新工科背景下OBE实践教学模式探讨——以“电气控制技术”课程为例

张瑞祥，张 玮，钟 啸，王新军

（火箭军工程大学 作战保障学院，陕西 西安 710025）

引言

2017年，教育部在工程教育领域启动开展新工科教学改革，其内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承创新、交叉融合为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才，核心定位是人才质量［1］。不同于以往的人才标准，新工科人才主要体现在以下两个方面：一是具备现代化人才素养，包括基本的理论素养、一定的计算机应用能力、较强的数理计算能力等。二是以市场为导向，培育符合市场发展需要的人才。与地方高校不同，军队院校课程教学直接瞄准部队的任职岗位，因此借鉴地方高校新工科人才培养的思路，以部队的作战任务需求为导向，培养具备全面素养的人才，对提升部队战斗力起到重要支撑作用。这也与习近平主席所倡导的新时代军事教育方针即为强国兴军服务，立德树人、为战育人，培养德才兼备的高素质、专业化新型军事人才高度一致。

20世纪90年代，美国著名教育学家Spady在其著作《以成果为本的教育：争议和答案》中首次提出OBE教学理念，即OBE（Outcome-Based Education）成果导向，这种理念强调教育系统的一切要素都要围绕学生在学习结束时确保能实现所期望的学习成果来组织［2］，包括以下几个问题：我们想让学生取得的学习成果是什么？如何有效地帮助学生取得这些学习成果？如何判断学生已经取得了这些学习成果［2-4］？因而，在新工科背景下探索运用OBE教学理念，以学生岗位任职能力为牵引，固化实践教学模式，对提高学生培养质量、满足部队用人需求具有重要的现实意义。

好的理念需要融入恰当的教学方法来支撑和实现。项目教学就是一种以实践为导向、以教师为指导、以学生为主体的教学方法。它完美地回答了OBE教学的三个问题：想让学生取得的学习成果是教学目标；有效地帮助学生取得这些学习成果是项目过程；判断学生是否已经取得这些学习成果是项目考核。通过完成预设项目过程，学生可以掌握构建在项目上的知识、技能，实现情感、态度和价值观的塑造。具体做法是：按照OBE教学理念，对照人才培养目标，从人才培养目标的不同维度细分教学要求；将教学要求与项目知识点粘贴、重构，设计出合理的教学项目；通过项目实践最大限度激发学生的学习积极性，有力地支撑学生能力素质的提升。

一、传统实践教学环节的弊端

“电气控制技术”是我校电力工程及其自动化专业的专业基础课，涉及电工学、电机学、计算机基础等多门先修内容，是一门理论与实际结合很紧密的综合性课程，同时又是后续专业课的先导。在课程实践教学中长期沿用的传统教学模式存在以下几点不足。

（一）实践内容不科学

实践内容不科学主要体现在：一是实践项目以电气控制线路和可编程控制器的演示和验证性实践为主，缺少对学生自主性、创新性能力的培养内容。二是实验项目设置单一、知识点相互割裂，缺少体系化教学设计，对人才培养支撑作用弱。三是实践项目与任职能力要求脱节，不能很好地锚定岗位需求。毕业学生普遍反映面对工程问题时缺乏思路和方法，解决实际问题的能力与信心不足。表1中展示了传统教学模式下课程实践内容及学生在教学完成后具备的能力素质。

表1 传统教学模式下课程实践内容及能力素质要求

（二）教学手段单一

传统实践教学模式是按照教师课前讲授实践原理、操作过程及注意事项，学生按照指导书“按部就班”地完成实践过程。在整个过程中实践的内容从方案设计、人员分工到实施步骤等环节对学生是封闭的，因而他们的态度通常是被动的、依赖的，具体表现就是课前不预习，实践中“依葫芦画瓢”走过场应付了事，学习效果自然大打折扣。

（三）考核手段单一

传统实践教学模式注重从报告和数据结果中反映学生的实践效果，考核手段单一，缺乏对实践全过程的有效监控，设计报告雷同情况严重，成绩难以评定，客观上限制了学生的主动性和创造性，影响教学效果。

二、“电气控制技术”课程OBE实践教学改革

针对“电气控制技术”课程传统实践教学模式的弊端，按照OBE理念，对“电气控制技术”课程从实践内容、教学手段和课程考核等方面开展一系列探索和实践，形成以人才目标为靶向、以项目教学为主体、以过程化考核为补充的一体化实践教学模式，收到了良好的效果。下面以课程中某型调温除湿机电气控制系统升级改造项目为例介绍。

