基于OBE教育理念的體驗式教學模式改革與實踐

王紅霞　程偉麗　牛曉峰　鄭留偉　李航

[摘 要]為了更好地適應教育國際化趨勢，課程組將以產(chǎn)出為導向的教育理念引入教學過程中，堅持以學生為中心，成果為導向，遵循反向設計、正向實施的原則，圍繞課程學科特點和社會行業(yè)能力需求，制訂出明確的課程目標。課程組根據(jù)課程內容特色，實施項目驅動式的教學設計，結合啟發(fā)式和探究式教學方法，借助前序實習教學環(huán)節(jié)，創(chuàng)建了一套由實習體驗、課堂講授、學生成果多媒體展示、實驗探索、課后作業(yè)和科學考評相結合的全方位、多層次的創(chuàng)新體驗式教學模式，使學生變被動學習為主動學習，拓寬了學生的知識面，增強了學生解決實際工程問題的能力。

[關鍵詞]OBE;合金熔煉原理與工藝;項目驅動;教學設計;體驗式教學模式

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）04-0047-04

隨著經(jīng)濟全球化、教育國際化趨勢的發(fā)展，我國產(chǎn)業(yè)結構不斷調整，高等教育進入大眾化階段，社會對高校人才多樣化培養(yǎng)的要求日益迫切，需要一大批兼具理論專業(yè)知識和實踐應用能力的人才[1]。中國于2016年6月2日正式成為國際工程聯(lián)盟大會《華盛頓協(xié)議》成員，獲得了工程教育國際互認資格[2]。這對于我國新時期的高等教育提出了更高的要求。隨著國內外工程教育模式不斷發(fā)展和轉變，成果導向教育（Outcome based education，簡稱OBE[3]）逐漸成為主流。該理念以“產(chǎn)出導向、學生為中心、持續(xù)改進”為核心，圍繞學生開展教育活動、教學設計，進行課程設置和教學實施，以實現(xiàn)預期的效果。 基于OBE理念，促進學生能力全方面發(fā)展的教學模式和方法改革勢在必行。 太原理工大學材料成型專業(yè)于2013年和2016年兩次通過工程教育專業(yè)認證，并根據(jù)工程教育專業(yè)認證的要求，重新構建了學生培養(yǎng)體系及質量監(jiān)控體系，對每一門專業(yè)課程都提出了新的要求。將OBE教學理念應用到每一門專業(yè)課程的教學中，將基于知識內容的傳統(tǒng)教學模式轉化成基于學習成果的新興教學模式，這對于競爭越來越激烈的高等教育具有非常重要的意義。

合金熔煉原理與工藝是材料成型及控制工程專業(yè)鑄造工程模塊應用型技術人才必修的一門主干專業(yè)課程，主要講授鑄鐵、鑄鋼、鎂、鋁、銅、鋅等有色合金的熔煉原理和熔煉工藝基礎知識，具有實踐性強、與生產(chǎn)實際聯(lián)系緊密等特點。當今科學技術發(fā)展迅速，大量新的合金、新的工藝層出不窮，原有的課程體系和教學模式已不再完全適用于當前大的學習環(huán)境，要培養(yǎng)出知識和能力兼具的應用型人才，亟須進行課程改革。

一、專業(yè)課程開設現(xiàn)狀及存在的問題

（一）教學內容多學時少，理論教學困難，實驗環(huán)節(jié)作用小

根據(jù)2016年教育部培養(yǎng)計劃改革“厚基礎，寬專業(yè)”的政策要求，高校專業(yè)課程學時縮減嚴重，如合金熔煉原理與工藝由過去的64學時縮減至48學時，實驗只有6學時。但社會工作環(huán)境與認證要求學生掌握的內容更多，除傳統(tǒng)的鑄鐵、鑄鋼，還有不斷推陳出新的有色合金。且課程包含原理與工藝兩部分，內容龐大。原理部分晦澀難懂，工藝部分合金種類各異、繁雜多樣，初學者往往不能深入理解，記憶困難，感覺課程枯燥無味。而實驗環(huán)節(jié)多為驗證性實驗，起不到應有的作用。

（二）課程教學目標不明，教學模式陳舊，教學效果差

傳統(tǒng)的基于知識內容的授課模式下，教師、教科書處于主導地位，教師只是一味地將大量的知識灌輸給學生，至于學完本課程到底要達到什么效果、能達到什么效果，教師不是很明白，反正授課結束，任務就算完成了;學生更不明白，只能機械地、被動地接受知識，對這些知識能干什么、怎么用，全然不知。沒有明確的學習目標導致學生毫無學習興趣。

