OBE工程教育模式下課程教學設計研究

陸鑫

摘 要：提出一種以學生預期學習成果目標為導向的課程教學設計模型及其方案，達到適應OBE工程教育及其課程教學的目的。以電子科技大學軟件工程專業數據庫課程教學設計為例，對課程培養目標、課程教學內容、課程教學環節、課程教學方法、課程評價方法等要素進行反向設計，強調以學生課程學習成果為目標驅動，面向學生專業實踐能力、工程能力和創新能力培養開展課程教學。

關鍵詞：課程教學設計；OBE模式；專業能力；工程教育

0 引 言

隨著我國成為國際互認的工程教育專業認證“華盛頓協議”簽約國成員，國內不少高等院校開展了OBE（outcomes based education）工程教育專業建設與教學改革[1-3]，并參加了中國工程教育專業認證協會主導的專業認證工作。OBE工程教育作為一種主流的工程教育模式，其核心理念就是以全體學生為中心、成果目標導向教育、持續改進教育質量。OBE工程教育不但適用于工程型人才培養，也是目前工程教育專業認證所推崇的工程教育模式。高等院校實施OBE工程教育的目的是為了推進工程教育改革，提升工程型人才培養質量，增強工程人才培養對產業發展的適應性，并使人才培養與國際接軌。因此，在開展OBE工程教育過程中，推進課程教學設計改革是十分必要的，這關系到工程教育的具體實施與成敗。

1 OBE教育模式與課程教學設計

OBE教育模式起源于上世紀80年代的美國高等工程教育改革，現已成為國內外眾多高校普遍認可的工程教育模式，國內又將其稱為基于學習產出教育模式[1]、成果導向教育模式[4]等。OBE教育模式是一種以學生獲得預期學習成果為目標，設計教育體系、實施教育方案、評價教育成效，并持續改進教育質量的過程模式。高校在實施OBE工程教育時，同時從工程人才培養的專業教育層面和課程教學層面兩方面開展工作，并實現相互協同與實時反饋。在專業教育層面，以學生預期的專業培養目標及畢業要求為導向，進行專業培養方案和課程體系設計，按照專業制定的工程教育方案培養學生的知識、能力及職業素質，并對畢業學生的專業學習成效進行評估與分析總結，同時將分析結果反饋到專業目標設計環節，以達到持續改進并提升專業的工程型人才培養質量。在課程教學層面，以學生預期學習成果目標為導向，進行課程教學設計，實施先進的工程教育教學方法，對學生的課程學習成效進行評估與分析總結，并持續改進課程教學質量。由此可見，在工程教育中，課程教學設計是實現工程教育的基礎，基于OBE工程教育理念的課程教學設計是實現OBE工程教育的關鍵要素。

2 基于OBE工程教育理念的課程教學設計模型

在工程教育中，學生的專業知識、專業能力和專業素質構建需要通過課程學習、項目實踐、專業實習、畢業設計等階段來逐步培養，其中課程學習是最基礎的培養階段。在OBE工程教育中，需要對學生課程學習的預期成果[5]、評價方式[6-7]、課程教學方案等要素進行設計，以解決如何定義課程學習的成果目標、如何使學生獲得預期課程學習成果、如何評價學生課程學習成效、如何持續改進課程教學質量等問題。進行課程教學設計前，首先需要對專業培養目標及畢業要求進行分析，并將分析結果映射到課程體系的各門課程中；然后在課程教學層面，開展反向教學設計，即設計課程培養目標、課程教學內容、課程教學策略方法和課程學習評價方式；最后，按照設計的課程教學大綱、課程教案、課程教學PPT、課程教學方法等實施課程教學。課程教學實施過程中，需要收集學生課程學習的反饋信息，并對照學生學習成果獲取情況對教學進行適當調整。課程教學結束時，對學生的學習成效進行分析與總結，并提出課程教學持續改進的方案。OBE課程教學設計模型如圖1所示。

從圖1所設計的OBE課程教學設計模型可以看到，該課程教學設計模型是圍繞專業培養目標與畢業要求進行課程培養目標（學生預期課程學習成果）設計，同時以學生為中心、課程學習成果目標為導向驅動課程教學設計、課程教學實施、課程學習成效評估等教學活動開展。此外，該OBE課程教學設計模型是一個持續質量改進的教學循環過程，對學生課程學習成效進行分析總結后，提出課程教學改進反饋意見，以支持課程教學質量不斷提升。同時，該課程教學設計模型還能對專業教育培養大循環中專業培養目標與畢業要求的變更進行響應與成效反饋，以滿足本門課程對專業培養的支撐。

