新工科背景下基于OBE理念的設計工程實踐課程教學研究

隨著互聯網、5G 通訊等產業革命加速進行，高等教育也面臨著新挑戰，步入了新的階段。2017 年教育部開始推進高校教育改革“新工科”計劃，新工科強調高校教育革新，旨在促進學校教育與社會需求的有機結合，同時與產業發展相匹配

。互聯網+、人工智能等正在成為當今社會繼機械化、電氣化和信息化之后的全新變革，社會需求要求高校教育與時俱進，學科交叉融合，孕育產生交叉專業，進行跨院系、跨學科、跨專業培養工程人才的教育模式。在這樣的背景下，傳統授課方式亟待調整、改革

。工業設計作為應用型專業，旨在培養學生設計核心能力。針對設計工程實踐能力，以OBE 理念為導向進行教學改革，制定教學目標、重構課程內容，相關序列課程對應不同階段能力，課程內容也做相應調整，細化為對學生不同階段工程能力的培養。不僅使學生掌握基礎設計工程實踐能力，如讀圖、測繪、繪圖能力，也要培養進階能力，如常見產品結構、工藝的理解、應用，最終達到綜合的設計工程創新應用能力。

2、選擇利用 ISO國際標準指紋模塊AS608指紋模塊集成了光路和指紋處理部分的一體化指紋處理模塊，體積小、功耗低、接口簡單可靠性高識別速度快等特點，對于干濕手指均有相應快的特點。

1 新工科背景下的OBE 教育模式

OBE（Outcome-based Education）是指基于學習產出的教育模式，強調以預期學習成果為導向來驅動教學活動

。圍繞“定義教學目標、教學過程實踐、教學學習評價、反饋提升教學”進行的教育模式。在OBE 模式中，教育不僅要讓學生學會掌握理論知識，更重要的是掌握自主學習和綜合運用的方法。OBE 是一種逆向模式的教育過程設計，用期望達成學習成果方向修訂教學內容和方法的教育理念。

工業設計專業是以設計學為基礎的交叉學科，學科、專業理論跨度大，由于多種因素所限，專業理論與實踐創新的結合難度大。而“新工科”對于工業設計專業的要求正是培養具備創新創業意識、工程實踐能力和跨界整合能力等復合型人才，以OBE教育模式為指導，以工業設計專業培養目標為核心，高校人才培養應緊密圍繞國家戰略和區域發展需要，加快建設發展新工科，不斷細化完善培養目標，讓學生具備以下專業核心能力：掌握完善的工業設計表達能力與扎實的設計工程基礎知識，具備設計情報分析與整合、并進行產品創新設計的能力，同時能夠適應社會與市場的需求，具有良好的團隊合作能力，成為全面發展的應用型高級設計人才。同時，綜合運用線上、線下混合式教學，理論考核與實踐課題相結合、完善多元化考核體系，對教學活動和考核方式進行互動調整，形成以學生為主體的應用型設計人才教育模式

。

2 設計工程實踐類課程教學現狀與問題

機械機構設計是工業設計專業需要掌握的重要能力。就產品設計而言，機械設計側重于“硬件功能”設計，工業設計重點在“整合與體驗”設計，而在實際產品設計研發過程中，兩者融合且并行，通過靈活制定設計過程，有效提升新產品的設計質量。因此，各高校工業設計專業普遍開設了機械機構創新的設計工程實踐課程，但內容、方法、難易程度與機械設計專業要求均有區別，工業設計專業更重視常識與實踐。通過對部分院校所設同類課程的調研對比，發現該類課程普遍存在以下的問題：

《機械機構創新》課程的理論知識部分長久以來是以考試為主，實踐課題部分訓練目的性較弱，缺少過程考核。課程改革后，按照“重視作業成果、兼顧平時表現，強調實踐能力、突出創新思維”的指導思想，對學生的工程實踐學習過程進行綜合考查、集體評審。

2)教學過程中，教學環節設計缺乏OBE 理論指導，教學培養目標沒有明確提出工程實踐能力培養規劃，教學方式、手段陳舊缺乏有效互動，使學生知識理論掌握不扎實，無法達成工程實踐能力以及創新設計能力的培養目標；

3)教學反饋機制、教學評價體系不完善，難以形成互相促進、完善的教學閉環。課程多以一卷定終身，閉卷理論考試為主，教學缺乏工程實踐環節，學生能力提升的過程性評價缺失，無法實現對教學的引導和督促作用。

3 設計工程實踐類課程教學改革方案

3.1 以提升設計工程實踐能力為導向

因Java自有的卓越的通用性、高效性、平臺移植性和安全性、動態web等優勢，本平臺的建設擬采取Java技術，同時插入適當的FLASH，以增強閱讀推廣平臺的適用性和可參與性，使平臺更能吸引讀者、抓住讀者的眼球。數據庫擬采用SQL數據庫。閱讀闖關活動采用遺傳算法自動組卷技術以及Android移動平臺應用開發技術。

