以學生需求為導向的教學改革實施問題探討

王貴成，李曉斌，張 敏，徐 兵，夏乃潔，李丹菁

（1.上海應用技術大學 電氣與電子工程學院，上海 201418；2.上海應用技術大學 圖書館，上海 201418）

近期，通過參加高校教師信息化教學能力提升與“金課”建設專題網絡培訓內容的學習，作為有27 年教齡的高校教師，以及長期擔任專業系主任，已經深入了解信息時代下的教與學特征，感受到利用信息化技術提升教學質量已經成為大勢所趨，體會新時代教育精神，利用信息化技術增強自身教學改革能力是前提，重要的是堅持以教學為根本，以學生為中心的教育理念，看清“在線”教學理念，探討適于學生能力培養，符合社會需求的教學創新改革，提出適應信息時代發展的新理念與新方法的主線。各高校結合新工科理念均將培養學生工程應用實踐能力和科技創新能力的教學任務放到重要的位置。而改革當前的工程實踐教學模式已成為培養高素質應用型人才急需解決的問題。工科類專業要求工程應用性很強，需要學生在掌握扎實的理論基礎知識后，還要具有較強的實際動手能力和一定的科學素質，這也是市場需求。而任何教學改革初衷都需要以教學為根本，以學生為中心，偏離這條主線，即使理念、技術、方法再先進，都是錯誤的傾向，必須摒棄。

一、教學改革的出發點是以學生為中心，讓學生參與和獲得

教學改革以學生為中心，體現在學生發展、學生學習和學習效果三個方面，概括來說就是體現學生的參與和獲得。新工科教學理念、工程教育認證都是突出學生應用型實踐教學能力的培養，突出以學生目標為導向的OBE 教學理念，采取CDIO 教學方法，實現理論聯系實際的工程教育，達成學生的專業培養目標和畢業要求。作為專業系主任，多年從事專業人才培養方案修訂工作，追隨教育改革方向，逐步提高實踐教學的學分占比，結合工程教育要求修訂課程內容，讓學生切實參與教學，提高知識的獲得感，達成培養目標。

實施信息化的線上教學改革，如何讓學生有效參與和獲得教學效果就成為必須考慮的問題。例如，“在線”直播或線上資源使用后，教師通過網上平臺共享“線上”教學內容，通過視頻、聲頻與學生交流，但好多學生登錄“在線”課堂后，處于一種“掛課”狀態，登錄后就“掛”著，聽與不聽，在與不在，教師經常很難知曉，因為教師“在線”授課，還要關注學生狀況，事實上絕大多數情況是忙不過來的。“在線提問”“在線考勤”可以作為常用的溝通方法，各位老師應該很清楚效果。在線資源實施教學，前提是需要學生的主動參與。

讓學生參與“在線”教學，可以通過在線習題、課堂練習、課后測試作為補充，督促學生要獲得教學知識，反饋教學效果，這個過程教師要付出很多。有些課適于題庫，有些課適于應用，“一刀切”的網上教學實施方法是不可取的，要綜合課程的特點，靈活多樣，也可以采用“線上線下”結合的混合教學方式。無論選擇何種實施在線教學的方法，最終目標只有一個：讓學生參與到教學環境中，獲取知識與技能。

以學生應用需求為導向，對理論課體系加以適當裁剪與重構，輔之以基本技能、專業技能、綜合技能和創新能力訓練的ASciT-OBE 模式實踐模塊，實現從虛擬到半實物仿真，再到裝置實物控制操作的創新設計，使學生獲得具有自動化工程特色的應用技能訓練。實踐教學改革的終極目標就是引導學生參與、讓學生獲得專業應用能力，以適應社會需求，完成就業，適應工作崗位，完成專業培養目標，達成畢業要求。其中學生參與和獲得的方法、手段是教學改革一直關注的問題，如何更好地實現值得進一步思考。這也是教學改革遵循的主線。例如，新工科結合工程應用教育改革和專業工程認證的推進，它已經不是簡單的局部考核，而是多種新技術、新知識、新理念和新應用的結合體，高校應該從新工科涉及的具體內涵出發，并不是簡單的字面羅列，必須從工科專業工程教育發展的角度深入探討，探索工程應用教育的特色模式，以適應國家發展戰略的需求，也是高校教育體制改革的目標。當前，國家新戰略的提出，交叉學科的融合，要求高校要培養具有工程綜合應用和創新創業能力的技術人才，適應新工科專業工程應用型建設，從學生對專業知識的需求、認知開始，尋找培養學生成為各類工程技術人員的途徑。但是，國內高校一些實驗室花大量資金購置昂貴的大型設備，看著好看，卻不實用。教師只是開、關電源過程，學生無從下手，只是把需要的線插好而已，無法獲得細節，一走一過敷衍了事。要想獲得參與的真實應用結果，需要這類設備拆解，分成單元，與理論知識對應，再組合成系統的過程，但拆完的實驗設備就沒人用了，大型設備閑置，成為擺設，珍貴的教學資金投入并沒有帶來真實效益，這種情況在高校實驗室建設中可能也是一種普遍現象，但也正在逐漸發生改變，也必須去改變。由多年教學經驗總結，作者認為實踐教學設備應該為單元設備，可以讓學生動手，在工程應用中獲得成就感，這才是以學生為中心的教學改革的終極目標。

