基于OBE的“城市轨道交通电力牵引与控制”混合式教学设计

张真 周朝晖 王亮

摘 要：随着OBE理念以及信息技术在教育行业的广泛应用，改进传统课堂的教学方法，突出学生在教学中的主体作用势在必行。基于OBE理念，针对“城市轨道交通电力牵引与控制”课程建立“线上+线下”混合式教学改革，深度融合“线上+线下”教学资源，完善教学内容设计，力求在教学的各个环节培养学生分析问题、解决问题以及终身学习的能力，帮助学生由浅到深地学习课程的理论和实践知识，不断提高学生的创新思维和工程能力。

关键词：OBE理念；混合式教学；教学设计

一、概述

OBE理念也被称作能力导向教育、目标导向教育或者需求导向教育［1］。在高校教育信息化的推动下，学校教学从传统的以教师为中心转换到了以学生为中心，而“线上+线下”混合式教学模式成为多样化教学的主要类型之一［23］。以学生为主体，以教师为主导的“双主体”的教育思想不仅能够使教师在教学方法上以引导和启示为主，而且有助于引导学生积极主动地学习。这种新型教学模式的开展将对教学质量的提高有所帮助，在教学改革中起着重要作用。混合式教学对教学模式进行重新设计，通过信息化教学平台引导学生课前预习，拓展学习资源，培养学生自主学习能力。

“城市轨道交通电力牵引与控制”是以城市轨道电力牵引系统为研究对象，引导学生由纯理论学习转向实践性和工程性学习的一门专业核心课程，在工程教育中发挥着举足轻重的作用。通过本课程的学习，可以培养学生掌握车辆牵引传动的设计原理、方法和一般传动设计的原则，使学生具备应用和检修车辆牵引传动装置及电气牵引系统的能力。目前此课程面临的主要矛盾是更新速度快与教材及资料滞后的矛盾。并且随着雨课堂、微助教、课堂派等教学工具层出不穷，在课程开展过程中，面临着学生缺乏学习兴趣、教学模式陈旧以及教师教学水平不符合时代发展需求等问题［45］。

基于此，对“城市轨道交通电力牵引与控制”课程进行基于OBE理念的混合式教学改革，改变传统填鸭式教学方法，以教学大纲为依据，有效整合线上线下教学资源，改善课程内容设计以及课程评价体系，突出学生在教学中的主体作用，力求在教学的各个环节培养学生分析问题、解决问题以及终身学习的能力，帮助学生由浅到深地学习“城市轨道交通电力牵引与控制”课程的理论和实践知识，不断提高学生的创新思维和工程能力。随着教育体系的不断更新，也要让学生敢于创新，拓展自己的发展空间，去尝试多种解决问题的可能。

二、传统式课堂存在的问题

“城市轨道交通电力牵引与控制”课程作为一门专业必修课，涉及交叉学科多，软硬件知识复杂，涵盖的基础知识和专业知识较多，且实践经验需要长期积累。由于课程知识较难及其自身发展的前沿性，在传统式教学模式下，课程内容设计逐渐凸显出不合理性和滞后性，导致教学效果不理想，课程存在的主要问题如下：

（1）缺乏专业基础知识，专业契合不足。“城市轨道交通电力牵引与控制”为大四学生的专业课程，涉及一些专业基础课程，如“控制工程基础”“电工学”及“电力电子技术”等，而这些课程目前部分属于选修课，部分学生在大二和大三学年并没有选修相关专业基础课程，因此，对于该课程涉及的一些基础概念较为陌生。学生基础知识掌握能力参差不齐，没有学习过或者知识掌握不牢固的学生在听到相关概念时难以理解，并且在教师课堂讲授缺少师生互动的情况下，学生更加难以提出疑问，导致学习兴趣不佳，久而久之课程变成“天书”，课堂参与度和积极性下降。

（2）教学模式单一，难以激发学习兴趣。教学多以“线下”课堂教学为主，且教师教学方法多以讲授法为主。教师的主要关注点在于如何在有限的课堂时间内讲授完本节课的重点和难点，忽视了学生的接受程度，师生互动较少，且学生没有积极反馈。另外，有些学生无法集中精力听课，习惯在课堂上“开小差”，部分考研学生会选择在课堂上边听课边准备考试，对课程重视程度不够。学生的学习动机、学习方式以及学习态度都有待提升，传统教学模式难以体现学生作为学习者的主体地位和激发学生自主学习的兴趣。另外，单一的教学方法会导致学生在课程初期的浓厚兴趣逐渐降低。

（3）课程设计偏重理论，缺乏实践练习。由于课程涉及的软硬件知识比较抽象，尤其在电机的矢量控制、直接转矩控制等控制方法以及可关断晶闸管、绝缘栅双极晶体管、智能功率模块等电力电子器件工作原理的学习上，缺乏实物演示及实践练习，课程实践课时相对较少。实物演示及实践教学环节能够帮助学生完善理论知识的学习，更加深刻地理解所学知识，增加知识储备的连续性，提高学生动手能力及工程应用能力。