（三）課程考核手段單一，評價標準含糊，評價結果不準確

傳統(tǒng)的課程考核評價方式一般為閉卷筆試，以知識點得分情況為標準，而考試成績由平時成績和考試成績組成，主要依賴于卷面考試成績判定學生的學習結果，缺乏對學生整個學習過程有效的評價和反饋。

（四）部分學生缺乏能動性， 能力培養(yǎng)不足， 教學效果不理想

部分學生通過突擊背誦就可以拿到高分，這樣的考核方式很難真正衡量學生對課程的掌握情況。傳統(tǒng)的上課方式和考試方式使教學效果只能依賴于學生的上進心、教師對學生的管束和鞭策。而部分學生面對課本中復雜的理論公式、抽象的教學內容，理解起來困難、理論與實踐脫節(jié)，這導致學生對學習毫無興趣，疲于應付，學習主動性差。實驗環(huán)節(jié)學生多為觀摩，參與度極低，很難促進理解和思考。

二、改革的基本思路

產(chǎn)生上述問題的關鍵是教師和學生對教學設計和目標沒有清晰的認識，而OBE教育理念的本質就是學生通過教育學習取得學習成果，將學生的學習成果作為人才培養(yǎng)的目標，將學生在學習過程中的表現(xiàn)作為教育質量考核的重要指標。因此，太原理工大學材料成型專業(yè)將OBE的先進理念引入專業(yè)課程的教學中，采用反向設計、正向實施的原則，大膽改革。課程組圍繞專業(yè)課程學科特點和社會行業(yè)能力需求，制訂出明確的課程目標，充分考慮內容特色，采用項目驅動式的教學設計，結合啟發(fā)式和探究式教學方法，借助前序實習等相關實踐教學環(huán)節(jié)，形成了一套由實習體驗、課堂講授、學生成果多媒體展示、實驗探索、課后作業(yè)和科學考評相結合的全方位、 多層次的創(chuàng)新體驗式教學模式，在提高合金熔煉原理與工藝課教學質量方面，在增強學生解決復雜工程問題的能力方面取得了顯著的教學效果。

三、改革實踐與方法

（一）明確制訂課程目標，嚴格對標畢業(yè)要求指標點

太原理工大學材料科學與工程學院通過對材料成型專業(yè)人才對口大量企業(yè)進行能力需求調研，結合工程教育專業(yè)認證標準，制訂了材料成型專業(yè)的培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求。然后根據(jù)畢業(yè)要求進行課程體系設置，并將畢業(yè)要求細分成多個考核指標點，各門課程對標這些指標點，明確設計課程教學目標和基本要求、畢業(yè)要求與教學內容的對應關系，并以教學大綱的形式形成正式的記錄文件。而通過對課程教學大綱的閱讀，無論是教師還是學生，都十分清楚所教或所學課程對于畢業(yè)要求的貢獻，教師教得明白，學生學得明白。合金熔煉原理與工藝課程教學目標如表1所示。

（二）創(chuàng)新設計體驗式教學模式，著重培養(yǎng)解決復雜工程問題能力

要在有限時間內掌握更多繁雜的知識，并能夠獲得運用知識解決專業(yè)領域復雜工程問題的能力，最快的途徑就是提供機會使學生通過親身感受去主動認知、探究和協(xié)作，在體驗中掌握知識和技能。然而，有限的實踐學時很難支撐體驗式教學。合金熔煉原理與工藝課程基于OBE教學理念，針對與畢業(yè)要求對應的課程目標，利用教學內容特色，設置相應的項目，充分利用已有的實習環(huán)節(jié)和有限的實驗學時，將翻轉課堂的項目驅動教學模式引入課堂教學中，真正地將“老師教”轉變?yōu)椤皩W生學”，最大限度地實現(xiàn)體驗式教學。