二、課堂教學的改革要以學生為中心，需要學生參與和反饋

課堂教學改革的出發點同樣是以學生需求為中心，是讓學生更好地接受課程知識，參與教學內容思考，融入教師的課堂教學，調動學生的積極性，使學生更好地接受需要的知識，這個過程需要學生參與和反饋，才能合理評價教學效果，師生面對面的課堂交流有時更有助于教學效果的達成。

目前，對于課堂教學產生了各種教學改革的探索，例如在線課程、混合教學等。同時，為了發揮優秀教學資源的影響力，開展“金課”建設，利用網絡、多媒體、VR/AR 等計算機技術，設計具有吸引力的課程內容和教學方式，當前已經造就很多精品課程。例如，作者已經完成一門專業在線課程計算機控制系統的建設，正在開展線上、線上線下混合教學嘗試與評估。但是，大學教學，特別是一些專業性質的課程教學，教師與學生面對面的課堂情感交流必不可少，它可能會影響絕大多數學生的未來。教學是面對鏡頭的獨角戲，還是直接面對眾多學生的眼睛？這其實不是一個問題。當然大學老師也需要找到引起學生關注、使學生樂于交流的方式，需要吸引學生參與到教學中，形成知識的互動交流，為學生改變教學模式，選擇適合的教學手段，通過學生們的反饋，合理評價教學效果，學生獲得真實的知識，心理成熟，適應社會，這才是最終的教學目標。

學生應該是課堂的“主角”，教師應該是“引路者”，引導學生思考與獲取，獲取學生真實的反饋信息，總結教學中的得與失，這才是正確的課堂教學改革方向。任何形式的課堂教學改革，如果沒有學生的直接參與和反饋，就無從談起效果和成功，這個問題應該顯而易見，可是現在很多做法卻是空中樓閣、孤芳自賞，學生僅僅旁觀教師的忙碌，課堂不參與，課后自學的現象很普遍，需要反思課堂教學還有存在的必要嗎？目前，線上資源那么多，學生的選擇也很多，課后網上學習已經是一種潮流，如何讓學生回到課堂教學中，恢復課堂教學應有的“模樣”，體現與線上教學的不同，這是需要教師們探討的問題。課堂教學如何吸引學生的有效參與，體現線下教學的特點，同樣是有待探討的問題。

三、線上教學也要以學生需求為導向，需要學生參與和融入

網上教學要體現教師“在線”為首要目標，并不是簡單的教學資源的“在線”。例如，作者選擇“企業微信”作為在線教學平臺，因為初期“釘釘”選的人多，擔心服務器會出問題，所以選擇用的人比較少的“企業微信”，保證“在線”教學效果，不會造成網絡阻塞。目前，“在線”平臺基本都能提供視頻、屏幕共享等教學功能，只是在學生管理方面有一些差別。“企業微信”將教學班作為一個整體（部門），“在線”教學中，很容易統計學生出勤或在線與否，跟答疑的“微信群”還可以共享。而考試用的“釘釘”網上考試平臺，同樣也能避免“超星”等平臺用的人過多出現問題，監考引入雙機位模式，很好地反饋學生考試的狀態。大學教學，特別是一些專業性質的課程教學，教師與學生面對面的“在線”情感交流不可少，它可能會影響絕大多數學生思考問題的方法與對未來的抉擇。大學老師需要找到吸引學生、與學生進行真正情感交流的方式，并不是簡單地看網上教學資源，學生的反饋必不可少，這才是“在線”網上教學的實質。

四、以學生需求為中心是工程教育、新工科改革的主線，實現專業培養目標的達成

當前，工程教育、新工科改革都是以學生工程問題能力培養為目標的，教學中采取面向學生需求為引導的OBE 教育理念。上海應用技術大學自動化專業遵循學校建設國際高水平應用創新型大學的定位，以立德樹人為根本，采用ASciT-OBE 工程教育理念，突出新工科培養模式以學生為中心的工程教育理念，突出協同育人特色，對接“中國制造2025”發展戰略的智能制造方向，發揮地方一流本科專業的特色，服務于長三角經濟建設。實際教學中，學生們帶著工程應用問題來，組成研究團隊，分析控制需求，確定研究內容，給出自動化工程項目的系統方案設計。然后，教師評價方案的可行性，提出改進意見。學生團隊將方案修改通過后，在網上單元設備庫中申請設備，并預約實驗室時間，實施自動化工程項目的硬件選型、安裝與調試。進而依托硬件平臺的設計軟件功能，實現系統整體功能調試，分析與總結工程項目的完成情況，撰寫實踐報告。最后由老師組織實際操作與答辯考核，給出指導性意見。整個教學過程都應該是由學生們推動，反映學生對工程知識的需求，充分體現“以學生為中心，以教師為主導，以培養創新型人才為目標，以工程教育理念的轉變為先導，以新工科改革為主線”的培養模式變革，實現專業培養目標的達成。

