工程教育專業認證背景下OBE人才培養模式研究

郭紅，陳維民，劉勝輝

(哈爾濱理工大學，黑龍江哈爾濱 150080)

1 工程教育專業認證的核心理念

以學生為中心、以成果為導向、持續改進是工程教育專業認證的3 個核心理念[1]。3 個核心理念對課程設置、培養目標、教學改革以及畢業要求等都起著至關重要的作用。全體學生是工程教育的中心點，培養目標和畢業要求是工程教育的導向，通過相應條件，如課程體系、師資等進行教學的有效實施，最終達到持續改進的目的。

以OBE 開展的教學以學生的學習成果和達成度為導向，具有學習結果明確性的特點，具體為學生對所學的理論知識能運用于實踐并滿足一定的達成度。“反向設計，正向施工”是OBE 理念的核心[2]，以培養目標和畢業要求為出發點，合理設計課程大綱和培養方案，從而制定相應的教學內容和方法，并對學生的畢業達成度進行考核。

作為OBE 人才培養模式重要部分的持續改進（CQI）理念對工程教育認證中的各個環節，如培養方案、 專業設置、 課程設計等都起到了很重要的作用。CQI 以提高人才培養質量為目的[3]。

2 我國高等工程教育人才培養存在的問題

以下從學生、高校、教師和企業4 個層面來分析已存在的問題。

2.1 學生培養模式單一

傳統的培養模式以教為主，學生被動接受，這使得各高校培養學生的模式相似，缺乏多樣性和有效性。學生在單一模式的培養下，缺乏工程實踐能力和創新能力，不適應產業結構的多變性。

2.2 課程設置內容滯后

工科專業的課程設置很少考慮產業發展的現實要求，其調整上基本遵循知識邏輯，這導致專業設置與市場匹配度欠缺，靈活性降低[4]。

2.3 師資隊伍培訓機制有待完善

高校教師應進行系統的、持續的教學培訓，以達到在一定程度上提高教師教學能力的目的。同時工科教師一般都是畢業直接進高校上班，缺乏企業經驗，工程實踐能力明顯不足。學生的工程創新能力在一定程度上是由教師的工程背景經驗決定的，所以教師的企業工作經歷對學生工程實踐能力的提高很有幫助，應當完善對于師資隊伍的培訓機制。

2.4 學生的能力發展不均衡

“重理論、輕實踐”是我國傳統人才的培養模式，這種模式對生產實習、 課程設計和金工實習等實踐環節重視程度不高。實踐課時所占比例較國外高校低，這對學生工程實踐能力的提高不利，造成學生能力發展不均衡的局面。

2.5 校企合作薄弱

校企合作可以使學生在學校期間提前熟悉企業環境與文化，了解企業的基本生產流程，參與企業工程項目的各個流程等。因此，企業實習是提高學生工程實踐能力的重要環節。

2.6 師資隊伍管理與考核評價機制有待完善

工科教師在隊伍管理和考核評價機制上都存在一定的問題。因為工科專任教師有很大一部分從非師范學校畢業，缺乏教學能力方面的培訓。雖然對新進教師會有相應的教學培訓，但持續培訓才能促進教師不斷成長進步，提高教學水平。現階段高校對于工科教師的考核評價標準多為科研能力的評定，包括論文、項目、編著、專利等學術科研成果，而忽視工科教師的實踐能力和企業經驗，同時對技術創新和成果轉化等的重視程度遠遠不夠。學生在校期間的工程實踐能力、 創新動手能力在今后的就業和工作中尤為重要，作為他們人生道路引路人的大學教師是否具有工程背景和工程經驗的重要性就尤為突出。因此，對現今高校以論文等科研成果作為教師業務的評價標準，以理論考試成績作為學習成績的最終衡量標準都是不全面的。這樣雖然可以提高學生對理論知識的重視，卻在一定程度上忽略了工程實踐和創新動手能力對提高教師工程實踐水平和學生創新素養的關鍵作用[5]。

2.7 教師教學投入和能力提升亟待加強

現今很多高校在教師教學中的投入，尤其是深層投入明顯不足，特別是教學研究和改革這兩方面。這就要求教師要深層次地投入到教學研究中，積極主動地參與教學改革，這樣可以很大幅度地提升教學質量，提高教師能力。

3 OBE 工程人才培養模式的改進策略

根據工程教育認證核心理念，以“數據結構”課程為例，提出以下幾點改進對策。

3.1 引入“36550 框架”標準設計教學大綱

作為軟件工程專業核心課程之一的“數據結構”有理論性、設計性與實踐性相結合的特點。依據工程教育認證標準，課程大綱的設置應遵循該課程在“課程支撐畢業要求”矩陣圖中的支撐點，由此設置的課程大綱形象地描述了從矩陣圖中領取任務，隨之的課程體系、教學內容、教學手段制定就是為了完成該“任務”。

在OBE 理念的指引下，“以學生為中心”是人才培養模式的出發點，因此促進學生有效學習是課程教學設計改革的目標。把學習效果作為效果檢驗的主要依據，以“36550”框架作為課程教學設計基本原則進行教學大綱設計，并作為教學大綱設計好與壞的評價工具。“36550”框架是“3-6-5-5-10”的縮寫，即新三中心、布魯姆六類認知模型、課程五要素邏輯依賴關系、 積極學習五要素和有效學習十法。“36550”框架如表1 所示。

