新工科背景下以OBE為導向的課程持續改進模式探索

胡向東

摘要：“新工科”改革對人才培養理念和課程教學模式提出了新挑戰。針對課程學習效果和工程實踐創新能力提升問題，以OBE理念為導向，圍繞課程優質教學資源建設模式、“以學生為中心”的互動式課堂教學模式、基于PBL的“學思交融”學習模式，以及強調過程性學習的課程考核激勵模式等進行綜合改革，加強人才培養質量過程化形成機制探索；實踐結果證實了本文提出的以OBE為導向的課程持續改進模式的有效性，為新工科背景下高效提升人才培養質量提供了一條值得借鑒的可行途徑。

關鍵詞：新工科；OBE；課程；改革；創新

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）29-0134-04

一、引言

在復雜的國際形勢和新的國際競爭壓力下，“智能制造”、“互聯網+”等國家發展戰略的及時提出和實施，正推動著經濟社會快速發展和產業升級，用人單位對人才綜合素質與實踐創新能力也提出了更高要求。作為以人才培養為核心職能的高校，在強調產出（Outcomes-Based Education，OBE）和“新工科”改革以適應新需求的大背景下，如何基于課程這個人才培養的基本單元，突出需求牽引，實現課程的綜合改革和持續改進以有效提升人才培養質量成為當前各高校普遍面臨的突出問題。

本文結合我校人才培養實際，以國家級精品課程“傳感器與自動檢測技術”等為實驗對象，以提升自動化與電氣工程類專業學生的課程學習效果和工程實踐創新能力為目標，瞄準當前影響和制約本類人才培養質量的關鍵問題和薄弱環節，以OBE理念所強調的教學產出導向，主要圍繞課程優質教學資源建設模式、“以學生為中心”的互動式課堂教學模式、基于PBL（Problem-Based Learning）的“學思交融”學習模式，以及強調過程性學習的課程考核激勵模式等進行綜合改革與建設，加強新工科背景下人才培養質量的過程化形成機制探索與實踐；前后經歷了“提煉突出問題-解決方案-建設與實踐-總結、融合創新與完善”的探索過程，將提煉的實踐經驗和研究成果再應用于教學實踐，有效提升了本類專業的人才培養質量。不僅所培養的學生在課程學習效果方面取得進步，還在課外科技競賽與創新活動等方面表現優異；特別是基于學生在校的綜合素質提升與扎實的專業知識與能力訓練，表現出良好的發展潛力，涌現出個人職業發展進步快速、自主創業成效顯著等典型事例。

二、國內外相關研究綜述

基于國際競爭新形勢、國家戰略發展新需求、立德樹人新要求，針對我國的工程教育不久前提出了“新工科”的改革方向，其基本內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才[1]，從而更好地適應我國經濟社會發展對高素質創新型工程技術人才不斷變化的新需求，歸根結底，就是社會廣泛關注的人才培養質量話題。

新工科本質上是服務國家戰略發展新需求、構筑國際競爭新優勢和落實立德樹人新要求的需要；重點任務是重構人才知識體系、重塑人才培養質量觀、創新教學方式與技術、強化實踐創新創業能力、完善創新創業人才培養模式、加強技術轉移與成果轉化[1]。

盡管“新工科”提出不久，但在提高人才培養質量的教學實踐中，我國各高校開展了多角度的工程教育人才培養模式探索，特別是“卓越工程師人才培養計劃”、“工程教育專業認證”等，強化課程教學質量提升是其基本實現途徑之一。

文獻[2]針對當前我國教育發展面臨的困境，認為我國高校應實現四大轉變：一是樹立成果導向教育理念，由“重投入”向“重產出”轉變；二是建立持續評估機制，由“重外部監管”向“重內部驅動”轉變；三是探尋教學方法的多樣化，由“以教為中心”向“以學為中心”轉變；四是加強師生交流互動，由“單一主體參與”向“多元主體參與”轉變。

文獻[3]認為OBE模式的理念適應了工程應用型人才培養的要求，有利于提高人才培養的質量。OBE模式下的工程教育課程體系生成機制遵循“利益相關者導向”，單門課程目標與培養目標有著緊密聯系，注重知識、能力與素質的一體化，在課程評價中更關注對學生能力與素質的評價。文獻[4]立足“互聯網+”時代人才培養需求，以OBE理念與建設性后現代哲學為指導，綜合運用解釋結構模型等方法，構建了基于OBE理念的在線開放課程資源結構模型，并在實踐中加以應用。文獻[5]在基于OBE的嵌入式測控技術課程群建設與教學改革中，以省級精品課程“單片機與接口技術”為基礎，以省級優質課程的建設為“點”來帶動課程群建設的“面”。在課程內容、課程建設、課程資源特色等方面進行了研究與改革，特別在項目化教學案例上進行了重點設計。文獻[6]把OBE的理念引入到《web編程基礎》課程的教學環節中，通過以學習目標為立足點，將知識點劃分為不同等級的目標，讓學生通過自主、協作、實踐等方式分級實現目標，教師再針對出現的問題具體輔導，提高了工程型人才培養的質量。文獻[7]以成果導向教育為指導，對現代項目管理課程的授課現狀進行分析并提出改進的方案。

