王麗麗 陳慶光 張鑫 杜小振

摘要：“機械工程控制基礎”是一門理論性較強的課程，但是本課程最終的目的是將相關理論在工程實踐中進行應用。通過OBE模式對課程的教學環(huán)節(jié)進行重新設計，以對應相應的教學目標，并建立了多元化的考核體系。通過教學實踐，表明教學效果較好。OBE模式對本課程的教學適用性較好。

關鍵詞：“機械工程控制基礎”；OBE模式；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）34-0100-03

近些年，高等教育不僅重視學生的學習成果及目標，而且更加強調(diào)培養(yǎng)學生的工程實踐及應用能力。雖然以往的教學過程也會制定教學目標，但這些目標通常都是較為模糊的，這使得學生并不清楚課程學習的具體目標及目的，導致學生較為茫然地跟隨教師的授課，僅僅專注于課程的內(nèi)容學習及如何應對考試。

基于成果導向（Outcome-based Education，OBE）的教育模式是從開始先確定學生的最終學習目標和成果，目前這一模式越來越受重視，特別在美國、英國、加拿大等國的工程教育中，已成為主流的教育改革理念[1]。OBE模式于20世紀80年代在美國興起[2]，其主要思路是將學生的能力提高和學習成果作為教學質(zhì)量的主要評估標準，這同傳統(tǒng)上內(nèi)容驅(qū)動的教育教學過程形成了鮮明對比。所謂成果，重點并不在于學生的考試分數(shù)，而應關注學生的學習與發(fā)展成效以及學生學習結(jié)束后真正擁有的能力。傳統(tǒng)教學過程的進度是以大部分學生可以完成的假設為前提預設的，其教學內(nèi)容設計優(yōu)先于教學目標，而衡量學生的方法是考試分數(shù)，主要考查學生對書本知識的掌握程度。OBE模式相較于傳統(tǒng)的教育理念而言，其最大的不同在于它是一種強調(diào)能力培養(yǎng)、能力訓練的教育系統(tǒng)[3]。OBE教育模式以學論教，教學目標先于教學內(nèi)容，課程教學設計，學生的教學過程管理等都圍繞教學目標進行，提供給學生知識、技術的同時著重培養(yǎng)學生的能力和素質(zhì)，教師只是學生達成預期學習目標的指導者和組織者。

將OBE教學模式應用到“機械工程控制基礎”課程教學中，以提升工程教育的教學質(zhì)量是一次大膽的探索和嘗試。研究基于OBE教育模式在“機械工程控制基礎”課程中的應用，在教學過程中變灌輸為啟發(fā)，變督促為引導，變“教師為主導”為“學生為主體”，推動教學過程“以教學為主線”向“以學習為目標”轉(zhuǎn)變。

一、基于OBE模式的“機械工程控制基礎”課程教學設計

基于“以學習為目標”的OBE模式，采用反向課程教學設計，包括三個步驟：確定學習效果，以學習效果為指導設計教學環(huán)節(jié)，通過多維評價體系檢驗學習效果，從而形成帶有目標及反饋的課程教學閉環(huán)過程，如圖1所示。

1.將預期學習目標分解為具體教學環(huán)節(jié)?！皺C械工程控制基礎”課程的主要目的是讓學生以動態(tài)的觀點去看待一個機械工程系統(tǒng)，其從信息的傳遞、轉(zhuǎn)換和反饋角度來分析系統(tǒng)的動態(tài)行為；為采用控制的觀點和思想方法解決生產(chǎn)過程中存在的問題以及為了使系統(tǒng)按預定的規(guī)律運動，達到預定的技術指標，實現(xiàn)最佳控制打下基礎；也為后續(xù)課程以及從事機電一體化系統(tǒng)設計打下理論基礎。然而這些目標的描述較為籠統(tǒng)，具體的學習目標無法進行量化，學生如何學習才能達到本課程要求的能力？教師又該如何進行教學？因此基于OBE教育模式必須先將培養(yǎng)目標進行分解并量化。

2.合理設計教學環(huán)節(jié)，優(yōu)化教學方法。通過合理設計教學環(huán)節(jié)并優(yōu)化教學過程中的教學方法，將教師講授與學生研討型學習相結(jié)合，通過提出一些開放性問題、布置一些小組研究型作業(yè)等，引導學生思考，提高學習興趣，同時滿足學生的多元彈性學習的需求。

3.構建多元化的評價體系，對教學目標進行有效反饋。課程考核評價一般作為教學過程結(jié)束后的環(huán)節(jié)，如果沒有嚴格、有效的評價體系，很難實現(xiàn)預期的學習成果。基于OBE模式的考核應該能夠有效檢驗學習成果，并且要給予教學效果的有效反饋，應該設計采用多樣性的評價體系。

二、基于OBE模式的“機械工程控制基礎”課程教學改革的實施

1.將抽象的理論問題具體化工程化。機械工程控制理論中的大部分概念和理論都是比較抽象的，在教學過程中如果僅限于理論的介紹和論述，學生不僅會感覺空洞乏味，而且難以接受和理解[4]。因此在設計教學環(huán)節(jié)時，可以適當減少抽象模型的例題，而增加工程實例和典型案例[5]，同時把機械領域的前沿課題以及研究結(jié)果作為實例引入到教材之中。這樣可以引導學生的學習指向設定的教學目標，從而對教學內(nèi)容進行驅(qū)動。