表1 36550 框架

在“36550”框架下，根據課程目標、學生特點、教學目的和教學環境等具體情況選擇適當的教學模式和方法。

3.2 OBE 理念融入課程體系構建

課程體系的構建要以教學目標為依據。教學內容包括數據結構理論知識與算法設計方法，結合OBE 理念教學手段，以啟發式和互動式為主，以問題驅動來激發學生學習的主動性。總之，課程體系的構建要以學生為中心，以培養學生獨立思考、激發創新意識、提高工程實踐能力為目的，通過實踐鞏固理論知識，通過自學擴充知識結構，從而達到由被動接受向主動學習的轉變。采用線上、線下多種授課方式，可在網上設立交互平臺，對學習過程中存在的具體問題通過交流的方式得以及時解決。教學大綱中綜合設計性實踐學時在一定程度上應給予增加[6]。通過理論講授和實踐的互相補充，以及講授過程中的典型案例展開啟發式教學等多種方式來形成本課程的OBE 課程體系。

3.3 以布魯姆模型構建教學設計

圖1 為新布魯姆教育目標模型。從教學過程中看，知識的記憶及理解主要應由理論教學實現，大力推廣“課前閱讀、課中討論、課后大作業”的課堂教學方式。為調動學生學習的主動性，在課堂教學和設計中，要考慮以下幾點：（1）對象的真實性；（2）知識的有用性；（3）任務的挑戰性；（4）活動的互動性；（5）過程的社會性。

圖1 新布魯姆教育目標模型

3.4 以OBE 教育理念建立課程評價體系

工程教育認證要求各課程環節的達成度是學生是否達到畢業要求的基礎，OBE 教育理念根據社會對工程人才的需求，改進教育目標以及調整課程模式。制定各教學環節清晰評價體系的依據。課程評價方式應具有如下特點：（1）科學性；（2）合理性；（3）真實性。好的課程評價體系為教學內容、教學方法的持續改進提供依據。

3.5 基于CDIO 的教學環境創建

良好的互動教學環境對教師和學生、 學生和學生之間的教學互動起到了重要的促進作用。同時，在教師所創設的特定環境中，學生可以通過持續地學習不斷地提升自己的知識水平。教學環境可以通過線上和線下兩種形式展現。其中，線上教學的側重點是通過各種形式的網絡學習和在線互動來獲取知識。主要表現為O2O 課程、微課視頻、線上討論等教學形式； 線下教學的側重點是通過各種教學環節進行面對面的師生交流來獲取知識，主要表現為課堂教學、實踐教學、線下討論等活動形式。二者相輔相成，相互融合，且沒有獨立的界限。圖2 為互動環境下線上與線下教學的示意圖。

圖2 互動環境下線上、線下教學示意圖

在工程教育認證的背景下，學生作為主體，要摒棄傳統的學習方式，主動學習知識、接受知識。應由被動接受者向主動構建者轉變，切實保證學生學習的主體地位要做到以下幾點：（1）學生對理論學習和實踐教學要主動、自覺，積極地參與到其過程中，并熟練掌握工科專業的學習方法與技能；（2）學生要合理規劃自己的學習，制訂相應教學計劃，按照自身情況安排學習時間及地點，同時做好對于教學視頻的選擇及教學進度的把控，依據興趣愛好、知識構建水平等進行選擇。（3）學生可以通過組織互動學習小組的形式將自己在線上線下教學活動中所獲得的學習成果與經驗進行交流、討論與分享。

3.6 依據ADDIE 模型建立持續改進機制

ADDIE 課程模型將整個課程教學過程分為5個階段，如圖3 所示。5 個過程循環往復、持續改進。為了有效提高“數據結構”課程教學質量，更好地滿足企業對軟件工程專業畢業生在算法設計和應用能力的需求，可以定期對企業專家做問卷調查或召開座談會，按照企業專家提出的建議對課程教學內容、實踐項目以及學時安排等進行持續改進。

圖3 ADDIE 模型

3.7 基于OBE 的有效考核評價機制

有效的考核評價機制可以作為對畢業要求的支撐。有效的課程考核應包括完整的過程考核，各過程考核環節都應具有明確的標準，以促進學生有效地“學”作為考核的目的，從多維度進行考核，通過考試等環節來考查學生學習目標的實現程度。因此，如何設計考核方式，制定明確的評分標準是有效考核評價機制的重要環節。以數據結構為例，遵循OBE 理念，其課程考核對課程目標的支撐見表2。表中課程目標的1、2、3、4 分別如下所示。

表2 數據結構課程考核對課程目標的支撐

（1）理解數據結構的基本概念、計算機內部數據對象的表示和特性，并能夠對工程問題建立合理的數據模型并求解。

（2）能夠識別、判斷軟件工程問題的數據元素及其相互關系，對于數據結構和相關算法進行表達。

（3）能夠針對工程問題設計數據的邏輯結構、存儲結構和相關算法。

（4）能夠運用數據結構和算法的基本原理和基本方法，研究和分析復雜軟件工程問題的解決方案。

4 結語

工程教育專業認證可以促進高校的專業建設，提高人才培養質量。該文通過研究國內外工程教育認證背景下OBE 課程設置的有效途徑，借鑒其先進的經驗成果，提出在工程認證背景下OBE 課程設置依據和參考思路。將36550 框架標準、ADDIE 課程模型等理論滲透到研究的過程中，在提出現階段我國OBE 工程人才培養模式所存在問題的基礎上給出建設性的解決方案。以工程教育專業認證的標準為切入點，對OBE 人才培養模式提出新思路。