冶金機械專業課程基于OBE理念的項目化教學改革實踐

李明+王東城+孫建亮

（燕山大學 機械工程學院，河北 秦皇島 066004）

摘要：冶金機械專業是典型的工程專業，在專業課程《板帶軋機系統自動控制》的教學過程中，一直存在形象化缺失、鍛煉性不足的問題。基于OBE的工程教育理念模式，加強學生在校內課程中的鍛煉，實施了全課程跟隨式項目教學的實踐，得到了有益的效果，對專業課程改革推進具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：冶金機械；OBE；項目式教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）18-0098-02

《板帶軋機系統自動控制》是冶金機械專業的主干課程，教授軋機生產設備的自動控制和板帶產品質量的自動控制兩方面內容，強調實用性和系統性相結合。本課程是典型的由工程實踐推動理論體系建立的專業理論課，工程應用特點鮮明，課程涉及的知識面多，是軋機設備、軋制工藝、力學、自動控制和通信系統等多領域知識的綜合。之前的教學過程主要以課堂講解理論知識的方式進行，內容抽象，學生在學習過程中不能很好地理解和消化，也不能很好地將學到的知識用到實際中，造成教學與生產實際脫節的情況。面對目前行業發展的現狀，需要探索教學和企業實際生產相結合的課程教學模式，建立理論教學與實際應用相結合的課程體系，還應該認真總結與分析以往的教學經驗，結合學科科研成果，以建立一個體現優勢與特色、符合行業培養需求的課程。20世紀80年代以來，隨著我國經濟形勢的發展，高等學校的理論科研工作不斷加強，但工程教育的實踐性卻越來越弱，高校教育與就業的不匹配問題越來越明顯，引起了教育界的廣泛重視。國內高校的教育工作者借鑒國外經驗，提出“工程教育回歸”的理念，重視工程教育的實踐性本源，針對高等教育機構的工程類專業實施了工程教育認證。OBE理念是工程教育專業認證強調的三個核心理念之一[1]。燕山大學是一所具有傳統機械優勢的高校，近十年來在工程教育方面進行了持續不斷的改革，取得了良好的效果[2]。借鑒我校在教學改革上的成果，我們開展了《板帶軋機系統自動控制》的課程教學改革，對課程的教學計劃、教學方法、考核方式等進行了探索。

一、基于OBE理念的課程能力目標

結合工程認證的OBE理念，修訂了板帶課程教學的具體目標（教學的產出，即計劃培養的學生能力）。基于OBE工程教育認證的12條畢業能力要求及課程規劃，修訂的課程培養能力是：（1）使學生掌握板厚控制、板形控制的相關概念，熟悉相關控制方法，了解其基礎理論；（2）使學生能夠理解常見的厚度控制方法及模型、板形控制方法及模型，能將課本知識與專業知識結合運用于解決復雜工程問題；（3）使學生具備實驗數據分析和解釋的能力，能夠結合專業知識和課程知識對復雜現場工程問題進行數據分析和綜合，并得到有效結論。

課程能力目標的核心是讓學生了解理論，學會運用，能對具體問題進行分析，能從復雜問題中提煉解決對象并進行分析，幫助學生形成正確的思維方法、研究方法，激發學生的創造性，提高學生的綜合素質。

二、課程項目化設計與CDIO教學思路

在課程中，采用CDIO教學模式開展學生能力的培養。CDIO是工程教育模式改革的新思路[3]，充分體現了“做中學”思想，在高校教育中得到了廣泛借鑒和應用。

1.項目化設計。在課程中設置板厚板形綜合控制項目，設定的原則是：項目內容覆蓋課程主要內容；項目題目以具體工況為背景；對項目實施不求全責備，根據學生完成項目過程中表現出的能力進行模糊評價。教學過程中，充分利用學科科研成果資源，從中提取教學案例，持續更新并注意課程案例的故事性，提高學生興趣。在課堂上，以短課堂形式授課，關注3—5個關鍵詞，將案例簡化集中于課程知識點，輔助以小組形式討論和知識總結的互動交流。結合各小組項目，提出知識點的案例實訓要求，與所提取案例的成果相對照，加深知識理解。為避免產生過大的學習壓力，項目隨教學過程分段完成，分段漸進式配合教學進度，包括分階段的作業（完成知識點考核與項目指導）、實驗（完成知識點的應用與項目驗證），通過這些貫穿教學過程的安排，逐步推進項目實施，課程過程中的能力考查也有了相對明確的判定依據。同時，在項目實施過程中，鼓勵學生深入了解、充分調研與進行項目交流。