3 軟件工程專業數據庫課程教學設計實踐

針對在OBE工程教育中如何開展課程教學設計，以軟件工程專業數據庫課程為例，給出該課程的教學設計方案。

3.1 課程目標設計

數據庫課程是軟件工程專業中一門工程實踐性較強的學科基礎課程，支撐軟件工程專業培養目標和畢業要求，能使學生達到軟件行業對畢業生“具有對復雜軟件系統進行分析、設計、驗證、確認、實現、應用和維護等能力”的專業要求。一方面，數據庫課程承擔了培養學生具備數據庫系統分析與設計建模、數據庫操作訪問、數據庫應用編程開發、數據庫系統維護管理以及數據庫系統產品工具應用的專業能力；另一方面，在軟件工程專業人才培養方案中，數據庫課程還承擔培養學生綜合利用專業知識與技術解決復雜軟件系統的數據架構設計和數據訪問處理能力。數據庫課程培養目標具體設計見表1。

表1所給出的數據庫課程培養目標依據軟件工程專業培養目標和本科生畢業要求來設計，是學生在學習數據庫課程后應實現的預期課程學習目標。為了使學生獲得課程培養目標所蘊含的課程學習成果，需要對課程教學內容、教學環節、教學方法、評價方法等要素進行設計，同時還需要在課程教學中采用相應的教學質量保證措施，以確保學生的學習成果達到課程培養目標要求。

3.2 教學內容設計

為了使學生能通過課程學習獲得預期的學習成果，數據庫課程的教學內容不再拘泥于教材固有內容進行教學，而是圍繞課程設計的預期成果目標進行教學內容組織。數據庫課程教學內容具體設計見表2。endprint

表2所給出的課程教學內容是實現課程培養目標的教學內容核心知識點，按照數據庫主題模塊來組織。課程教學詳細內容在教學大綱中進行具體定義，并明確給出各個主題模塊內容的難點、重點和能力培養要求。

3.3 教學環節設計

在基于OBE工程教育理念的數據庫課程教學設計中，通過不同的課程教學環節實現對學生的數據庫知識、數據庫設計能力、數據庫管理能力以及數據庫應用編程能力的培養。本課程教學環節分為課堂教學、實踐作業、課程實驗和專題研討4個部分。學生的數據庫知識主要在課堂教學環節中獲取，而學生的數據庫專業能力培養則貫穿到課堂教學、實踐作業、課程實驗和專題研討各個環節中建立。如在課堂教學與實踐作業環節，培養學生的數據庫基本操作實踐能力；在課程實驗環節，則通過解決工程應用問題的綜合性實驗實踐，培養學生數據庫應用領域的系統分析能力、數據庫設計能力以及數據庫編程開發能力；在專題研討環節，通過研討解決數據庫工程領域難點技術問題，培養學生解決復雜工程領域問題的數據庫應用創新能力。

3.4 教學方法設計

在工程教育中，學生不但需要專業實踐、企業實習等實踐教學階段來培養工程能力，也需要在課程教學階段培養基本的實踐操作能力、工程能力和創新能力。因此，課程教學方法必須適應這些能力培養要求。數據庫課程作為軟件工程專業一門應用實踐性較強的學科基礎課程，在進行數據庫課程教學時，需要考慮解決如何建立數據庫操作能力、如何建立數據庫設計能力、如何建立數據庫編程開發能力、如何創新應用數據庫技術及產品工具解決復雜工程領域數據管理應用等問題，這些問題的本質就是如何在課程教學中培養學生的數據庫專業能力。以教師為主導的知識傳授式教學方法顯然不能滿足OBE工程教育模式下的數據庫課程教學要求，需要采用以學生為中心、學習成果目標為導向、持續質量改進的工程教育教學方法，在課程教學中注重對學生專業能力的培養。具體應采用先進工程教育理念的CDIO教學方法進行課程教學，并在課程教學中融合做中學、練中學、案例導向教學、研討式教學等教學方法，開展面向能力培養的課程教學。

3.5 評價方法設計

為評價學生課程學習成效和課程教學效果，需要圍繞學生應獲得的預期學習成果目標進行評價方法設計。針對數據庫課程的評價，學生的課程學習成效評價由平時測試、半期測試、上機實驗測試和期末測試進行多維度綜合評價，各個測評維度分別占總成績的10%、10%、30%和50%。平時測試主要考評學生對數據庫課程各個主題模塊知識點的理解領會程度；半期測試主要考評學生在前半學期中，對數據庫知識點、數據庫能力等的掌握程度；上機實驗測試主要考評學生對數據庫實際操作與應用能力的掌握程度；期末測試主要考評學生對數據庫知識、數據庫能力等方面的全面掌握程度。所有測評內容均針對預期學習成果目標的考核點展開，通過對該課程所有學生的考核點進行測評數據采集與計算分析，得到各個測評維度的學習成效數據，即期末測試、上機實驗測試、平時測試和半期測試的課程學習成果目標達成度數據。電子科技大學校2016—2017上學期數據庫課程期末測試評價表中的學習成果目標達成度數據見表3。

表3所給出的學習成果目標達成度數據，反映了我校2016—2017上學期中數據庫課程班學生（70人）的平均課程學習成效。同時，通過測評數據也可以分析出該班學生在上機實驗測試、平時測試、半期測試等維度的課程學習成效，并可計算出本課程對應的畢業要求達成度和畢業目標達成度。

