楊胡坤，胡緒照，徐小勇

OBE教育模式下的課程教學(xué)改革探索與實踐——以巢湖學(xué)院“機械原理”課程為例

楊胡坤，胡緒照，徐小勇

（巢湖學(xué)院，安徽 合肥 238024）

為了適應(yīng)應(yīng)用型本科大學(xué)發(fā)展，巢湖學(xué)院在2020年開展了“機械原理”課程在OBE模式下的教學(xué)改革與試點。按照工程認證OBE教育模式要求，結(jié)合本課程4項關(guān)于畢業(yè)要求的課程目標，重新制訂“機械原理”課程大綱、完善課上課下教學(xué)設(shè)計和學(xué)生成績評價方法。在課程教學(xué)過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性明顯提高，按照新的成績評價方法進行評定，該校2019級68名學(xué)生“機械原理”課程目標達成度為0.72，獲得了較好的教學(xué)效果，為該校其他課程的OBE模式教學(xué)改革提供了良好的實踐基礎(chǔ)。

OBE；工程認證；教學(xué)改革；機械原理；評價

1 引言

2017年，教育部學(xué)校規(guī)劃建設(shè)發(fā)展中心網(wǎng)站發(fā)表了題為《新工科下人才培養(yǎng)“OBE”模式》的文章，明確了高等工程教育在我國高等教育中的重要地位[1]。同時加快我國高等工程教育改革，是滿足當前國家提出的“中國智造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略迫切需求[2–3]。

1981年Spady[4–5]首次提出基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出導(dǎo)向的教育模式（Outcome based education，OBE），作為一種先進的教育理念，很快得到了歐美國家的重視與認可，成為現(xiàn)代高等教育改革的主流理念。2016年6月，我國被吸收成為《華盛頓協(xié)議》組織第18個正式成員國，為跟上國際工程教育改革的發(fā)展步伐，2017年，我國正式開啟了具有國際實質(zhì)等效的工程教育專業(yè)認證工作[6–9]。通過部分高校在OBE模式下的教學(xué)改革試點與推進，取得了良好的教育改革成果[10–11]，應(yīng)用OBE模式進行全國高等教育改革成為新時代高等教育改革發(fā)展的必然趨勢。

“機械原理”課程在機械類專業(yè)中是一門不可或缺的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是引導(dǎo)學(xué)生從基礎(chǔ)理論課程到機械專業(yè)課程學(xué)習(xí)的重要課程?；贠BE教育模式的“機械原理”課程教學(xué)改革，雖在我國起步較晚，如教學(xué)評價方法研究[12]、教學(xué)模式的構(gòu)建[13]及相關(guān)改革研究[14]，但改革成果在逐步得到實現(xiàn)。

在OBE教育模式下的課程教學(xué)改革成為當前應(yīng)用型本科大學(xué)課程教育改革的重點方向，本文以我?！皺C械原理”課程為例，對其教學(xué)方法、支撐、評價等進行了一些有益探索，為進行OBE教育模式下的課程改革提供一種方法。

2 OBE教育模式的“機械原理”課程教學(xué)改革探索

傳統(tǒng)教學(xué)大綱的制訂基本上是按課時分配及教材來決定，教學(xué)效果以結(jié)業(yè)考試成績與平時成績來確定[15]。而基于OBE模式下的教學(xué)大綱的制訂，是不拘泥于教材，需要不斷探索和擴展學(xué)生學(xué)習(xí)能力，增強學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，實現(xiàn)課堂教學(xué)與社會實際緊密結(jié)合。根據(jù)OBE模式的要求，新的工程認證課程大綱必須由畢業(yè)要求、課程目標、教學(xué)內(nèi)容等決定，綜合利用校內(nèi)外資源，以學(xué)生為中心，形成一套正向支撐、反向設(shè)計課程大綱制訂流程，并根據(jù)內(nèi)外部的評價，積極探索對課程教學(xué)的持續(xù)改進。在OBE模式下，傳統(tǒng)課程教學(xué)由開環(huán)模式轉(zhuǎn)變?yōu)殚]環(huán)的教學(xué)模式，真正實現(xiàn)“教、學(xué)、用”的有機結(jié)合。

2.1 課程大綱設(shè)計流程

采用正向支撐、反向設(shè)計的方法，結(jié)合畢業(yè)要求、課程目標、教學(xué)內(nèi)容和評價方法之間的相互關(guān)系，基于OBE模式下的教學(xué)大綱制訂的流程如圖1所示。

