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        基于OBE理念的新形勢下《控制工程基礎(chǔ)》教學(xué)實踐探討

        2021-11-12 01:25:19李響
        海外文摘·藝術(shù) 2021年18期

        李響

        (北京信息科技大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院,北京 100193)

        0 引言

        近年來,高等教育領(lǐng)域呈現(xiàn)出很多新形勢,如新工科建設(shè),“互聯(lián)網(wǎng)+”以及工程教育認(rèn)證等。在我國,工程教育是近現(xiàn)代高等教育的重要組成部分,它是由專業(yè)認(rèn)證機構(gòu)執(zhí)行,針對大學(xué)等機構(gòu)教育、教學(xué)過程中涉及的工程專業(yè)教育進(jìn)行評價?!度A盛頓協(xié)議》是該領(lǐng)域中最為權(quán)威與普及的國際互認(rèn)協(xié)議,我國于2016年加入此協(xié)議組織。該認(rèn)證體系為工程技術(shù)專業(yè)人才畢業(yè)后從事實際工程工作提供了有力保證。近20年來, “互聯(lián)網(wǎng)+”的相關(guān)概念與技術(shù)已經(jīng)深入到高等教育的各個環(huán)節(jié)之內(nèi),對以前的教學(xué)組織形式產(chǎn)生了巨大沖擊與影響。聯(lián)合國教科文組織,早在五年前就表示說深遠(yuǎn)的改變已經(jīng)在學(xué)習(xí)模式與知識來源等環(huán)節(jié)中發(fā)生?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”的浪潮正在漸漸改變高等教育的教學(xué)形式、使用教科書、教育模式、師生角色、院系各級分工及其他等多個環(huán)節(jié),隨著技術(shù)與理念的發(fā)展,高等教育必然呈現(xiàn)新的格局。四年以來,我國正在積極推進(jìn)新工科的相關(guān)建設(shè),非常多的大學(xué)參與了“復(fù)旦共識”和“北京指南”等協(xié)議組織,教育部也就此發(fā)布了多項指南與通知,這些都為高等教育強國建設(shè)提供了動力與基礎(chǔ)。

        除此之外,近兩年來,新冠病毒疫情的暴發(fā),使得全球公共衛(wèi)生進(jìn)入緊急狀態(tài),嚴(yán)重影響人類生命健康,趨于常態(tài)化的疫情管控也對高等教育提出了新的困難與問題。

        1 OBE教學(xué)理念

        OBE(Outcomes-Based Education)即成果導(dǎo)向教育,也被稱為基于目標(biāo)的教育或基于成果的教育。它是近年來一種被普遍認(rèn)可的教育理論。世界各地的教育系統(tǒng)已在多個層面采用了基于結(jié)果的方法。澳大利亞和南非從1990年代到2000年代中期采用了OBE政策。1994年以來,美國已經(jīng)實施了OBE計劃。2005年,香港對其大學(xué)采取了基于結(jié)果的方法。歐盟已提議在其整個管轄區(qū)域內(nèi)將轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅爻晒慕逃龑?dǎo)向。華盛頓協(xié)議同意接受使用OBE方法獲得的本科工程學(xué)位。新西蘭與澳大利亞、日本、加拿大、我國的臺灣與香港地區(qū)、印度、愛爾蘭、韓國、俄羅斯、新加坡、南非、斯里蘭卡、土耳其、英國、巴基斯坦、中國和美國均已經(jīng)協(xié)議簽署實施OBE教育。該教育理論以目標(biāo)(結(jié)果)為基礎(chǔ)建立教育過程與教育系統(tǒng)中的每個部分。在教育整個過程結(jié)束時,參與教學(xué)活動的每個學(xué)生都應(yīng)該實現(xiàn)了此前設(shè)定的目標(biāo)。在OBE中沒有單一的,確定的教學(xué)或評估形式,恰恰相反相反,課程、機會和評估都應(yīng)該幫助學(xué)生實現(xiàn)指定的結(jié)果。教師在教學(xué)過程中的角色根據(jù)目標(biāo)或結(jié)果調(diào)整為講師、培訓(xùn)師、促進(jìn)者和/或?qū)煛?/p>

        OBE與傳統(tǒng)教育方法的主要區(qū)別在于它包含三個要素:教育理論、系統(tǒng)的教育結(jié)構(gòu)和特定的教學(xué)實踐方法。它將整個教育系統(tǒng)組織起來,使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)體驗結(jié)束時成功完成被認(rèn)為是必不可少的。在這個模型中,“結(jié)果”是核心概念,有時與術(shù)語“能力”“標(biāo)準(zhǔn)”“基準(zhǔn)”和“實現(xiàn)目標(biāo)”互換使用。OBE 還使用在實際工作場所正式和非正式采用的相同方法來實現(xiàn)結(jié)果。制定課程和成果時,它側(cè)重于以下技能:生活技能;基本技能;專業(yè)和職業(yè)技能;智力技能;人際關(guān)系和個人技能。

        2 《控制工程基礎(chǔ)》的教學(xué)改革實踐

        2.1 《控制工程基礎(chǔ)》課程概況

        《控制工程基礎(chǔ)》是面向北京信息科技大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院光電系大三學(xué)生的必修課,此課程主要講述控制系統(tǒng)的基本概念、控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立的基本方法、線性系統(tǒng)的概念、微分方程數(shù)學(xué)模型、傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型、方框圖數(shù)學(xué)模型及其簡化、信號流圖及其簡化、頻率特性數(shù)學(xué)模型及特點、時間域分析方法、時間域性能指標(biāo)、頻率域分析方法、脈沖響應(yīng)函數(shù)概念、穩(wěn)定性分析、穩(wěn)態(tài)誤差分析和瞬態(tài)誤差分析及系統(tǒng)校正等內(nèi)容。

