基于OBE教育理念的過程控制系統(tǒng)教學(xué)模式初探

王茜 陳國達(dá) 張俊鋒

摘要：自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生應(yīng)該具有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐動(dòng)手能力以滿足社會(huì)職業(yè)能力的需要。以老師教授為主的傳統(tǒng)教育模式下，學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握不扎實(shí)，對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解不深入，實(shí)踐動(dòng)手能力不強(qiáng)。基于此，本文將利用OBE教育理論研究過程控制系統(tǒng)課程的教學(xué)模式，加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)理論水平和實(shí)踐動(dòng)手能力，從而適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求。

關(guān)鍵詞：OBE教育理念；過程控制系統(tǒng)；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）09-0152-02

一、OBE教育理念概述

OBE（成果導(dǎo)向教育）是一種先進(jìn)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(dǎo)向，以學(xué)生的需求為出發(fā)點(diǎn)，制定出與學(xué)生能力相對(duì)應(yīng)的畢業(yè)要求，構(gòu)建與畢業(yè)要求相對(duì)應(yīng)的課程體系結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容、教學(xué)方法及評(píng)價(jià)體系。通過一整套的教學(xué)模式，使學(xué)生能夠達(dá)到市場所需要的能力指標(biāo)。該教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，注重學(xué)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(duì)其相應(yīng)的理論研究也得到了廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，OBE教學(xué)理論的最大特點(diǎn)在于將課程內(nèi)容為中心的課程結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生實(shí)際需要為導(dǎo)向的課程機(jī)構(gòu)體系。在傳統(tǒng)的課程體系中，某一門課程對(duì)應(yīng)于某一學(xué)科，課程的目的是系統(tǒng)全面地介紹本門學(xué)科的知識(shí)與內(nèi)容。這種傳統(tǒng)思想體系下，課堂教學(xué)是以教師為主導(dǎo)和中心，講授成為主要的教學(xué)手段和方法，知識(shí)的學(xué)習(xí)成為主要的教學(xué)目的。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)理論與技術(shù)產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合，理論成果向?qū)嶋H技術(shù)轉(zhuǎn)化，學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)的知識(shí)需要與實(shí)際工作崗位相匹配，學(xué)習(xí)的目的應(yīng)該是學(xué)以致用。

二、過程控制系統(tǒng)課程特點(diǎn)及存在的問題

《過程控制系統(tǒng)》是高等學(xué)校工科專業(yè)自動(dòng)化本科專業(yè)中培養(yǎng)學(xué)生過程控制工程設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課，是以自動(dòng)控制原理、過程控制儀表與裝置、過程工程原理等知識(shí)相結(jié)合的綜合性應(yīng)用學(xué)科，理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)。過程控制系統(tǒng)的研究對(duì)象往往是具體生產(chǎn)流程中的鍋爐、反應(yīng)器、熱交換器、蒸餾塔等大型設(shè)備。《過程控制系統(tǒng)》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(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化裝置和系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和研發(fā)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前，《過程控制系統(tǒng)》課程教學(xué)通常是從理論內(nèi)容開始引入，再逐步延續(xù)到系統(tǒng)的應(yīng)用，專業(yè)術(shù)語多，理論知識(shí)較復(fù)雜，學(xué)生有畏難情緒。教學(xué)內(nèi)容比較分散且有部分理論知識(shí)與其他課程重復(fù)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不易抓住主線，思路不夠清晰，不易提起學(xué)習(xí)興趣，缺乏探究性和解決實(shí)際問題的主動(dòng)性，導(dǎo)致學(xué)生后期一旦開始接觸實(shí)際工程問題感到無從下手。目前課程的評(píng)價(jià)主要是學(xué)生的考試，考試成績由平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績以及期末考試成績組成。這是評(píng)定學(xué)生的成績。這種評(píng)價(jià)方法被目前高校廣泛采用且簡單而有效。但是這種評(píng)價(jià)方式對(duì)于OBE課程教學(xué)顯然是不夠的，主要體現(xiàn)在評(píng)價(jià)主體比較單一，評(píng)價(jià)內(nèi)容不夠全面，沒有將評(píng)價(jià)與教學(xué)目標(biāo)等結(jié)合起來，而且評(píng)價(jià)是單向的，沒有信息的反饋機(jī)制。成果是學(xué)生最終取得的學(xué)習(xí)結(jié)果，是學(xué)生通過某一階段學(xué)習(xí)后其所能達(dá)到的能力。教學(xué)評(píng)價(jià)要考慮到每位學(xué)生都能熟練掌握內(nèi)容為前提，為每位學(xué)生提供充足的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，讓學(xué)生能夠在問題的思考和解答中鍛煉自己、充實(shí)自己并完善自己的知識(shí)體系。目前的成果評(píng)估還不足以評(píng)價(jià)我們對(duì)學(xué)生要求的專業(yè)能力，在一定程度上挫傷了一部分認(rèn)真學(xué)習(xí)的學(xué)生的積極性，不利于學(xué)生系統(tǒng)地掌握課程知識(shí)，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)與發(fā)展。評(píng)估學(xué)習(xí)成果不僅關(guān)乎到教育者與被教育者，也關(guān)乎到人才的需求與社會(huì)、與行業(yè)的互通。