在工程認證背景下，重新修訂基于OBE模式下的專業(yè)培養(yǎng)方案，明確畢業(yè)十二項要求，細分畢業(yè)要求指標點，反向設(shè)計“機械原理”課程目標，正向支撐畢業(yè)要求。課程目標與畢業(yè)要求之間的關(guān)系如表1所示。

圖1 OBE模式下課程教學(xué)大綱制訂流程

表1 課程目標與畢業(yè)要求

理清課程目標、支撐畢業(yè)要求、畢業(yè)要求指標點之間的關(guān)系是前提，然后把課程章節(jié)內(nèi)容與課程目標進行匹配，修訂教學(xué)大綱，從而為“機械原理”的課內(nèi)外教學(xué)做到有的放矢。

2.2 拓展學(xué)生應(yīng)用知識能力，探索學(xué)生課外時間的有效利用

OBE模式下，課程教學(xué)的改革目標：打破傳統(tǒng)教學(xué)以“教師教學(xué)”為主體、以“教學(xué)內(nèi)容”為導(dǎo)向的教育模式，實現(xiàn)以“學(xué)生學(xué)習(xí)”為主體、以“學(xué)習(xí)成效”為導(dǎo)向的教育模式。教師需把握好學(xué)生學(xué)習(xí)的方向，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和應(yīng)用專業(yè)技術(shù)知識的能力。

根據(jù)教學(xué)改革需要，要求課堂理論教學(xué)課時適當減少、實踐教學(xué)課時適當增加，學(xué)生課外自由支配時間增多。因此提升學(xué)生課外時間的學(xué)習(xí)效率，提高學(xué)生圍繞課程內(nèi)容解決工程實際中的問題的能力，是符合OBE模式下專業(yè)工程認證教育改革發(fā)展的要求。為達到OBE模式下的教育教學(xué)目標，達到畢業(yè)設(shè)計要求指標點。筆者在教學(xué)中，制訂了實踐性作業(yè)內(nèi)容，如表2所示。

表2 課外自主完成學(xué)習(xí)內(nèi)容

表2中的內(nèi)容表明，學(xué)生課外時間完成的內(nèi)容依然與課程內(nèi)容密切相關(guān)。但是在第1個項目中采取的應(yīng)用方法學(xué)生基本沒接觸而要求自學(xué)。該種設(shè)計主要體現(xiàn)為：鼓勵學(xué)生不能僅僅局限于當前課堂教學(xué)內(nèi)容，要積極探索一些新工具、新方法去解決工程實踐問題。第2、3項采取的應(yīng)用方法為學(xué)生已學(xué)或待學(xué)。由此讓學(xué)生清晰：在培養(yǎng)方案體系下所學(xué)必有所用，解決學(xué)生不清楚課程學(xué)習(xí)目的的困擾。

在第1項實踐性內(nèi)容中，要求學(xué)生能夠初步掌握Adams在剛體動力學(xué)中的應(yīng)用，直接觀察鉸鏈四桿機構(gòu)在不同桿長下構(gòu)成不同的四桿機構(gòu)，如曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)。效果圖如圖2。

圖2 鉸鏈四桿機構(gòu)運動仿真

該項練習(xí)中，學(xué)生可在如ProE、Solidworks、UG等建立實體模型，也可在Admas環(huán)境下建立，從而進一步提高學(xué)生三維建模能力。同時，在Admas環(huán)境下，添加回轉(zhuǎn)副、固定副、驅(qū)動電機，通過改變固定副的構(gòu)件或構(gòu)件長度，學(xué)生可以觀察構(gòu)成3大鉸鏈四桿機構(gòu)時的運動狀態(tài)，加深“桿長條件”及不同構(gòu)件作為機架時構(gòu)成三大機構(gòu)的特征認識，進一步鞏固課程學(xué)習(xí)知識點。

在第2項中通過C語言編程，學(xué)生掌握了抽油機懸點運動規(guī)律：位移、速度、加速度，仿真結(jié)果如圖3所示。該項內(nèi)容學(xué)習(xí)要點：（1）加深前導(dǎo)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的應(yīng)用及解決工程實際中的問題；（2）運動學(xué)的求解是后期課程學(xué)習(xí)動力學(xué)的基礎(chǔ)，使學(xué)生認識到“機械原理”課程學(xué)習(xí)在解決工程實踐中的問題具有重要的作用。