文獻[8]認為學校發展之道成千上萬，但根本還在課程與教學，因此，要切實抓好課程與教學工作，以促進學校發展，具體可以從改進對象和改進主體層面進行課程改進，同時還應建立健全評價機制，以“課程改進—教學跟進”為抓手，切實推進學校發展。文獻[9]在研究成效為本教學法的基本原理基礎上，通過對企業和學生的調研獲取了自動化專業學生的核心能力需求，結合3P模型，建立了基于PLC控制器的縱向課程群體系，提出了課程結構、課程間的內在聯系、預期成果及考核方式等內容，以統一的控制器平臺、由淺入深的漸進內容、多樣的成果考核方式為特點，為自動化專業的專業課程體系提出了新的模式。文獻[10]針對“誤差理論與數據處理”課程中存在的問題，基于成果導向教育的理念，確立了以“能力”培養的課程建設目標，提出了以學習結果反向設計教學過程的思路，并在理論教學、實踐教學及考核模式等方面進行了相應改革。

文獻[11]面向卓越工程師的培養，分析和研究相應的課程體系和教學內容改革。首先分析課程體系的價值取向，其次研究課程體系應采用的結構形式，最后系統地探討課程體系的整合與重組，以期為“卓越計劃”參與高校進行參與專業課程體系和教學內容的改革提供借鑒和參考，為卓越工程師的成功培養奠定基礎。如文獻[12]分析當前儀器儀表產業人才需求及學校特色，針對傳感器技術課程制定課程層面“學習產出”，設計一體化課程，建立課程與培養目標之間的匹配矩陣，配以適應的基于CDIO的教學策略，實現預期的“學習產出”。最后，通過評估“學習產出”，考查學生知識掌握、能力培養以及態度養成的情況，從而進一步完善教學。文獻[13]針對理工科研究生教學的特點，提出了研討式課程改進型“五步”教學方法，弱化了學生的資料搜集過程與分組討論，強化了教師對研討內容的把握與過程的控制，并增加了動手實驗環節，與研討內容相對應。從課前的閱讀，到課堂上的講解和研討，到課后的動手實驗，三個階段相互配合，促使學生深入思考和理解，從而達到研討式課程的教學目的。

這些教學研究與實踐從教育理念、培養目標和課程平臺等角度為新工科的教育改革提供了注解，但新的探索永無止境。

三、以OBE為導向的課程持續改進模式構建

為了回答在我國高等教育目前普遍面臨人才培養質量提升任務的背景下，如何從人才培養質量過程化形成機制角度找到一條高效可行的途徑問題，本文以提升自動化與電氣工程類專業人才培養質量為目標，基于OBE的教育理念，在探索多維融合創新課程建設質量提升模式過程中，緊緊抓住課程這個實施人才培養的基本單元和形成人才培養質量的核心要素，主要圍繞“學生學什么？”（課程優質教學資源建設問題），“教師怎么教？”（課程教學效果提升問題），“學生如何學？”（課程學習效率提升問題），以及“從管理的角度如何激勵學生？”（課程學習動力調動問題）四個關鍵方面提出了解決教育教學問題的方法與路徑。

（一）基于科研轉化教學和教學改革研究的融合，解決課程優質教學資源建設模式構建問題

課程和教材是學生賴依學習的基本資源，是決定人才培養質量的核心要素。通過多年的教學實踐探索，依托所承擔教改和科研課題等成果積累，優化更新課程和教材內容體系，基于總結、提煉和融合創新固化成課程或教材等教學資源，逐步形成融合科研轉化教學和教學改革研究的課程優質教學資源建設模式，已建成“傳感器與自動檢測技術”國家級精品課程、《傳感器與檢測技術》國家級“十二五”規劃教材、《物聯網安全-理論與技術》特色教材等一批優質教學資源，不僅服務于本校人才培養，還被國內百余所高校選用和千余名教師共享，表現出良好的示范輻射效應。