三、基于OBE的混合式教学设计

（一）教学目标

（1）深度理解OBE理念及混合式教学模式的教学理念［68］。针对“城市轨道交通电力牵引与控制”这门课，根据传统教学模式的不足和局限性，根据毕业需求优化和完善相应的教学内容，建立平时成绩、期末考试及实验综合考核的过程性评价方式，帮助学生准确地解决学生在课程学习过程中的问题，促进学生知识、能力和素质协调发展，培养自主学习和终身学习的能力。并将课程知识点与实践相联系，融合课程思政，参考学科最新研究及社会热点问题不断更新教学内容。

（2）提出合理的实施架构，完善课程内容设计。有效整合传统课程学习和在线学习，扩展学习空间，完善学习资源。筛选适合开展混合式教学模式的章节，处理好教学活动教学课程准备阶段（线上）、课堂教学阶段（线下）及课后巩固阶段（线上+线下）中的教学环节和内容安排。

（3）建立与混合教学模式相适应的课程评价体系。根据学生出勤、平时作业（分组讨论、PPT汇报、小测试、课后作业等）、理论课及实验课参与度等对学生进行过程性评价，综合期末考试成绩，形成最终成绩。建立课程教学效果反馈机制，及时调整和优化混合式教学模式的架构及具体操作方案。

（二）教学内容

“城市轨道交通电力牵引与控制”课程以牵引电动机、受电弓、高压箱、牵引变流器、牵引变压器以及辅助供电系统为研究对象，要求学生掌握电力牵引电路相关知识和理论，具备分析和设计城轨电力牵引电路的能力，教学内容涉及使用工程科学进行建模和分析的能力。根据课程教学体系要求，课程共40学时，主要内容包括：绪论、牵引理论基础、电力电子器件及其应用、三相交流异步电动机的控制策略、斩波电路、逆变电路、城市轨道交通车辆的主传动控制、城市轨道交通供电系统于车辆电气设备以及电力牵引传动与电磁兼容等九个章节。根据课程目录可以发现该课程是一门交叉学科，理论和实践并存。针对课程的教学特点，充分利用信息技术对学生学习和创新能力进行培养，建立混合式教学模式架构，分割教学内容，合理分配教学环节，对实现线上与线下有效互相促进作用具有重要意义。

基于OBE理念，以教学大纲为依据，充分利用“线上+线下”资源支撑一体化教学，实现课前、课中及课后教学的深度融合。线上教学平台选择超星学习通，该软件功能齐全，包括签到、视频导入、作业布置、小组讨论等多个模块，能够对教学提供完整的过程性数据记录。同时，教师做好教学资源配置，根据教学大纲完善课程资料的建立，包括课程PPT、课程视频录制、相关文献、习题库以及相关知识点巩固与拓展视频资料等。“城市轨道交通电力牵引与控制”课程混合式教学模式构建分为线上学习活动（课程内容学习、课程资源共享、作业与在线测试、在线讨论等）、线下学习活动（知识内化、学习答疑、知识拓展、实践应用等）以及课后作业分享和教学评价等。

（1）课前准备阶段以在线学习、在线讨论及测试为主，按照教学计划设计线上课程内容，学生通过学习通完成课程内容的预习工作，同时教师上传教学资料（如本章内容介绍、教学大纲以及PPT），以便学生提前熟悉课程内容。首先，在上课之前，教师需要明确课程内容相关知识点，并对不同的知识点进行课程设计或预先录制微视频，上传至学习通，并布置预习作业。如第三章《电力电子器件及其应用》章节，涉及“电力电子技术”“电工学”及“电力电子技术”等多门专业基础课程的内容，可以把二极管、三极管的工作原理和工作特性做成小视频上传平台，帮助学生巩固和复习基础知识点。然后，学生收到预习作业后，通过学习通上传的教学资料自主学习，以便课堂教学时学生更快更准确地理解课程内容，有利于提高学生上课的注意力和学习兴趣。最后，教师建立题库，要求学生在课堂教学之前完成相应测试，以便考查学生知识点的掌握情况。此外，将学生以5人为一小组分成若干小组，针对重难点问题设置讨论题，要求学生以小组为单位准备课堂汇报交流。

（2）课堂教学阶段通常采用问题导入的方式，教师根据在线视频阅读数据、在线测试结果等了解课前学习情况并分析部分同学预习效果不理想的原因，通过问题导入的方式给予学生反馈，帮助学生完成知识内化。以课前学习情况导入课程增加了学生和教师的互动，有利于教师更准确地掌握学生学习情况，并且更有针对性地帮助学生解决疑问。通过课前预习，学生已对基本知识点有了一定的认识，节省了很多课堂讲授的时间，因此线下教学可以针对重难点知识点进行细致的讲解与指导，辅以课堂讨论、习题课等方式集中课堂时间讲授重点问题。期望做到课程内容有的放矢、突出重难点，针对性地指导、讨论和纠正学习过程中存在的问题。另外，通过线上学习数据对学生进行有效监督和辅导，比如针对学习时长不足或作业完成情况不理想的学生，及时提醒并单独答疑。最后，教师结合课堂及线上学习情况进行总结，并布置作业以及下次课程任务，使学生巩固所学知识。