三、基于OBE的過程控制系統(tǒng)課程教學(xué)

基于以上分析，本節(jié)將利用OBE教育理念研究以“學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出”為導(dǎo)向的新型教學(xué)模式。具體方案如下圖所示。

1.成果導(dǎo)向的課程教學(xué)設(shè)計(jì)。首先，針對(duì)《過程控制系統(tǒng)》課程，根據(jù)我校本科生的培養(yǎng)目標(biāo)和選修學(xué)生的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、社會(huì)需求以及本門課程的基本規(guī)范來共同確定《過程控制系統(tǒng)》的課程目標(biāo)。將《過程控制系統(tǒng)》課程的教學(xué)目標(biāo)由“了解本學(xué)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(shù)整定”修改為“面向工程實(shí)際應(yīng)用，以解決石油、化工、冶金、輕紡及其他流程工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化裝置和系統(tǒng)等領(lǐng)域中的實(shí)際問題為具體目標(biāo)”。其次，圍繞課程教學(xué)目標(biāo)，建立課程知識(shí)模塊。將知識(shí)內(nèi)容調(diào)整為三級(jí)知識(shí)單元。第一級(jí)是知識(shí)模塊，由八個(gè)縮減為六個(gè)，核心是復(fù)雜控制系統(tǒng)，全部學(xué)生必修；一個(gè)預(yù)備板塊，介紹控制系統(tǒng)組成及特點(diǎn)，控制閥的氣開/氣閉類型的選擇作為預(yù)備知識(shí)；兩個(gè)介紹板塊，簡單控制系統(tǒng)及參數(shù)整定。第二級(jí)為板塊內(nèi)的不同知識(shí)群落。運(yùn)用經(jīng)典控制理論對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。第三級(jí)為實(shí)踐模塊，結(jié)合課內(nèi)12個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)并隨堂安排基于MATLAB軟件的過程控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)。課下布置相關(guān)仿真實(shí)驗(yàn)作業(yè)，使學(xué)生在課下針對(duì)具體的工業(yè)控制問題進(jìn)行仿真分析。在學(xué)期末布置綜合設(shè)計(jì)大作業(yè)（根據(jù)情況可以安排為小組作業(yè)），考核學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度并考核其解決實(shí)際工程問題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

2.構(gòu)建成果評(píng)價(jià)體系。高校教學(xué)中，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)成果的評(píng)定是非常重要的環(huán)節(jié)。構(gòu)建成果評(píng)價(jià)體系應(yīng)遵循“以學(xué)生為中心”的原則，即評(píng)估的重點(diǎn)是學(xué)生通過這門課程學(xué)會(huì)了哪些知識(shí)，具備了何種技能，是否提高了專業(yè)素養(yǎng)等。對(duì)應(yīng)課程各級(jí)預(yù)期成果指標(biāo)進(jìn)行核對(duì)，確定每位學(xué)生的各級(jí)指標(biāo)達(dá)成度。實(shí)施有效的評(píng)價(jià)激勵(lì)機(jī)制來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。在成果評(píng)價(jià)的過程中，要使學(xué)生明確考核學(xué)習(xí)成果的目的不是為了分出優(yōu)劣、勝負(fù)而是幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)、總結(jié)問題，能夠使學(xué)生以更加積極、樂觀的心態(tài)面對(duì)學(xué)習(xí)。在評(píng)價(jià)方法上，采用多元化的評(píng)價(jià)方法。即學(xué)習(xí)過程和考核成績相結(jié)合、定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)相結(jié)合。同時(shí)突破以教師為主體的評(píng)價(jià)模式，使學(xué)生參與到成果評(píng)價(jià)之中。如在綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，布置小組作業(yè)，除教師參與評(píng)價(jià)成果外，各個(gè)小組之間可以進(jìn)行互評(píng)。另外，成果評(píng)價(jià)過程中應(yīng)充分考慮學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)、自身的進(jìn)步情況、努力程度等使學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身問題，有利于學(xué)生進(jìn)一步能力的提高和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

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