（二）基于以學生為中心的互動式課程教學模式的構建，解決課程教學效果提升問題

基于對不同教學模式的效果比較研究，發現強化學習主體地位的沉浸式教學是提升課程教學效果的最佳模式；改革傳統課堂以教師講授為主的教學模式，構建以學生為中心的互動式課程教學模式，教師作為課程學習的引領者和指導者，通過教學導引、問答互動、翻轉課堂、疑問解答、課外實踐等途徑，強化學生的教學活動主體地位，加深其對知識的理解和內化，進而提升課程教學效果。

（三）基于PBL的“學思交融”課程學習模式構建，解決課程學習效率提升問題

“學而不思則罔，思而不學則殆”。通過課前的問題導引、課中的交流與微思考、課后的學習拓展與探究式研討和復雜工程問題實踐等途徑，構建起基于PBL（問題導向）的“學思交融”學習模式，強化對學生工程思維能力的訓練，高效率培養學生善思、質疑、求解的基本創新能力與素質。

（四）基于強調過程的課程學習考核激勵模式的構建，解決學生對課程的學習動力調動問題

基于對課堂教學環節和質量影響要素的分解，從考勤、聽課狀態、問答互動表現、現場測驗、文獻綜述報告、課后作業、在線資源學習、期末考試、課外科技競賽等環節綜合評價，形成強調過程的課程學習考核激勵模式，有效改變部分學生不重視平時學習的不良習慣，調動學生對學習過程的參與熱情，進而提升學習質量。

四、實踐與應用

本文以OBE理念為導向，圍繞構建基于教學改革研究和科研轉化教學的課程優質教學資源建設模式、“以學生為中心”的互動式課堂教學模式、基于PBL的“學思交融”學習模式、強調過程的學習考核激勵模式為基本內容，探索人才培養質量的過程化形成機制。經過多年的持續完善、教學實踐與應用，已取得多項教學實踐成果。

（一）在校內的應用

本文以面向自動化與電氣工程類專業的“傳感器與自動檢測技術”等課程為實驗對象，建成了“傳感器與自動檢測技術”國家級精品課程、《傳感器與檢測技術》“十二五”普通高等教育本科國家級規劃特色教材，將所建立的課程優質教學資源服務于自動化、測控技術與儀器、物聯網工程等專業的人才培養，并在教學實踐中應用“以學生為中心”的互動式課堂教學模式、基于PBL的“學思交融”學習模式，以及強調過程性學習的課程考核激勵模式，學生的學習面貌和平時學習表現較以往有明顯進步，課堂上認真聽課、主動回答問題、與教師進行有效互動的比例得到很大提高，甚至出現問題搶答等以前較少見的現象，學生平時學習的主動性和參與積極性得到很好的調動，有效提升了學生的課程學習效果和人才培養質量，不僅學生的課程學習通過率和平均成績得到了提高（如自從2015上學期全面引入新的課程模式后，傳感器與自動檢測技術課程平均成績和通過率分別較之前提高5.4分和8.6%，如表1所示），而且基于課程學習打下的良好專業知識基礎與問題求解能力，在課外科技競賽等實踐活動、創新創業活動和畢業后的職業發展中表現突出，涌現出一些典型事例。

（二）對其他高校的影響和輻射

基于教學改革研究和科研轉化教學的課程優質教學資源建設模式和基于PBL的“學思交融”學習模式已通過教材建設的途徑固化于《傳感器與檢測技術》國家級規劃特色教材的內容之中，為選用高校的教學實踐提供便利；“以學生為中心”的互動式課堂教學模式、強調過程的學習考核激勵模式通過課程教案、授課計劃和課程教學資源等途徑為其他高校所共享。如主編的《傳感器與檢測技術》國家級規劃教材已先后被國內百余所高校選用；該課程數字化教學資源已被全國高校的1000余名教師下載共享；另有多位外校教師專程到本校交流學習課程教學經驗。以課程和教材等為載體，將本文有效地輻射到國內多所高校和眾多教師，對國內相關專業的人才培養產生了積極影響。

五、結論

新工科呼喚我國高等工程教育的新思路，為了有效對接產業發展對工程類人才不斷升級的新需求，本文從影響人才培養質量的關鍵因素和人才培養質量過程性形成機制的角度，基于強調產出的OBE理念，主要從課程優質教學資源建設模式、課堂教學模式、學習模式、課程考核激勵模式四個維度，探索構建了新工科背景下人才培養質量過程化形成機制，涉及課程資源、教師、學生和教學管理“四位一體”的融合聯動；經初步實踐證明，能夠有效提升課程教學效果，為保障和提升人才培養質量尋求到一條高效可行的途徑。

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