（3）课后阶段为了增加学生的扩展学习和互动，可以设置优秀作业展示栏发布在学习通上，同时将课后作业分为简答类、作图类、计算类及描述类多种类型，有助于学生总结归纳。此外，设置课外拓展栏目发布到学习通，有助于兴趣浓厚的学生进行拓展学习和知识完善。设置问题反馈栏目，便于学生对课程内容进行反馈，教师根据课程反馈情况进行总结和教学内容的改善或重新设计。混合式教学将课堂延伸到了课前及课后，与传统教学相比，增加了学生的主动性和学习时间，教师对课程知识点的合理设计是引导学生自主学习的基础，通过学生线上学习、课堂表现以及问题反馈情况，总结完善课程设计问题，及时修正，以期对未来的课程设计起到很好的指导作用。

（三）教学评价

科学、公平、合理的成绩评定体系不仅是评价教学质量和教学效果的关键环节，而且能够调动学生学习的积极性和主动性［9］。如果学习过程与成绩评定没有关联，容易导致学生消极学习的现象，学习热情一旦减弱，学习自主性会随之降低，因此需要建立合理的评价体系，将学习环节纳入评价体系中来，特别是确定合理评价方式和比例。为提高学生对“城市轨道交通电力牵引与控制”这门课学习的实质性效果，将过程性考核纳入成绩考核，改变单一成绩评定方式，避免学生只重视期末考试而忽视过程学习的问题。多元化的课程考核与评价方式如图2所示。主要包括“过程性考核与评价”以及“结果性考核与评价”两部分。其中，“过程性考核与评价”包括考勤、实验成绩及作业成绩。其中，实验评分包括每次实验纪律及考勤、实验表现以及实验报告。作业包括线上资源学习（累计学习时长达到240min为满分）、平台发布讨论话题、课堂小组讨论、课堂表现以及汇报等情况。

四、总结

通过基于OBE理念的混合式教学模式改革研究，主要解决了几个问题。首先，优化了“城市轨道交通电力牵引与控制”课程内容与毕业需求的对应关系，完善教与学的关系，提高了课程的教学质量。其次，变革了单一教学模式及传统“填鸭式”课堂讲授，根据教学大纲重新设计课程内容，进行混合式教学改革，充分利用“线上+线下”教学资源。最后，改进了以看重期末考试成绩而不注重学习过程的评价指标，建立适应OBE联合混合教学模式课程评价体系。

基于信息化教学平台开展混合式教学应避免为了使用平台而使用，应当把平台作为促进学生学习的有效工具和途径，在有必要的章节融合线上学习内容，并对课程内容重新设计，使线上和线下教学有效融合，逐渐形成以学为中心的教学模式，培养学生课前自主预习、课堂答疑解惑、课后巩固拓展的良好学习习惯，并能主动对学习进行反思［8］。同时，教师依据学生的学习效果和反馈依据进行教学反思，及时对课程进行调整，对教学内容和方法持续改进。

参考文献：

［1］伍娟，陈沁，齐建强，等.OBE+混合式教学模式的临床技能实训课程教学改革探索［J］.沈阳医学院学报，2020，22（5）：506508，512.

［2］李沛，刘宇，刘双全，等.OBE联合混合式教学的基础检验学教学研究［J］.中国继续医学教育，2024，14（9）：4346.

［3］孙可，赵楷夫.线上教学到线上线下混合式教学实践［J］.沈阳师范大学学报（自然科学版）2021，39（4）：365369.

［4］周凤新.基于雨课堂智慧教学工具的课堂教学设计与实践研究［D］.沈阳师范大学，2018.

［5］蒋雯音，杨芬红，范鲁宁.雨课堂支持下的智慧课堂构建与应用研究［J］.中国教育信息化，2017（10）：1417.

［6］民淑群，陈玉秀，张潮海.“高电压技术”课程线上线下混合式教学［J］.电气电子教学学报，2021，43（3）：4548.

［7］张敬环，任瑞仙.“C程序设计”混合式教学探索与实践［J］.计算机时代，2021（6）：8486.

［8］卢文娟，赵洪亮，刘春晖，等.“模拟电子技术”混合式教学改革与实践［J］.电气电子教学学报，2021，43（3）：5357.

［9］王春霞.基于专业选修课的成绩评定过程分析——以《城市水系统运营与管理》为例［J］.教育教学论坛，2019（12）：9091.

作者简介：张真（1993— ），女，汉族，山西太原人，工学博士，讲师，主要从事智能农机装备及车辆电子控制研究。