2.課程項目的執行。在課程的開始時期，就要根據學生名單劃分小組。在整個教學的過程中，使學生以小組的形式開展學習、討論、作業、實驗和項目。課堂分散而小組凝聚。這種形式的確立，有助于加強學生的集體感，也使得整個教學過程中的學習活動的進行有了明顯改善。形成小組后，每個小組自由選擇互不相同的實際工況作為題目，并明確所選項目的總體要求及考核標準。教師以一個完整的項目案例貫穿于整個理論教學過程中，學生則帶著自己項目中的問題去理解、思考教師所講授的內容。對于已經提出的項目，教師不要急于分析或講解，要讓學生充分發揮其想象力和智慧，獨立或幾個人協同對提出的項目進行討論、分析，然后就需要完成的項目提出問題。在提出的問題中，對于一些以前已經學過的問題，學生必須自己給出解決的方案；對于另外一些沒有學過的內容，即在項目中隱含的新知識、新觀點或新方法，要充分調動學生的積極性和創造性，發揮學生的集體智慧和力量，采取學生小組討論等方式或方法，必要時教師給予適當的提示。這樣既能使學生取長補短，共同進步，提高學習效率，又能促進學生間良好人際合作關系的發展，培養團隊協作精神和對科學知識的勇于探索精神。教師根據學生在項目實施過程中所體現的課程知識點與學生解決問題的能力進行綜合評判。通過這種安排，課程的知識傳授形成三層次逐步推進的模式：第一種是傳統的老師教給學生；第二種是老師教、學生學，學生運用知識進而解決問題；第三種則是學生學、老師教，即學生發現問題，主動學習。

三、課程考核與能力評價

課程考核是檢驗教學內容和質量的重要環節，結合OBE的能力培養觀念，我們提出能力考核、全程考查的想法，以知識點運用為關注點，輕理論，重實踐，輕課堂，重課外，將課程考核分布到整個教學環節中，特別是能力訓練的環節。具體措施如下：

1.考核包括結課考試40%，實踐考核（實驗、項目）40%和平時考核（作業、考勤）20%。

2.結課考試中按照60—40的比例安排理論教學知識點考題和實踐性知識考題。理論教學知識點考題側重于認知概念，不過多要求理論深入。實踐性知識考題來自于課程實驗和項目的實施過程，重點考查學生能否進行問題分析和知識點運用。

3.通過學生在項目實施過程中的表現，完成對學生學習效果的判斷，考查學生完成具體項目的能力，不再進行簡單的數值量化評價，而是以“能不能做”、“做不做得了”等實踐能力判斷標準進行。基于項目與作業、實驗的關聯，能力考查貫穿于整個教學過程。同時根據這些信息在后續教學過程中，提供針對性的指導。

4.通過以上考核，我們可以在課程結束時得到明確的學生能力的培養達成度指標。目標能力1的達成度通過作業和結課考試綜合考評；目標能力2的達成度通過作業、實驗、項目和結課考試綜合考評；目標能力3的達成度通過實驗和項目綜合考評。

四、效果與展望

通過教學改革，學生在課堂上的互動性明顯增強，在實驗中能形成明確自我思路的學生比例大大提高，實驗的鍛煉效果明顯改善。同時，通過一體化的項目實訓體系，促進了學生對理論知識的掌握，學生對課程項目的理解得到了加強，項目完成度的優良率相比往年有很大提高，學生能力得到了充分鍛煉。對于本課程教學改革的推進，個人認為擬重點關注教學體系和教學內容方面，在總結已有經驗的基礎上，借鑒和學習其他課程建設的優秀成果，采取如下措施：

1.加強課程體系建設，加強與其他專業課程的聯系，促進專業培養要求的一體化體系建設。

2.深刻理解OBE的能力培養理念，進一步挖掘課程項目，提高項目的設計質量。

3.繼續加強課程教學與實際的聯系，計劃開展校外課堂、現場教學課堂的探索。

參考文獻：

[1]顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學習產出”（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，（1）：27-37.

[2]曾達幸，李飛，侯雨雷，等.基于OBE工程教育理念的機械原理課程設計改革[J].教育教學論壇，2016，（21）：57-58.

[3]查建中.工程教育改革戰略“CDIO”與產學合作和國際化[J].中國大學教學，2008，（5）：16-19.

收稿日期：2016-11-28

作者簡介：李明（1976-），男（漢族），湖北應城人，博士，教授，燕山大學，研究方向：軋制強變形；王東城（1981-），男（漢族）河北張家口人，博士，副教授，燕山大學，研究方向：板形控制；孫建亮（1981-），男（漢族），河北廊坊人，博士，副教授，燕山大學，研究方向：軋制動態建模。