2.培養(yǎng)學生用控制論的思維方式解決機械工程實際問題。學生在機械原理及機械設計相關課程中學習了各種機構，掌握了機構的運動規(guī)律，而本課程讓學生知道除了應用機構驅(qū)動機器，還可以應用控制手段實現(xiàn)機器更加復雜的運動。讓學生將經(jīng)典控制論應用于機械工程實踐中，根據(jù)“時域性能分析和頻域性能分析”的知識分析系統(tǒng)的動態(tài)性能，根據(jù)“系統(tǒng)性能校正”的知識設計控制系統(tǒng)，改變系統(tǒng)的運動特性，達到期望的運動目的?！皺C械工程控制基礎”這門課程的最終目的就是利用相關理論解決機械工程中的實際問題。因此，理論的應用是本課程最重要的學習目標之一，培養(yǎng)學生的思維方式是完成該學習目標最重要的教學設計過程。

3.培養(yǎng)學生建立基于控制論培養(yǎng)的邏輯分析能力?！皺C械工程控制基礎”是應用數(shù)學手段，基于物理學、電工電子學、力學、機械原理等知識建立系統(tǒng)數(shù)學模型，將機電液系統(tǒng)抽象為數(shù)學模型的形式，進行性能分析和設計計算。因此，要求本專業(yè)的學生具有良好的數(shù)學、物理、力學、電學、機械學的基礎，并且具備多學科的知識積累，有些涉及物理學、電工電子學、力學知識，學生們雖然學過相關課程，但是由于時間過長，已印象不深。因此，在每次課程結(jié)束之前把下次課程會用到的有關知識點給學生一一列出，讓學生課后提前復習已學過的基礎知識，在下次課堂上教師只需對基礎知識做些簡單的提示或回顧即可，在舊知識與新知識之間架起一座橋梁，新舊知識能夠有效銜接，達到事半功倍的效果。教師通過引導學生應用原來所學定理或定律去分析問題、解決問題，構建一個完備的知識框架，能夠從中體會到原來各門學科之間是相互聯(lián)系、相互銜接的，只有融會才能貫通，學生邏輯清晰，分析能力自然就提高了。

三、基于OBE模式的多元考核體系的建立及效果

依據(jù)設定的教學目標，結(jié)合教學環(huán)節(jié)的設計，建立多元考核體系，并對教學目標的達成進行檢驗[6]。根據(jù)課程特點，注重階段性考核和理論的實際應用考核。將學生的成績結(jié)構設定為：平時課堂表現(xiàn)5%，課后作業(yè)10%，實驗成績15%，期末成績70%。通過這樣的設置，使學生注重課程的過程化學習，讓學生學好每一個理論環(huán)節(jié)。加大實驗環(huán)節(jié)的任務量，注重學生工程意識的培養(yǎng)。課程結(jié)束后鼓勵學生積極進行課程教學評價，反饋教學效果，從而對整個教學過程進行反饋，形成課程教學設計的閉環(huán)。

通過一個學期的教學實踐，對教改班和對照班的教學效果進行了對比，如表1所示。

由表1可以看出，基于OBE模式在“機械工程控制基礎”課程教學改革效果較好。針對本課程的特點進行的教學設計是適用的，今后可以在課程組其他教師的課堂進行相關教學經(jīng)驗的推廣。

四、結(jié)論

基于OBE模式在“機械工程控制基礎”課程中的應用，將教學過程由“教師為主導”向“學生為主體”轉(zhuǎn)變，將教學過程由“以教學為主線”向“以學習為目標”轉(zhuǎn)變：（1）摒棄教學內(nèi)容為主線的傳統(tǒng)教學模式，建立以教學目標為指導的教學環(huán)節(jié)設計，并與多元化的教學考核過程相結(jié)合，對課程教學重新進行梳理。（2）構建了多元化的評價體系，把以完成教學內(nèi)容為主的教學設計轉(zhuǎn)向以教學目標為出發(fā)點的知識學習、能力培養(yǎng)的教學目標。（3）通過教學實踐，教學改革效果較好，也驗證了OBE模式是適用于“機械工程控制基礎”課程的教學的。

參考文獻：

[1]李志義，朱泓，劉志軍，等.用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革[J].高等工程教育研究，2014，（2）：29-34.

[2]顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學習產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式——汕頭大學的實踐與探索[J].高等工程教育研究，2014，（2）：27-37.

[3]宋志剛，陳紅，王根平.成果為本的專業(yè)設計——基于加拿大北阿爾伯塔理工學院實施OBE教學改革的啟示[J].深圳職業(yè)技術學院學報，2013，（1）：63-66.

[4]董明曉，李瑞川，陳繼文，等.面向控制論思維方式培養(yǎng)的機械工程控制基礎課程教學方法探索[J].教學研究，2013，（1）：55-57.

[5]梁雙翼，尹輝俊，宋世柳.面向?qū)嵺`能力培養(yǎng)的《機械工程控制基礎》教學探索[J].裝備制造技術，2012，（3）：195-196.

[6]張業(yè)明，張燕，呂鯤.提高“機械工程控制基礎”課程教學質(zhì)量的探討[J].中國電力教育，2013，（6）：102-103.