3.2 以學生為中心的教學靈活互動

根據教學目標，教師通過項目實踐課題制定靈活有效的課程內容，實踐課題進行整合創新、交叉融合，能夠培養學生工程實踐能力。教學過程采用線上線下混合式教學。依托線上教學平臺，課程充分利用在線教學功能與資源，增加學生的學習自由度，激發學習興趣。

?如阿萊達·阿斯曼所指出的，一般情況下，在不斷回憶的過程中，“穩定的力量漸漸地從強烈情感轉移到了語言公式上”(阿萊達·阿斯曼:《回憶空間:文化記憶的形式和變遷》，第300頁)，在反復多次的敘述中，李秀英關于受難經歷的語言描述是不斷趨于穩定的，但與此同時，她的情感仍然強烈。

2.教師在實驗環節缺乏對設備使用知識的講解，以及一些誤差的處理方法.比如，在探究“小車做勻變速直線運動”實驗過程中，根據打點計時器的打點情況計算加速度，學生往往不能正確處理誤差，導致較多學生考試過程中花了較多時間在計算加速度上，而且還沒有算對.

碳信息披露指數（CDI）=企業碳信息披露所獲得分÷碳信息披露評價體系總分。碳信息披露指數越大，企業對碳信息情況的披露越充分。

3.3 建立完善的課程考核體系

1)從整體而言，缺乏清晰的學生工程實踐能力培養目標，沒有針對工程實踐能力培養的具體規劃，課程理論與實踐無法實現有序銜接，使理論和實踐相脫離；

考核方式從教學過程、設計實踐課題和作業成果三個方面考核。教學過程主要考核學生平時線上線下課堂表現、知識測驗和對知識點的掌握；設計實踐課題考核主要從學生參與設計調研、討論和課堂活動的過程參與等方面展開；作業成果考核主要從設計課題作品創意、難易度、完善度和展示效果等多方面進行。這樣的作業過程考核體系既考核學生的學習成果，又兼顧學生的課業學習過程，使整個課程考核體系考慮全面、權重合理。

4 基于OBE 理念的設計工程實踐類課程教學改革內容

4.1 課程教學目標、內容與評價體系

《機械機構創新》依據課程培養目標，開展多層次、遞進式實踐教學，構建培養目標的多元課程考核體系。課程最終成績評定方式分為理論教學部分和實踐教學部分，成績各占50%，具體考核內容等如表3 所示。

將《機械機構創新》課程教學目標分解為針對專業能力的培養目標，掌握基礎工程實踐意識能力，如讀圖和繪圖的能力、軟件技能等，同時培養學生工程實踐能力，例如進行機械裝置的拆裝、測繪、繪制標準零件、裝配圖紙，以及培養綜合創新設計能力，如課程中的創新智能機構類產品設計，可同時制作出樣機進行發布展示。通過以上針對能力培養的課程調整，構建遞進式教學體系，實現循序漸進培養學生設計工程實踐能力的目標。

在教學過程中，根據教學內容與目標的對應關系，教學評價體系亦采取多元化評價方式。同時，教學活動注重學生參與，學生可參與課程內容建設、課程知識學習、課程具體教學方式，以及參與課程成績相互評價。如表1 所示為《機械機構創新》課程圍繞OBE 理念設定的改革目標與內容。

《機械機構創新》課程以OBE 為導向確立層級化教學目標，設計教學內容，組織教學活動和教學評價體系。從而培養學生逐步提升工程意識、工程能力、創新能力，強調知識與能力的并重，完成層級化教學目標

，如圖1。

4.2 以教學目標為導向進行課程教學環節設計

1)教學模式采用線上線下混合式教學。《機械機構創新》課程采用線上線下混合式授課，以雨課堂平臺為基礎，通過學生移動端，教師大數據分析管理，構建課堂—網絡—移動端混合式教學模式。課前線上發布課程任務、微課及所學過的課程相關知識，便于學生自主學習。線下課程，學生在課堂上進行作業發布，其他學生參與提問、評價等互動，學生轉變成教學的主體，教師進行課堂引導、指導及總結。師生身份互換，激發學生自主學習興趣。以“典型產品的運動傳動”解析課題為例，學生通過調研和解析產品的運動、傳動和執行，理解運動機構和運動形式的特點，通過課堂上學生發布、提問討論、角色互換，將前序課程的基礎知識和本課程所學的工程知識融會貫通，培養學生分析和解決設計工程領域的基本問題，提升綜合設計創新能力。

2)專項單元課題培養學生基礎工程意識。部分課程專項單元知識點內容復雜，作業課題可分析實際產品，從實際產品分析中探究知識點，根據課題內容講授知識點的原理、方法，將生僻、發散的機構知識點串聯起來，如表2 所示，便于學生理解。以連桿機構相關知識點為例，課前發布的教學任務：調研生活中的連桿機構，要求學生分組進行調研，每組調研5 個以上產品，并進行產品分析，包括造型結構、材料工藝、機構運動、人機工效等因素分析，以報告形式提交并在課堂上進行展示發布。