4 OBE模式與傳統模式的課程教學對比分析

通過對比我校軟件工程專業先后實踐的傳統模式課程教學與OBE模式課程教學，可以看到這兩種工程教育模式的課程教學在多個方面存在的差異。

（1）課程培養目標。OBE模式課程的培養目標依據專業培養目標和畢業要求來設計，其課程培養目標完全對應支撐專業培養目標和畢業要求，與專業培養預期之間的針對性強；傳統模式課程培養目標依據課程教材和學科體系來設計，課程培養目標并不一定對應支撐專業培養目標和畢業要求，與專業培養預期之間的針對性不夠。OBE模式課程培養目標可體現為學生預期課程學習成果，可驅動課程教學設計，在教學過程中不僅可追溯，還可量化評價；傳統模式課程培養目標沒有體現為學生預期課程學習成果，難以實現反向驅動的課程教學設計，其課程培養目標實現結果也難以量化評價。

（2）課程教學內容。OBE模式的課程教學內容圍繞預期學習成果構建來組織，完全覆蓋課程培養目標，可支撐學生的專業培養目標并達到畢業要求；傳統模式的課程教學內容圍繞課程教材與大綱來組織，并不一定完全覆蓋課程培養目標，難以實現專業培養目標及達成畢業要求。OBE模式課程教學內容雖然不拘泥于教材，但是完全符合課程培養目標的學習要求；傳統模式課程教學內容雖然完全依賴于教材，但是其教學內容并不一定滿足課程培養目標的學習要求。

（3）課程教學環節。OBE模式課程教學設計多個環節培養學生的知識、能力與專業素質，如課堂教學、課程實踐作業、上機實驗、研討課程等；各個課程教學環節均圍繞課程培養目標引導學生建立課程相關的專業知識與能力；通過課程教學一體化設計，建立“課堂內實踐—課后實踐作業—課程實驗—課程研討”的課程專業能力培養層次，培養學生具備“構想—設計—實施—操作”的系統分析與設計能力。傳統模式課程教學也有多個環節，但是這些環節之間并沒有圍繞課程培養目標進行一體化設計，各個環節之間對學生專業能力培養缺乏有機聯系。

（4）課程教學方法。OBE模式課程教學始終圍繞構建學生課程學習成果目標開展，并針對不同主題教學內容分別采用做中學、練中學、案例導向教學、研討式教學等教學方法；傳統模式課程教學缺乏課程學習成果目標導向，在教學過程中不太強調各種教學方法的融合應用。OBE模式課程教學以學生為中心，通常采用交互性強的教學方法，引導學生進行課程學習，并注重對學生發散思維、創新思想以及工程觀點的培養；傳統模式課程教學往往是以教師為中心，照搬教材書本內容，采用傳授式教學方法對學生進行知識灌輸，對學生的專業能力和創新思維培養不夠，其教學方法較少考慮課程培養目標、專業培養目標以及畢業要求的針對性。

（5）課程教學評價。OBE模式課程教學評價可以實現對學生課程學習成效和課程教學效果的量化評估；傳統模式課程教學評價只能給出學生的課程整體成績，并不能分析學生在課程各個培養目標上的實際達成度，更不能度量學生在專業培養目標和畢業要求上的達成度。OBE模式課程教學評價可以從多個維度和多個指標對學生課程學習成效和課程教學效果進行全面的課程教學評價；傳統模式課程教學評價通常只能根據單一指標對學生課程學習成效和課程教學效果進行評價。

5 結 語

在高等工程教育人才培養過程中，基于OBE工程教育理念進行課程教學設計，可以有效適應OBE模式下工程教育工作的開展。以學生為中心、課程學習成果目標為導向、持續質量改進的課程教學設計有利于實現OBE工程教育目標達成。在開展OBE模式課程教學中，借鑒先進的CDIO工程教育思想，融合做中學、練中學、案例導向教學、研討式教學課程教學方法，可使學生在專業實踐能力、工程能力、創新能力等多方面得到深度培養。

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] 邱劍鋒， 朱二周， 周勇， 等. OBE教育模式下的操作系統課程教學改革[J]. 計算機教育， 2015（12）： 28-30.

[3] 石秦峰. 基于OBE的程序設計類課程教學改革探索[J]. 計算機教育， 2016（3）： 106-110.

[4] 李志義. 解析工程教育專業認證的成果導向理念[J]. 中國高等教育， 2014（17）： 7-10.

[5] 鞏建閩， 馬應心， 蕭蓓蕾. 基于成果的教育：學習成果設計探析[J]. 高等工程教育研究， 2016（2）： 174-179.

[6] 林鵬， 嚴茂紅， 胡文龍. 基于學習結果的工科探究式教學的評估策略與方法[J]. 高等工程教育研究， 2016（3）： 175-180.

[7] 劉寧， 王曉典. 論成果導向教育理念的學生學習成效多元評量[J]. 黑龍江高教研究， 2016（12）： 37-40.

（編輯：史志偉）endprint