基于OBE教育理念的過程控制系統教學模式初探

王茜 陳國達 張俊鋒

摘要：自動化專業學生應該具有較強的理論基礎和實踐動手能力以滿足社會職業能力的需要。以老師教授為主的傳統教育模式下，學生對基礎知識的掌握不扎實，對專業知識的理解不深入，實踐動手能力不強。基于此，本文將利用OBE教育理論研究過程控制系統課程的教學模式，加強學生的專業理論水平和實踐動手能力，從而適應社會發展的需求。

關鍵詞：OBE教育理念；過程控制系統；教學模式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）09-0152-02

一、OBE教育理念概述

OBE（成果導向教育）是一種先進的教育理念，于1981年由William Spady等人提出。OBE的主要思想是以市場需求為導向，以學生的需求為出發點，制定出與學生能力相對應的畢業要求，構建與畢業要求相對應的課程體系結構、課程內容、教學方法及評價體系。通過一整套的教學模式，使學生能夠達到市場所需要的能力指標。該教學方法強調以學生為中心，注重學生獲得的能力與成果。基于OBE的教育模式與理念迅速得到了推廣，對其相應的理論研究也得到了廣泛關注。與傳統教學模式相比，OBE教學理論的最大特點在于將課程內容為中心的課程結構轉變為以學生實際需要為導向的課程機構體系。在傳統的課程體系中，某一門課程對應于某一學科，課程的目的是系統全面地介紹本門學科的知識與內容。這種傳統思想體系下，課堂教學是以教師為主導和中心，講授成為主要的教學手段和方法，知識的學習成為主要的教學目的。但是隨著科學技術的發展，科學理論與技術產業緊密結合，理論成果向實際技術轉化，學生在學校學習的知識需要與實際工作崗位相匹配，學習的目的應該是學以致用。

二、過程控制系統課程特點及存在的問題

《過程控制系統》是高等學校工科專業自動化本科專業中培養學生過程控制工程設計能力和創新能力的一門主干技術基礎課，是以自動控制原理、過程控制儀表與裝置、過程工程原理等知識相結合的綜合性應用學科，理論性和實踐性都很強。過程控制系統的研究對象往往是具體生產流程中的鍋爐、反應器、熱交換器、蒸餾塔等大型設備。《過程控制系統》課程為本科生今后從事石油、化工、冶金、輕紡及其他流程工業企業生產過程自動化裝置和系統的分析、設計和研發工作打下堅實的基礎。目前，《過程控制系統》課程教學通常是從理論內容開始引入，再逐步延續到系統的應用，專業術語多，理論知識較復雜，學生有畏難情緒。教學內容比較分散且有部分理論知識與其他課程重復，學生在學習過程中不易抓住主線，思路不夠清晰，不易提起學習興趣，缺乏探究性和解決實際問題的主動性，導致學生后期一旦開始接觸實際工程問題感到無從下手。目前課程的評價主要是學生的考試，考試成績由平時成績、實驗成績以及期末考試成績組成。這是評定學生的成績。這種評價方法被目前高校廣泛采用且簡單而有效。但是這種評價方式對于OBE課程教學顯然是不夠的，主要體現在評價主體比較單一，評價內容不夠全面，沒有將評價與教學目標等結合起來，而且評價是單向的，沒有信息的反饋機制。成果是學生最終取得的學習結果，是學生通過某一階段學習后其所能達到的能力。教學評價要考慮到每位學生都能熟練掌握內容為前提，為每位學生提供充足的學習機會，讓學生能夠在問題的思考和解答中鍛煉自己、充實自己并完善自己的知識體系。目前的成果評估還不足以評價我們對學生要求的專業能力，在一定程度上挫傷了一部分認真學習的學生的積極性，不利于學生系統地掌握課程知識，阻礙了學生創新思維的培養與發展。評估學習成果不僅關乎到教育者與被教育者，也關乎到人才的需求與社會、與行業的互通。

三、基于OBE的過程控制系統課程教學

基于以上分析，本節將利用OBE教育理念研究以“學習成果產出”為導向的新型教學模式。具體方案如下圖所示。

1.成果導向的課程教學設計。首先，針對《過程控制系統》課程，根據我校本科生的培養目標和選修學生的專業培養目標、社會需求以及本門課程的基本規范來共同確定《過程控制系統》的課程目標。將《過程控制系統》課程的教學目標由“了解本學科基本概念、控制方法，通過案例研究了解如何確定控制方案和參數整定”修改為“面向工程實際應用，以解決石油、化工、冶金、輕紡及其他流程工業企業生產過程自動化裝置和系統等領域中的實際問題為具體目標”。其次，圍繞課程教學目標，建立課程知識模塊。將知識內容調整為三級知識單元。第一級是知識模塊，由八個縮減為六個，核心是復雜控制系統，全部學生必修；一個預備板塊，介紹控制系統組成及特點，控制閥的氣開/氣閉類型的選擇作為預備知識；兩個介紹板塊，簡單控制系統及參數整定。第二級為板塊內的不同知識群落。運用經典控制理論對控制系統進行分析。第三級為實踐模塊，結合課內12個學時的實驗并隨堂安排基于MATLAB軟件的過程控制系統仿真實驗。課下布置相關仿真實驗作業，使學生在課下針對具體的工業控制問題進行仿真分析。在學期末布置綜合設計大作業（根據情況可以安排為小組作業），考核學生對理論知識的掌握程度并考核其解決實際工程問題的能力和團隊協作能力。

2.構建成果評價體系。高校教學中，對于學生學習成果的評定是非常重要的環節。構建成果評價體系應遵循“以學生為中心”的原則，即評估的重點是學生通過這門課程學會了哪些知識，具備了何種技能，是否提高了專業素養等。對應課程各級預期成果指標進行核對，確定每位學生的各級指標達成度。實施有效的評價激勵機制來提高學生的學習主動性和積極性。在成果評價的過程中，要使學生明確考核學習成果的目的不是為了分出優劣、勝負而是幫助學生發現、總結問題，能夠使學生以更加積極、樂觀的心態面對學習。在評價方法上，采用多元化的評價方法。即學習過程和考核成績相結合、定性評價和定量評價相結合。同時突破以教師為主體的評價模式，使學生參與到成果評價之中。如在綜合設計環節，布置小組作業，除教師參與評價成果外，各個小組之間可以進行互評。另外，成果評價過程中應充分考慮學生的平時表現、自身的進步情況、努力程度等使學生發現自身問題，有利于學生進一步能力的提高和激發學生學習的主動性。

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