合金熔煉原理與工藝課程要求學生通過本門課程的學習達到重點掌握合金熔煉基本知識和原理，最終能夠針對不同合金制訂熔煉工藝，并能夠有效解決熔煉過程中的復雜工程問題的要求?？紤]到本門課程內容包括鑄鐵、鑄鋼、鑄造有色合金熔煉三大部分，其中鑄鐵、鑄鋼為傳統(tǒng)合金，其熔煉原理與工藝比較成熟，大綱要求對其的學時占總學時的三分之二，4學時實驗均為驗證性實驗，因為在實驗室無法進行熔煉工藝實操訓練。專業(yè)教研組充分優(yōu)化課程體系設置順序，將去一汽、二汽和華翔以鑄鐵鑄鋼熔煉為主要內容的生產(chǎn)實習前移至該課程開課前進行，使學生首先親身經(jīng)歷鑄鐵、鑄鋼的熔煉過程，讓學生對鑄鐵、鑄鋼熔煉相關工藝有直觀、感性的認識。之后教師采用案例式教學法進行課堂講授，將一個鑄鋼、鑄鐵實體件熔煉設置為一個項目，要求學生自己模擬項目負責人，結合實習體驗提出完整的熔煉工藝或對教師給出的工藝進行討論，分析每一歩工藝的影響因素和背后的原理。接著，教師采用啟發(fā)式教學，重點引導學生分析鑄鋼、鑄鐵件每一個熔煉過程的影響因素，逐步講解熔煉關鍵環(huán)節(jié)涉及的熔煉原理，總結熔煉過程中出現(xiàn)的問題和解決方法。這樣便形成了教師學生雙向投入的教學氛圍，教學效果最佳。尤其是學生經(jīng)過感性認識—認真思考—分段討論—理性總結問題—尋求解決辦法這一過程，看到了最終合理的熔煉工藝，內心獲得了極大的成就感，這個過程既激發(fā)了學生的學習興趣，增強了學生學習的主動性，又將理論與實踐相結合，學中有樂，加快了學生對鑄鐵、鑄鋼合金熔煉知識和原理的掌握。

有色合金熔煉部分包括鎂、鋁、銅、鈦、鋅等不斷推出的新品種，種類繁多，內容復雜，涉及前沿，知識更新迅速，但是教學大綱中只給了占總時三分之一的課堂教學學時和2學時的實驗，這樣的學時連“填鴨式”灌輸?shù)臅r間都不夠，更不必說親身體驗了?？紤]到這部分內容涉及新知識多，更容易引起學生興趣，且每一個部分相對獨立，教師就將鎂、鋁、銅、鈦、鋅合金熔煉設置為不同的自選項目，在課程開始時就布置下去。教師充分依據(jù)學生的知識基礎、興趣愛好、學習能力、 心理素質等對學生進行綜合評定， 在自由組合的基礎上進行調配，將全班學生組合成5個小組，每組4～6人，并充分尊重學生，由項目小組民主推薦一名組織能力強、學習基礎好的學生擔任組長。組長帶領組員自主選擇項目，根據(jù)課程目標及畢業(yè)要求指標點自行分工，然后進行文獻檢索、確定教學內容及提綱、制作PPT、自主講課展示成果、小組互評教師點評、拍照攝像、撰寫感想。組內學生共同探究和互助，自主完成項目，每個小組成員都參與其中，既分工明確又保證了項目實施的質量。除了講課展示成果占據(jù)課內6學時，其余的全部環(huán)節(jié)都由學生利用課余時間完成，充分激發(fā)了學生的主動性，期間學生可以就教學內容選取、提綱編制及PPT制作反復與教師溝通指導。項目結束后，學生親身體驗，激情高漲，對這五種合金的整個知識體系、熔煉過程中的關鍵影響因素和原理印象深刻，學生說真正體會到了“臺上一分鐘，臺下十年功”這句諺語的真諦，也真正理解了教師上課的辛苦。學生在自主講課展示成果之后，利用6學時的實驗環(huán)節(jié)進行有色合金熔煉實操訓練。每個小組按照自選的合金，自己制訂熔煉工藝，重新分工，進行配料備料、合金熔煉實操、鑄件液態(tài)成型、宏觀缺陷觀察、取樣制樣、微觀組織觀察、合金性能測試，并反思合金熔煉過程中存在的工程問題，提出解決辦法。整個活動過程中，學生主動體驗，將理論運用到實踐中，通過實踐深刻理解理論的精髓，取得了良好的學習效果，提升了學生解決各種合金熔煉過程中復雜工程的能力。同時，小組合作項目教學還培養(yǎng)了學生的競爭意識、集體觀念和團結協(xié)作精神，鍛煉了學生的語言表達和溝通交流能力。