圖3 懸點仿真運動曲線

第3項中，根據(jù)給定條件，采用反轉(zhuǎn)法實現(xiàn)凸輪輪廓曲線的繪制，掌握Matlab編程與應(yīng)用，結(jié)果如圖4所示。結(jié)合本課程同期開展的Matlab課程，通過編制計算分析程序，繪制滾子凸輪的理論廓線和實際廓線，圖中虛線為理論廓線，實線為實際廓線。從而解決了學(xué)生在凸輪機構(gòu)學(xué)習(xí)中采用反轉(zhuǎn)法凸輪輪廓的解析計算方法，讓學(xué)生體會到知識在解決工程實際問題中的奇妙應(yīng)用。

圖4 凸輪輪廓曲線繪制

通過上述3項課外實踐性活動的實施，學(xué)生學(xué)習(xí)“機械原理”課程的積極性得到了普遍性的提高，求知的欲望進一步加強，同時深化了前導(dǎo)課程知識及現(xiàn)代計算機工具在工程實踐中的應(yīng)用，使學(xué)生對“機械原理”課程的地位和作用有了充分的認知，獲得了良好的教學(xué)效果。

3 OBE教育模式的“機械原理”課程的教學(xué)評價方法與效果

《機械原理》課程大綱明確各課程目標中平時作業(yè)及期末考試所占比例，如表3所示。

表3 課程成績評價方法

我校2019級學(xué)生“機械原理”課程是第一批次按照OBE模式的專業(yè)工程認證要求進行的教學(xué)改革試點。2個班68名同學(xué)的成績統(tǒng)計、考核結(jié)果如表4所示。

表4 課程教學(xué)效果

表4表明，通過教學(xué)改革，課程目標達成度較好，同時學(xué)生課程綜合成績不及格率明顯降低，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性得到了顯著提升。

從學(xué)生本次期末課程考核課程目標達成度來看，盡管達到較好的目標（0.72），但提升的空間依然存在?；贠BE模式的教學(xué)改革是一個不斷持續(xù)改進的過程，它不局限于當前所取得的教學(xué)效果而止步，它是一個開放的閉環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)過周期性循環(huán)，結(jié)合外部資源的評價信息，基于OBE模式下的“機械原理”課程教學(xué)將不斷得到改進和提升。

4 結(jié)論

文中以O(shè)BE教育模式的專業(yè)工程認證為背景，以巢湖學(xué)院“機械原理”課程為教學(xué)改革試點，根據(jù)OBE教育理念，探討了“機械原理”課程大綱的制訂，明確了課程目標、課程內(nèi)容與畢業(yè)要求及指標點間的關(guān)系。給出了“機械原理”課程教學(xué)評價方法，分析了考核結(jié)果。結(jié)果表明，通過以O(shè)BE模式進行的教學(xué)改革探索，學(xué)生課程目標達成度較好。OBE教育模式是一種持續(xù)改進、閉環(huán)控制的教育模式。目前由于我校開展OBE模式下的專業(yè)工程認證時間還不夠長，形成“正向支撐、反向設(shè)計”的大綱修訂流程和教育持續(xù)改進尚需時間。但筆者堅信，這種教育改革模式符合社會發(fā)展需要，開展OBE教育改革是高等教育發(fā)展的必然趨勢。

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Exploration and Practice on the Teaching Reform under OBE Model—— A Case Study of the Course of Mechanisms and Machine Theory in Chaohu University

YANG Hu-kun, HU Xu-zhao, XU Xiao-yong

（Chaohu University, Hefei, Anhui 238024, China）

To adapt to the development of application-orientation university, Chaohu university launched the teaching reform and pilot on the course of Mechanisms and Machine Theory under the OBE model in 2020. According to the requirements of the OBE model of engineering certification, with the 4 course objectives supporting the graduation requirements, the syllabus of Mechanisms and Machine Theory is re-formulated, and the teaching method in/out class and the evaluation method of students’ performance are improved. During the teaching, the students’ learning enthusiasm has been improved. According to the new evaluation method, the achievement degree of Mechanisms and Machine Theory is 0.72 for 68 students from class of 2019, which has achieved a good teaching effect. The results provide a practical basis for other courses teaching reform and the improvement of students’ learning ability.

OBE; engineering certification; teaching reform; mechanisms and machine theory; evaluation

G642.0

A

2095-9249（2021）06-0094-04

2021-10-27

2021年度省級教學(xué)研究項目（機械設(shè)計）；2021年度省級教學(xué)團隊項目（無機非金屬材料工程教學(xué)團隊）；安徽省教育廳重大項目（KJ2018ZD045）；巢湖學(xué)院校級教學(xué)研究項目（ch19jxyj26、ch19gjzy01）

楊胡坤（1975—），男，安徽宿松人，副教授，博士，研究方向：人工舉升技術(shù)、機電液一體化技術(shù)。

〔責任編校：陳楠楠〕