3)實踐環節課題注重培養學生綜合創新能力。課程綜合實踐環節內容是拆解可動產品，在單元課題的基礎上加大廣度和深度，產品選擇可側重學生群體興趣，課題要求學生完成產品拆解、測繪機構、動畫模擬、材料及結構分析等內容，并進行改良設計，提升學生對專業知識的綜合運用能力。實踐過程中鼓勵團隊合作、分工協作，通過查閱文獻資料、團隊討論、師生互動等，使學生在課題項目中最大程度的發揮主觀能動性。同時，鼓勵學生參加大學生創新創業競賽，以賽促學，促進成果轉化，使整個教學過程以教師為主導，學生為主體，培養學生綜合設計工程實踐能力及創新能力。

245 Risk factors of restless leg syndrome in maintenance hemodialysis patients

如圖2 所示，教學實施過程中，教師課前在線上發布課題，學生自主學習教學內容，查找收集課題相關資料，教師進行互動答疑；教師在課堂教學時，進行課前測試，對教學內容重點、難點進行細化講解。課后師生進行討論、答疑、指導，突出以學生為中心，從“以教為中心”轉向“以學為中心”，并通過多元化的教學評價體系，獲得教學反饋，從而修訂教學目標。

4)以賽促學展示教學成果提升教學質量。部分課題可以科研項目為依托，立足科教融合，鼓勵專業能力強的學生參與，課外指導學生進行綜合設計實踐。學生可自主選擇教師項目進行參與，在教師的指導下開展相關研究和開發、發表學術論文、申報產品專利，對創新設計成果進行保護，使學生了解知識產權的重要性

。

部分課題內容可結合國家、省級各項創新創業大賽內容進行，如省級工業設計競賽，全國三維數字化大賽等各類官方比賽，以賽促學、理論結合實際，對學生的理論知識，實操技能、團隊合作素質等都有較大提升。為了更好地將作業課題結合大賽，教師必須在教學過程中更加注重教學的前沿性，課題的創新性和學生作業方案的可行性，改善教學手段，豐富教學內容，提高教學質量，培養學生創新設計和團隊合作能力，以及在競賽現場的臨場表達能力。

4.3 以學習成果為導向建立多元化考核體系

新工科背景下的OBE 教育理念注重學習產出，強調通過課程學習達成設計專業核心能力培養。因此《機械機構創新》課程的教學目標要明確反映對學生各項專業能力的支撐。結合專業特點及社會對工業設計人才需求，畢業生對于能力的要求可劃分為三個層次，即基礎工程實踐意識培養、工程實踐能力培養和綜合創新設計能力培養

。

生存素[9]（survivin）屬于抑制蛋白進行凋亡的因素之一，survivin基因作為當下較強的凋亡抑制基因，主要是對凋亡通路下的caspase-3及caspase-7所具有的凋亡作用進行抑制[10]。在AM中，內膜腺上皮當中所具有的survivin主要呈現持續升高，并使內膜細胞出現異位所具有的抗凋亡能力得以有效增強，并使細胞的凋亡得以抑制，從而導致子宮肌層中的細胞壽命延長，并表現為腫瘤樣的增殖特征[11]，也就是說，生存素屬于AM發病的一項重要因素。

在課堂教學過程中，根據學生課堂參與度，線上線下測試及作業反饋，掌握學生對知識點理解程度，及時對教學環節、教學設計進行檢討修正，改善教學效果。

(4)對目前攀西鈦精礦進行粒度分級處理，粗顆粒鈦精礦走人造金紅石路線，細顆粒鈦精礦進行預處理(如造粒)后進電爐熔煉成鈦渣后走PUS路線。并加強兩條工藝路線的工藝參數優化工作。

課程總結及綜合效果評價包含了作業發布、學生自評與互評、教師集體點評、課程組教師總結，以及課題測試的成績反饋、總結等。

綜合以上因素，通過課程評價體系形成有效的教學反饋，是提高教學質量的重要手段，有利課程的全局掌控、革新，同時激發教師的積極性，提升學生的參與度。

4.4 引入智能硬件知識培養學生跨學科創新意識

隨著5G 時代的到來，物聯網、人工智能等技術發展，在新工科背景下，《機械機構創新》課程部分實踐課題融入智能硬件，將枯燥的機構原理賦予智能化、趣味化設計，強化學生自主創新意識和設計興趣。根據課題要求，學生進行“智能芯”原型搭建，機構原理模型設計與計算，利用三維軟件進行外形與機構設計，運用3D 打印或激光雕刻制作實體驗證模型。整個過程中，學生通過團隊協作完成課題，利用掌握的專業知識解決設計中的各項問題，提升了學生的工程實踐能力。

5 結語

新工科背景下，應用型本科院校工業設計專業培養學生的工程實踐能力和創新設計能力是核心目標，使學生能夠達到社會所需的應用型人才要求。以OBE 為導向，完善工業設計人才培養方案及課程體系，同時，工程實踐能力教學建設要從教學目標、教學方法、教學內容和課程評價等方面的改革深入進行，從而培養適應行業發展長遠需要和區域經濟、社會和文化建設與發展戰略需求，具有扎實的專業基礎知識、突出的設計實踐能力和良好的設計師職業素養，具備國際視野的應用型設計人才。

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