        《控制工程基礎(chǔ)》利用Laplace變換等數(shù)學(xué)方法建立反饋系統(tǒng)的精細(xì)模型,通過時、頻域分析等方法來評價控制系統(tǒng)優(yōu)劣,并對系統(tǒng)進(jìn)行校正。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,光電專業(yè)學(xué)生由于是非控制專業(yè),數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對薄弱,對概念感覺過于抽象,用數(shù)學(xué)理論描述的模型難以實現(xiàn)為具體系統(tǒng)。在實驗教學(xué)中,硬件實驗效果也存在一定問題。

        2.2 基于OBE理念的教學(xué)探討

        正是由于存在上述各種問題,本課題試圖以《控制工程基礎(chǔ)》為試點,通過將OBE成果導(dǎo)向教育模式應(yīng)用于課程的教學(xué)中,分析《控制工程基礎(chǔ)》課程中各教學(xué)環(huán)節(jié)和方法對學(xué)生能力形成的影響與作用,進(jìn)行《控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容及方法改革,以期提高學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗與教學(xué)效果,對培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力,大大增強其畢業(yè)后對工作崗位的適應(yīng)能力。

        縱觀內(nèi)外各高校的《控制工程基礎(chǔ)》的教學(xué),往往更加偏重各個理論知識點的傳授,使得這門課程變成了由各個獨立的知識單元堆砌而成,缺少有機連接,更加不利于知識體系的建構(gòu),本課題希望利用成果導(dǎo)向理論,在《控制工程基礎(chǔ)》課堂教學(xué)中,打破以往教學(xué)環(huán)節(jié)對各個知識點的刻意劃分,而以某一個典型系統(tǒng)為主線,將各個單元知識點進(jìn)行有機連接構(gòu)建完整學(xué)科體系,在進(jìn)行《控制工程基礎(chǔ)》的整體理論策劃時就利用連貫的知識結(jié)構(gòu)體系為基礎(chǔ)以避免之前的弊端,更加有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)與掌握。

        結(jié)合OBE理念,在《控制工程基礎(chǔ)》實踐教學(xué)中應(yīng)深入理解“成果”的幾重意義:第一,成果不只局限于期末成績,我們課程教學(xué)組將其更寬泛地理解為為產(chǎn)出,即OBE理念為產(chǎn)出導(dǎo)向教育。第二,在我們的實踐教學(xué)改革實施過程中,明確考核指標(biāo),成果包含著本學(xué)習(xí)成績、課程實驗、測評等教學(xué)環(huán)節(jié)中受教者表現(xiàn)出的思考與創(chuàng)新能力、社會適應(yīng)能力,結(jié)合教育工程專業(yè)認(rèn)證的推動,我們甚至追蹤學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)情況,收入情況等綜合指標(biāo),上述等指標(biāo)參數(shù)的綜合才是教學(xué)結(jié)果的真實評估。第三,學(xué)習(xí)成果的取得和衡量不是橫向比較,更多的是縱向比較,是反映個人完成某一個過程和步驟后取得的進(jìn)步,這也與教育工程認(rèn)證中的持續(xù)改進(jìn)理念相契合。

        按照OBE的成果導(dǎo)向理念,我們課程組在實踐教學(xué)嘗試推行加分鼓勵制度,增加預(yù)評估(pre-assessment)環(huán)節(jié)作為每堂課的導(dǎo)入(bridge),在知識點學(xué)習(xí)后再次進(jìn)行評估,對比學(xué)習(xí)后的成績,對學(xué)生做出評價。假設(shè)學(xué)生在本知識點環(huán)節(jié)前知識儲備和各項能力為零,在進(jìn)行了一定的學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)后即可以獲得一定的分?jǐn)?shù),各項分?jǐn)?shù)不斷相加,獲得最終的成績。

        同時,最后總評方式不再只局限于期末考試,大量增加隨堂測試,例如,每次課,利用五分鐘進(jìn)行當(dāng)堂結(jié)果考評,或下課后,利用網(wǎng)絡(luò)課堂進(jìn)行考評,計入最后期末總評。不但能對學(xué)生的情況有更好的了解,也可以更好的督促學(xué)生投入學(xué)習(xí),而不是在考前一周進(jìn)行突擊。

        同時,針對疫情的爆發(fā),要積極利用網(wǎng)絡(luò)資源,包括雨課堂,超星課堂等網(wǎng)絡(luò)授課手段,課后利用微信,qq等手段與學(xué)生緊密聯(lián)系,利用中國MOOC大學(xué)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源作為課堂教學(xué)的有益補充。

        3 結(jié)論

        由于幾年了的新形勢,基于OBE理念的《控制工程基礎(chǔ)》教學(xué)實踐在我校的實施已是迫在眉睫。以學(xué)生綜合能力提升的OBE教學(xué)是未來新工科專業(yè)建設(shè)的重要途徑,也是提升學(xué)生動手實踐能力的良好手段。本文在總結(jié)當(dāng)前自動控制原理實驗課存在問題的基礎(chǔ)上,以成果導(dǎo)向教育和學(xué)生能力提升為理念對《控制工程基礎(chǔ)》進(jìn)行了教學(xué)實踐探討,能夠有效提高受教育群體的自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)造力,能夠有效幫助學(xué)生掌握課程知識點,提高學(xué)生的能力,培養(yǎng)更高質(zhì)量的綜合性人才。

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