基于OBE理念的過程控制技術課程教學改革探索

西南石油大學機電工程學院 徐 倩 于春雨

一、目前教學存在的問題

過程控制技術是我校過程裝備與控制工程專業的核心專業課之一，課程主要分為兩大部分，一是自動化儀器儀表，主要介紹檢測儀表、執行器、控制器等；二是過程控制系統，主要介紹簡單控制系統、復雜控制系統以及先進控制系統。過程控制技術這門課程屬于理論與實踐高度結合的一門課程，既要求學生掌握一定的理論知識，又要將理論結合實際，解決實際的工程問題。在目前的教學中，主要存在以下問題。

（一）課堂教學

目前，課堂教學還是采用比較傳統的教學方式，即PPT結合板書。但是由于相關的理論知識比較抽象，一些儀器儀表即使結合視頻或動畫介紹，學生學習起來還是不夠直觀。最后的考核則是以教科書上的理論知識為主，基本上通過死記硬背記住理論知識或是控制系統的基本結構，就可以得到中等甚至良好的成績，但實際上，學生一到現場根本無法將記憶的理論知識與現場實際情況結合起來，無法解決實際的工程問題。

（二）實驗教學

實驗課程是幫助學生將理論知識與實踐相結合的重要手段之一，目前我校過程控制技術課程總學時48學時，實驗學時6學時，實驗學時偏少。設置實驗課程的目的是讓學生能將理論知識與工程實際相結合，但傳統的實驗教學模式卻無法達到這個目的。絕大部分的實驗都是學生根據實驗指導書按部就班地進行操作、記錄數據、進行計算，最后進行簡單的分析，而對實驗原理沒有理解透徹，更談不上進行工程應用。同時，實驗類型大多是驗證型實驗，無法激發學生的探索欲。再加上實驗設備無法快速更新換代，配套數量也有限，讓學生感覺實驗效果不佳，甚至覺得實驗課就是走過場。

教學中的這些問題，使得學生在學習了課程的相關知識后，在工作中卻感覺到理論和實際是脫節的，用人單位也因學生無法快速適應工作崗位而不滿意。為改變這種狀況，我們在過程控制技術的教學中引入OBE理念，從課堂教學和實驗教學兩方面進行了課程教學改革。

二、OBE理念的引入

OBE是成果導向教育（Outcome based education）的簡稱，與傳統的學科導向在教學設計中更注重學科的需要不同，OBE在教學設計中是從需求開始，由需求決定培養目標，由培養目標決定畢業要求，再由畢業要求決定課程體系。

（一）成果導向的課堂教學

我校為一所石油院校，雖然近年來在石油石化行業就業的學生比例有所下降，但還是有相當大的一部分學生最終在石油石化行業就業。從往屆畢業生的反饋來看，我專業在各大油田氣田或石化廠就業后，剛開始很多從事的是儀器儀表的巡檢工作，按照同學們的說法，就是“整天都在和那些儀器儀表打交道”。而在原來的教學設計中，儀器儀表是作為控制系統設計的基礎進行介紹的，儀器儀表部分的學時數為19學時，學時數較少，而且在教學時主要是按照教材的內容以介紹儀器儀表的原理為主。引入OBE理念后，根據行業及用人單位的需要和學生的就業情況，我們做了以下改進。

1.調整課程教學大綱，增加儀器儀表部分學時數

重視儀器儀表相關知識，增加儀器儀表部分的學時數，將儀器儀表部分的學時數由19學時增加到22學時。其中檢測儀表部分增加4學時，而將顯示儀表作為自學部分，由原來的1學時變為不占學時數，過程特性一章由2學時調整為1學時，過程控制系統部分減少2學時，由19學時調整為17學時，緒論學時數維持原來的2學時不變。

2.改變教學內容，以教材內容為主變為教材和補充知識相結合

由于客觀原因，教材一般存在滯后性。如今科學技術發展迅猛，新的檢測技術和新的儀器儀表層出不窮，因此，如果只介紹教材內容，有可能讓學生在工作后發現很多儀器儀表都從未聽說過，更未見過，從而產生學校學的知識已經過時的想法，這也不利于學生盡快地投入到工作中去。由此，在儀器儀表部分，我們在介紹了教材中儀器儀表的基本原理之后，補充介紹了當下比較新的檢測方法及檢測儀表。此外，結合用人單位的實際需求，對儀器儀表的教學重點也從原來的工作原理轉移到儀器儀表的結構，以及儀器儀表的選擇、使用以及簡單的故障排除。