（一）梳理人才目标，构建合理的教学项目

一个合理的项目教学内容应该包括以下几个要素：一是瞄准岗位需求；二是在项目中尽可能融入设计性、综合性元素；三是项目设计必须有扩展性，不能单一固化。某型调温除湿机是学生毕业后承担技术保障的重要设备，对其开展电气控制系统的设计改造岗位指向明确。本项目涉及课程中继电接触控制设计、可编程控制系统的软硬件设计、通信与上位机开发等教学重点，同时还需要综合运用电机学、制冷原理与设备、自动控制原理等其他学科知识。项目内容有多种不同实现路径，例如电气互锁环节可以由继电器常闭触点互相串接实现，也可以通过PLC软件设计互锁；同样的控制逻辑有些小组使用顺序指令实现，有些小组使用移位指令和置、复位指令也能完成，具有开放性特征。与传统实践教学项目相对照，OBE实践教学项目在培养学生掌握知识、能力和技能以塑造情感态度和提升价值观方面效果明显。表2中展示了调温除湿机电气控制系统升级改造项目模块及在教学完成后学生应具备的能力素质。

表2 调温除湿机电气控制系统升级改造项目培养目标

（二）以学生为主体，引导自主项目实施

项目实施是课程教学最主要的步骤，这一过程中教师从组织者和实施者的角色变为引导者。包括以下几个阶段：第一阶段是项目准备。学生在教师指导下查阅资料，分析该型调温除湿机的工作原理，熟悉继电接触式电气控制系统的工作过程。在此过程中教师应有意识地引导学生发现该型调温除湿机在电气控制设计上的缺陷。例如：温度调节缺少闭环控制、没有温湿度显示、不具备声光报警功能、不能实现远距离控制等。在综合考虑成员的知识水平、协调能力、操作技能等方面因素后，学生自主确定各组人员名单和组长人选。第二阶段是方案制定。在组长带领下各组学生自行组织，经过讨论—修改—再讨论—再修改反复完善，并对时间节点、任务分配、软硬件框图等要素固化。教师注重引导学生围绕总体设计的可行性和可靠性进行审核，指出其中不合理的部分。这一过程旨在培养和锻炼学生的方案设计、组织指挥和团队协作能力。第三阶段是项目完成。各组按照设计思路完成硬件接线、软件编程与系统联调。这一阶段是项目教学的主体内容，是促进理论知识向实验技能转化、学习能力向创新能力转化、人才目标实现的最主要过程。教师在整个过程中是旁观者和帮助者，只有当学生无法解决问题或面临重大失误时才介入指导。这样通过不断地发现问题—解决问题，促使学生主动探究，把书本知识与实际应用融会贯通，实现OBE教学目标。

（三）多元考核方式，增加过程性评价

OBE教学理念的落脚点在于检测学习成果。实践考核的难点是唯结果论，仅凭实践报告和实验结论难以客观反映不同组别学生的优劣，对同一小组内学生评判时更加难以体现差别。通过探索多元考核方式，并增加过程性评价指标，能较为客观全面地对学生学习全过程进行多角度评价。课程考核结合项目教学的组织从教师考评、学生自评和互评三个维度采用口试、答辩两种方式展开［5］。一方面，教师是学习的组织和引导者，在评价体系中占主导地位，应秉持客观全面、肯定和鼓励的态度，按照可操作的量化考核点对学生项目教学的过程进行评价打分。评价时注意不仅要关注项目完成结果，还关注学生学习成果的获得即人才培养目标的完成度。另一方面，学生参与了整个项目教学的全过程，因而他们之间的自评与互评是细化的过程性评价，也是对教师评价的有益补充。引导在小组成员之间围绕组织能力、交流协作和创新思维开展自评与互评，有助于相互借鉴、取长补短，培养团结意识，塑造积极向上的氛围。项目教学各要素间关系如图1所示。

图1 项目教学各要素间关系

三、改革实践效果

通过在“电气控制技术”课程中围绕“OBE”教学理念开展实践教学改革，学生得到了更多的实践机会，动手能力和创新能力有了明显提高。课后对参与改革实践的2018至2021级学生开展广泛的问卷调查，92%的同学反映这种教学方法大幅提高了学习兴趣，激发了主动性和参与度；87%的同学反映该教学方法有力促进了岗位任职能力提升；84%同学反映这种教学方法有助于激发创新思维和创造能力，培养了面对实际问题的分析与解决能力，为后续课程学习和毕业设计奠定了良好的基础。

结语

新工科建设为高校教育教学改革带来了新的机遇和挑战。本文对新工科教学背景下如何将OBE教学理念融入军校专业课程实践教学模式改革之中进行了有益的探索。具体来说，就是从OBE教学理念强调的几个问题入手，引入项目教学，通过建构适当的教学项目融入教学培养目标、通过完成项目教学过程实现教学培养目标、通过多元考核和过程评价体系评判教学目标的完成情况。实践表明，课程教学模式的改革充分调动了学生的积极性和主动性，提高了学生的个人素质和能力，提升了专业人才培养质效。