教学进度或教学方式。

2.3 教学目标达成度评价

教学目标达成度评价是检验学生是否达到教学目标要求的最直观的反馈方式，其中最重要的是要客观地反映学生能力的达成度。而为更客观地反映学生能力的达成情况，加强过程考核、采取多样化考核方式是必要的，考核方式可分为平时作业、专项训练、计算机实训和结课考试等多个环节。考核结果可以借助学习通、雨课堂、慕课程等信息化工具帮助进行统计分析[9-10]。课程结课后，再根据教学目标达成情况进行教学反思，并进行教学目标、教学活动以及毕业要求方面的持续改进，以促成教学目标与所支撑毕业要求指标点的有效达成。

教学目标达成度评价以每轮课为一个评价周期，评价结果主要通过对学生学习效果的考核来体现。“工程制图”课程的考核主要包括平时作业、专项训练、计算机绘图和期末考试四个环节，各考核环节成绩分别占总评成绩的10%，10%，10%和70%。平时作业、专项训练和期末考试同时支撑教学目标1和教学目标2，计算机绘图支撑教学目标3。设定平时作业与专项训练两项考核成绩分别在教学目标1和教学目标2中所占的比例相同，期末考试成绩支撑教学目标1和教学目标2的比例分别为λ和1-λ；同时，设定课程支撑毕业要求指标点的权重系数总和为1，考虑支撑强度关系，设定支撑毕业要求指标点1-(2)的教学目标1其权重系数为0.3，支撑毕业要求指标点2-(1)的课程目标2其权重系数为0.3，支撑毕业要求指标点5-(3)的课程目标3其权重系数为0.2。

在各考核环节根据评分标准为每位学生评分，求出学生在各考核环节的平均分，各考核环节平均分与设定的权重系数加权求和，再除以理想分值(该项课程目标的满分值)，即为学生在该教学目标下的达成度值，此值越高目标达成度越好。课程目标达成度计算详见表2。

表2 “工程制图”课程目标达成度计算表

“工程制图”课程教学目标的设置与毕业要求指标点一一对应，对于毕业要求指标点1-(2)，除“工程制图”外，还有其他三门课程与之有支撑关系，其达成度分别为“计算思维导论”U1，“工程材料”V1以及“电工技术”W1，若计算毕业要求指标点1-(2)的达成度K1-(2)，需根据毕业要求指标点支撑课程权重分配表(表3)查询权重系数，然后加权求和得出毕业要求指标点1-(2)的达成度，K1-(2)=0.3G1+0.3U1+0.2V1+0.2W1。

表3 毕业要求指标点支撑课程权重分配表

3 结语

基于OBE理念，对机械专业的“工程制图”课程开展教学改革。以毕业要求达成度为产出导向对课程教学目标进行了反向设计与正向评价，通过课程内容的优化、教学目标的制定、课程评价体系的构建，提高教学效果，促进“工程制图”课程的教学活动对其所支撑的毕业要求指标点的达成，激励学生积极主动地参与到学习之中，提高学生在工程知识、问题分析和使用现代工具等方面解决复杂工程问题的能力，从而实现对机械专业人才培养质量的全面提升。