3.改革教學模式，增加小組討論

傳統的教學模式是教師講、學生聽，課堂教學以教師為主體，這樣的方式使得學生被動地接受知識，缺乏自主思考訓練。為了使學生能主動學習，在介紹“現代傳感器技術的發展”這一節以及“先進控制系統”這一章時，我們采用分組討論的模式，先給每個小組布置任務，學生通過自行查閱資料學習相關內容后，每人寫出一份小報告。經過小組討論總結任務，每組再選一代表匯報小組成果。

4.優化考核方式

以前本課程的考核是由結業考試（70%）+平時成績（20%）+實驗成績（10%）構成，其中平時成績由考勤和平時作業構成。改革后，將成績考核的比例調整為結業考試（55%）+平時成績（30%）+實驗成績（15%），其中平時成績由考勤、課堂表現、平時作業以及完成學習通的學習任務點四項構成。

增加實踐環節的占比，主要是讓學生重視動手能力的培養。原來的平時成績所占比例較少，成績構成也較單一，不能有效反映學生學習的真實情況。為此，我們制定了更能有效反映學生實際水平的平時成績考核標準，即提高平時成績的比例，改變原來平時成績的構成，增加完成學習通學習任務點的考核。同時，將課堂表現納入評分體系之中，希望能促使學生在課堂上積極思考，提高課堂學習效率。

（二）成果導向的實驗教學

基于OBE理念的過程控制技術實驗教學體系的建設，主要是從實驗教學大綱的修訂、建設多層次多模塊教學體系、制定達成性評價機制、開展虛擬仿真教學四個方面進行。

1.修訂實驗大綱，制定符合專業特色的過程控制技術實驗教學大綱

基于OBE理念，結合行業需求，強調以學生為中心，加強理論與工程實際的結合，根據現有過程裝備與控制專業特點制定相應的實驗教學大綱。

2.建設多層次多模塊的過程控制技術實驗教學體系，實現以學生為中心的自主式教學

利用實驗室現有CS4000高級過程控制實驗裝置，將實驗教學分為基礎階段、進階階段和成果導向階段三部分。基礎階段主要進行原理及操作簡單的驗證性實驗，例如“一階單容水箱液位特性測試實驗”“一階單容水箱液位PID控制實驗”等，主要目的是使學生熟悉實驗設備、掌握實驗基本操作方法，為后續的實驗打基礎。進階階段將進行難度系數較大的實驗項目，如“二階雙容水箱液位特性測試試驗”等，主要目的是讓學生掌握常規編程軟件，能夠獨立進行實驗硬件的連接及調試，解決工程實際中的簡單問題。成果導向階段則由學生根據工程實際的需要，自主命題、編程、硬件調試、參數調整，并在實驗裝置上實現實驗過程，完成實驗內容探究。

3.制定OBE理念下的實驗達成性評價機制

傳統的實驗考核由實驗報告+實驗操作構成，改革后的實驗評價機制將大學生創新創業大賽、課外開放實驗、教師科研項目及其他相關類競賽作為評價體系的補充，以成果為導向，培養服務社會、服務企業的卓越人才。

4.開展仿真實驗，實現信息技術與實驗教學的融合

由于課內實驗學時數少，實驗設備臺套數不多，在課內無法讓每個學生都能充分地利用實驗設備完成各項實驗。因此，我們鼓勵學生利用課余時間，將信息技術與實驗教學相結合，利用WinCC、Matlab等開展PID控制系統仿真研究、比值控制系統仿真研究、串級控制系統仿真研究等，既可以解決實驗設備緊缺的實際問題，又能培養學生多學科融合能力。

三、初步效果

對過程控制技術基于OBE理念的課程教學改革以來，學生課堂參與度提高了，課后也能更多地利用學習通進行課后的鞏固和拓展學習。學生參與實驗的積極性也較以前有所提高，除了完成基礎性的實驗任務之外，還有部分同學主動申請參與成果導向階段的實驗，這也為學生參加各種競賽打下了較好的基礎。

當然，采取這些改革措施是否真正實現了OBE理念的教學目標，更重要的檢驗還是在學生就業后，學生在學校所學知識是否能適應行業和用人單位的需求，是否能解決比較復雜的工程問題，還有待學生就業后收集用人單位和學生的反饋進行評價。