（三）構建多維考核方式和多元化評價方法，形成良好而有效的評價機制

合金熔煉原理與工藝課實施以項目驅動、啟發(fā)式課堂結合實踐模擬為主的體驗式教學模式，考核實現(xiàn)了多維度全過程考核，包括課程考試、課后作業(yè)、項目成果展示、實驗、考勤及課堂表現(xiàn)等每一個教學環(huán)節(jié)，如表2所示。每個教學環(huán)節(jié)都圍繞課程目標構建出相應的評價標準，與畢業(yè)要求分解指標點的對應矩陣和權重值對應矩陣，建立了課程目標和畢業(yè)要求指標點的達成度目標值及其計算方法，并通過成績分析法、評分表法和目標采樣法等多元化的畢業(yè)生能力達成度評價方法對學生學習成果進行有效的評價。評價后通過對課程目標對應的畢業(yè)要求指標點的定量計算結果與目標值比較，教師對每名學生的知識掌握程度和能力達成情況進行確定，使學生明確教學評價的目的不僅僅是排名和分出優(yōu)劣，重要的是要幫助他們認清自己階段性學習成果與畢業(yè)要求標準的差距及問題所在，從而總結問題，及時規(guī)劃，不斷提升解決問題的能力;而教師能夠更清晰地認識到學生的學習成果與預期標準差距在哪里，為教學方法的改進提供有效的參考。這樣的評價對教師和學生的持續(xù)改進都起到極大的作用。從表2中第一項可以看出，課程目標1和2的標準權重值為0.15和0.2，在2018年，學生的能力達成度為78%和74.5%，這說明學生知識掌握度較高，但部分能力不足。因此，在2019年，課程組加強了項目驅動式教學，學生的能力達成度分別為79.4%和76%。

四、教學改革效果

（一）激發(fā)了學生的學習興趣，讓學生變被動為主動

濃厚的興趣是最好的老師，親身經(jīng)歷的事情終生難忘。學生在項目驅動式、案例式、啟發(fā)式的教學，親自備課講課展示成果等體驗式學習過程中完全是主人翁，他們在教師指導下對已經(jīng)有了感性認識的鑄鐵、鑄鋼熔煉項目進行探究和總結，這激發(fā)了學生了解合金熔煉過程的欲望，并掌握了課程的學習方法。后續(xù)面對有色合金熔煉的熱點問題，學生親身實踐，急于體現(xiàn)自己的價值，主動協(xié)調，熱情高漲地完成講課展示，更迫不及待地想驗證小組設計的成果，爭先恐后地進行熔煉實驗。當看到親自設計生產(chǎn)出的鑄件產(chǎn)品時，學生帶著成功的喜悅，想更多地進行探索;當看到失敗的產(chǎn)品時，學生會激烈爭論，求解教師，主動要求重新實驗。圖1中學生的感想驗證了這一點。

（二）給學生提供了學習動機，讓學生變知識為能力

基于OBE教育理念，學生一開始即明白學習合金熔煉原理與工藝課程是為了使自己掌握不同合金的熔煉工藝，解決熔煉過程中復雜工程問題，因此在鑄鋼鑄鐵模塊啟發(fā)式、案例式學習過程中學生會主動思考，在檢索資料講課展示成果及親身實踐過程中，對遇到的各種各樣熔煉的復雜工程問題提出解決辦法。任務的驅動和有色合金知識的前沿性使學生興趣大增，主動求知、探索，不斷將知識內化為能力。

（三）建立了合理的評價機制，教學效果穩(wěn)步提升

明確的目標—多元的評價—定量的比較—及時的反饋—持續(xù)的改進，這樣一體化的評價機制非常合理。評價覆蓋課程學習過程中各個教學環(huán)節(jié)，目標明確，評價標準詳細，數(shù)值定量，非常有利于學生和教師對標畢業(yè)要求標準找差距，進行持續(xù)改進，從而保證了教學效果的穩(wěn)步提升。

五、結束語

國際工程教育專業(yè)認證以產(chǎn)出為導向的課程體系改革勢在必行，是教改的新方向。基于OBE的合金熔煉原理與工藝課程嘗試了項目驅動的體驗式教學模式， 激發(fā)了學生專業(yè)學習的興趣，開啟了學生的自主學習模式，提升了學生理論與實踐的融合度，增強了學生運用知識解決復雜工程問題的能力，同時還培養(yǎng)了學生的語言表達與交流能力、團隊協(xié)作能力。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 陳濤，邵云飛.《華盛頓協(xié)議》：內涵闡釋與中國實踐：兼談與“新工科”建設的實質等效性[J]. 重慶高教研究，2018（1）：56-64.

[2] 中國正式成為《華盛頓 協(xié) 議 》第18個正式成員[EB/OL]. （2016-06-02）[2017-02-03].http：//www.can-kaoxiaoxi. com/eu/20160602 /l179860. shtml.

[3] 姚靜，王佩. 基于OBE教學理念的項目驅動式專業(yè)課程教學設計：以《液壓與氣壓傳動》為例[J].教學研究，2017（3）：87-91.

[責任編輯：鐘 嵐]