OBE理念下機械創新設計課程教學模式研究

李東亞 蘇家兵 吳一帆

[摘 要] 針對應用型本科生在專業技術學習中如何提高專業技能和創新能力，在教學過程中如何以學生為中心和提高學生的學習效率、自主學習能力等問題，結合機械創新設計課程特點，在OBE教育模式下，教學過程中堅持“以人為本，多元培養”的培養模式，采用理實結合、開放實驗室、分層次、企業技能與學科競賽相結合的方式來提高學生學習效果，同時引入全過程的課程評價體系，對培養自動化專業學生的現代工程意識、創新意識和工程實踐能力，取得較好的人才培養效果，也為自動化專業課程體系的內涵建設提供了新的思路。

[關鍵詞] 工程教育;創新意識;課程改革

[基金項目] 2020年度第二批蘇州高等職業教學教改研究課題“基于OBE理念的機械創新設計課程的改革與研究”（SGJGB0225）;2020年度江蘇高校哲學社會科學研究一般項目“基于OBE理念應用型本科高校專業競賽的開展機制研究——以獨立學院為例”（2020SJA2330）

[作者簡介] 李東亞（1984—），男，山東棗莊人，碩士，蘇州大學應用技術學院副教授，主要從事現代制造技術研究;蘇家兵（1995—），男，安徽六安人，學士，蘇州大學應用技術學院技師，主要從事數控加工技術研究;吳一帆（1972—），男，江蘇蘇州人，學士，蘇州大學應用技術學院高級技師，主要從事現代制造技術研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）20-0113-04? ? ? [收稿日期] 2021-02-28

基于OBE（Outcome-Based Education）的《華盛頓協議》和工程教育認證，強調將“產出導向”“以學生為中心”“持續改進”的教學理念貫穿人才培養全過程。OBE教育模式沒有指定具體的教學或評估方式，而是指出課程體系、實踐機會和評估方式應幫助學生達到指定的產出目標[1]。面向產出的OBE教育模式要求人才培養體系的每個環節都圍繞產出目標進行，每個學生都應該在學習結束時達到一定的目標[2]。在OBE理念指導下，深入分析學生學習中存在的問題，形成了“專業能力、工程實踐能力、創新能力”三階段教育模式，教學內容堅持“實踐、應用、創新”的工程教育理念，培養學生的現代工程意識、創新意識和工程實踐能力，取得了較好的人才培養效果。

該課程目前在國內大多高校基本上是以傳統的教學模式為主，以老師課程教學為主，按照書本上的章節按部就班地講課，多側重理論知識的學習，相關教材更新不及時，教學內容多年不變，教學手段多用PPT課件和相關視頻傳授知識，導致學生學習效率低、效果差，嚴重影響培養目標的達成。實驗教學方面以參觀相關實驗室為主，很少讓學生動手操作，即使課程設置了相關實驗課程，實驗設備也相對較少，無法滿足每個學生訓練所需的設備，即使有學生對其感興趣也是自主學習。部分專業教師提出：在以成果導向為目標的教學模式下，教師要實現設定的教學目標，需要以學生要達到的學習目標為基礎制訂相應的教學計劃，可以針對不同基礎和類型的學生進行區別對待，實時調整教學方案，使其達到成果導向這一最終目標。驅動教育系統運作的動力不再是教科書或教師的經驗，而是學生的產出，這與以內容驅動和重視投入的傳統教育模式形成鮮明對比。通過結果導向，學生和老師能夠快速實現學習和教學目標，真正實現學以致用[3]。

一、研究方法

OBE的教學強調以學生為中心，以學生的學習成果為導向，其核心理念是根據學生不同的學習目標，劃分不同的學習結果[4]。OBE的教學體系應該是逆向性的，重視學習成果的封閉式循環，同時又以學生未來就業環境中應獲取的成果為終極目標。

機械創新設計課程，作為機械工程和機械電子工程專業技能課，是以探索者/慧魚機器人和“互聯網+中國制造2025”產教融合創新基地為平臺開設的課程。它采用項目式教學方式，設計“真實項目引領、理實一體”的課程內容，走出傳統的“理論與實踐脫節”的困境，構建“線下教學與線上教學相結合”的混合教學模式。通過探索者/慧魚系列構件和控制器完成構思→設計→實現（優化）→運作（創新）四步教學法，教學內容以項目為載體，引入企業的真實案例作為教學內容，使工作任務課程化，將教學內容設計為基礎項目、應用項目、綜合項目、拓展項目，教學實施方法（見圖1）。通過課程改革，培養學生的機械設計、創新、邏輯思維、表達和工程實踐技能，使其達到工程技術人員必備的基本素質。

二、教學內容重構

以工作過程為導向重構課程內容，按照應用型模式開展教學活動，以理論知識（創新方法及應用案例的學習）為基礎（見圖2）。基于慧魚、探索者和履帶機器人平臺，采用項目式案例開展實踐教學（見圖3）。以理論教學、實踐教學、企業項目、專業競賽相結合的方式設計教學內容[5]，理論教學與實踐教學交叉開展，教學內容更具模塊化。學生可以根據能力和興趣選擇適合自己的課程內容進行組合，改變以課堂教師主講的教學模式，變為以“教”為主向重“學”為主、以“我講”為主到“你講”為主、走出“教室”到走進“企業”為主的教學模式。教學內容按照機器的組成及機械系統、運動系統的方案設計流程（企業一般采用的設計流程）進行重構。按照應用型課程模式設置情境，情境1為手動控制的機器（常用機構組合），情境2為自動控制的機器，情境3為智能控制的機器。教學內容融合校內、省級、國家級競賽和企業橫向課題，使課程按照應用型模式建設，培養學生的動手能力（探索者/慧魚/履帶機器人平臺）、實踐能力（校內企業技能競賽）、應用能力（橫向課題）和創新能力（省級/國家級競賽主題）。

三、多種教學方法相融合

1.理實相結合。打破常規的教學模式，讓理論課走進實驗室，以具體項目為載體進行引導式教學，采取教師講→學生做→學生講→教師講的循環授課模式，教學內容由簡單到復雜，學習內容循序漸進，能力要求逐步提高。基礎項目由教師講解、學生跟著做的方式教學;應用項目由教師指導、學生學著做的方式教學;綜合項目由教師引導、學生獨立做的方式教學;拓展項目由企業工程師、教師和學生探討，學生獨立做的方式教學。