基于OBE的機電類專業新工科建設探索與實踐

楊麗榮 蔡改貧 姜志宏 黃武新 張啟暉

摘要：依托新工科背景，對機電類專業課程體系和實踐教學體系的構建進行了研究與探索，引入OBE的教學理念，從教學產出、教學目標、教學環節進行了設計，建立了新工科課程教學體系，并構建了由專業基礎訓練平臺、專業領域技能與工程實踐訓練平臺、綜合實踐訓練平臺和創新實踐訓練平臺構成的多層次實踐教學體系。系統性地對各課程模型進行整合，使同一知識體系的課程前后貫通，增強了學生對專業知識的整體理解，提高了學生的工程實踐動手能力。

關鍵詞：新工科;OBE;課程教學體系;實踐教學體系;機電類專業

一、概述

在新經濟快速發展的背景下，對工程實踐能力和創新能力強、具備國際競爭力的大批高素質新工科人才的迫切需求，倒逼地方院校工科專業從培養目標入手，更新教育理念，面向產業需求，改革現有人才培養模式，全面提高工程人才培養質量，實現從注重知識向更加重視能力和素質的轉變。

基于學習產出的教育模式（OutcomeBasedEducation，OBE），是以學生的成果為導向，以學生在本專業應掌握的基本能力為目標，去設計、組織和實施教學的一種教育模式，該模式以學生為中心、以能力為本位、以個性評估為動力、以持續改進為重點。

二、基于OBE理念的機電類專業新工科建設的課程教學體系構建

現有機電類專業的課程教學體系還是傳統的課程設置及教學內容，教學模式大部分是采用傳統的知識傳授式教學，難以滿足新經濟背景下對新工科人才的知識結構和工程能力培養的要求。本文基于新經濟條件下產業升級對機電類人才的需求和OBE教育對課程教學體系進行綜合性的優化和改革，注重學生創新精神和工程能力的培養。

基于OBE理念的機電類專業新工科建設的課程教學體系基本架構如圖1所示。

圖1基于OBE理念的機電類專業新工科建設的課程教學體系基本架構圖

（一）創新和優化課程設置

工業4.0時代具有高度自動化、高度信息化及高度網絡化三個特征，除開設通識類公共基礎課、創新創業類課程模塊外，按照專業基礎和專業課程兩種類型開設機械類課程模塊、自動化類課程模塊和信息化類課程模塊，增設網絡化類課程模塊和智能化類課程模塊。在具體的課程設置中，注重學科交叉和企業中實際問題導向，積極探索綜合性課程、多視角解決問題課程和交叉學科研討類課程。例如，2019年培養方案修訂過程中，機械電子工程專業課程體系設置中增設了智能制造概論、python語言程序設計、機器學習、物聯網技術及應用、機器視覺及其應用等智能化和網絡化類課程。

（二）改革教學方式，創新教學手段，激發學生自主探討式學習激情

將傳統的以教師為中心的知識傳授型教學方式向以學生為中心，學生主動學習，以學生不斷反饋為驅動，強調學習結果，教學和學習過程可持續改進的教學方式轉變。在2019版課程教學大綱的修訂過程中，以OBE的理念編寫各門課程的教學大綱。例如《機械工程控制基礎》課程教學大綱中的課程目標和課程目標與畢業要求的對應關系如下所示：

1.課程目標

（1）描述機電系統動力學問題，認識機電系統動力學問題。

（2）基于控制理論和方法分析機電系統動力學問題。

（3）針對機電控制系統要求，設計完成機電系統的建模、分析與設計。

（4）能使用Matlab工具對機電系統動力學問題進行建模、分析與設計，實現預期的設計。

2.課程目標與畢業要求的對應關系

畢業要求

畢業要求的具體描述

課程目標

1.工程知識

11能使用經典控制理論用于復雜機電對象問題的表述;

教學目標1

12能針對具體的機電控制對象建立控制數學模型并求解;

教學目標1

13能夠將控制理論知識和數學模型方法用于推演、分析機電控制工程問題;

教學目標1

14能夠將控制理論知識和數學模型方法用于機電控制工程問題解決方案的比較與綜合。

教學目標2

3.設計/開發解決方案

31針對典型的機電系統，能夠進行機電控制系統的設計、建模與分析，并能得到有效的結論。

教學目標3

教學目標4

5.使用現代工具

51能夠根據控制系統的不同需求，選擇與使用恰當的現代設計與分析軟件對復雜機電工程對象進行輔助設計、仿真模擬和預測。

教學目標4

教學方式上，以分析問題和解決實際問題能力為教學目標，每個知識點的教學都以學生實際獲得的能力為目標，以實際生產中的科研課題貫穿課程教學的主線，讓學生學會分析實際問題，并用課程知識解決實際問題。培養學生分析問題意識和思維能力的訓練，學會應用專業知識去解決實際生產問題。教學手段上，充分利用線上線下混合教學，著力推進信息技術與教學深度融合。

（三）改革考核方式，建立制度化的學生教學目標達成度評價機制

考核的目的檢驗和評價教學目標的達成度，應以學生的學習結果為唯一標準，評價的結果必須用于持續改進，因此，考核方式的改革要有多種評估方式，且要持續評估，即在整個學習過程進行考核評估，而不是課程結束以一次考試來考核;考核的形式要改變現有的單一以試卷考試的形式，可以從課內小組討論環節、課后文獻綜述、綜合性設計課題實物與答辯等方面綜合考核學生的學習目標達成度。在2020年開始，學校就大力推行任選課實行課程考查制度，要求對課程學習全過程考核。

（四）加強教材建設

在加強教材建設中，尤其是要加強綜合類課程教材建設和學科交叉類課程教材的建設。