上海應用技術大學自動化專業的培養目標要求學生具有扎實的自動化基礎知識和基本技能，能在化工、制造、生物等行業過程控制系統應用領域從事設計、開發、調試、操作、維護與管理工作，成為適應生產過程控制發展的應用型技術開發或管理人才。堅持立德樹人，重點培養綜合素質優良，德智體美勞全面發展的社會主義事業建設者，具有國際視野、服務上海區域經濟，具有社會責任感、職業道德和人文素養的應用型人才，面向生產、管理、服務一線的專業型、技術型“現場工程師”。就業領域面向工業控制網絡、“中國制造2025”發展戰略，以工業互聯網和智能控制為目標，具有過程控制分析、計算機控制系統集成等方面能力，培養能夠勝任工業智能檢測和自動化控制系統性能分析、設計、安裝、調試和運行等方面工作的應用型技術人才。

根據自動化專業培養目標劃分能力培養要求為三級：

（1）初級能力。具有生產工藝、控制理論、儀器儀表、計算機技術、自動化系統、行業技術標準等多學科知識，適應自動化系統工程對象的變化，以及職業發展的變化，熟悉自動化行業國內外發展現狀和趨勢。能夠在自動化工程特別是生產過程自動控制領域中從事生產運行、工程設計、技術開發、建造或運行管理、科學研究等工作，成為所在單位相關領域的專業技術骨干或管理骨干。

（2）中級能力。具備綜合運用自動化基礎理論和一定智能控制技術，理解和解決自動控制系統分析、設計、開發、集成、服務或自動化工程項目施工、運行、維護等實際工程問題，并對自動化工程特別是生產過程自動控制領域涉及的經濟、環境等進行分析的初步能力，成為專業型、職業型“現場工程師”。具有高度的社會責任感、道德修養和良好的心理素質，擁有健康的體魄和正確的人生價值觀，具有較強的知識更新能力、創新意識、實踐能力、組織協調能力、團隊合作意識以及跨文化的交流、競爭與合作能力。

（3）高級能力。能夠適應區域經濟發展的需求，結合地區產業發展方向，緊跟國家戰略，具備結合自動化新知識、新技術、新發展，發揮個人潛質，成為智能制造創新創業的人才。

根據自動化專業綜合能力培養要求，以控制單元到控制系統到自動化工程再到創新的模式，跨越初級、中級到高級能力培養全過程，進一步規劃自動化工程綜合實訓中心和工業互聯網與工控安全實驗平臺建設，實現自動化專業“現場工程師”應用技術全流程的ASciTOBE 模式培養。其中，綜合實訓平臺建設是以新工科工程應用型本科特色教學為切入點，以“新工科”工程認知和實踐的理念，考慮自動化工程項目實施過程，為學生、教師提供典型控制設備、測控儀表、電氣組件，形成單元設備庫，同時配套網絡實踐教學信息管理平臺，以開放式的實踐模式，讓學生根據需求自己進行項目構思、設計、實現和運作，教師輔助指導、審核項目方案和驗收、評價項目，達到提升學生創新意識和工程應用能力的目的。通過調研國內一些工科高校，此方面建設還處于探索與起步階段，但發展勢頭迅猛，建設具有上海應用技術大學特色的自動化專業實踐教學模式，始終是實踐教學改革的方向，綜合實訓平臺建設真實地體現了這種思路。

教師必須對學生畢業時應達到的能力及其水平有清楚的構想，然后尋求設計適宜的教育結構來保證學生達到這些預期目標。在OBE 工程教育模式中，學生學到了什么和是否成功遠比怎樣學習和什么時候學習重要，即學生的需求最重要。下面以上海應用技術大學自動化專業自動化工程綜合實訓為例，結合學校ASciT-OBE 工程教學模式，突出新工科培養模式以學生需求為中心的理念，體現復雜工程問題分析和解決方案的過程。具體實施過程包括：

（1）學生組成團隊（3～5 人/組），提出要解決的自動化工程問題，例如實現鍋爐自動控制系統，也可由指導教師制定具體的自動化工程問題，學生團隊初步明確每位同學的任務分工，建議全員參與各個環節，實現全部環節的工程訓練。

（2）學生根據選擇的工程問題，查找資料，設計自動控制系統方案，從網上實踐教學信息系統中提交。

（3）指導教師或企業導師，在網上審查學生方案的合理性與可行性，給出指導意見，反饋給學生團隊修改與完善。通過教師審查后，下一步進入實施環節。

（4）學生團隊根據方案，選擇硬件產品搭建系統。由自動化專業實驗室提供通用產品庫，并在信息系統中發布，供學生網上選擇。

（5）學生團隊硬件選好后，從信息系統中預約工程訓練場所與時間，獲得批準后，按要求完成自動化工程控制系統的組裝、配線、連接與調試等全流程工作。

（6）現場實訓期間，由指導教師或企業導師負責定時現場指導，并檢查學生的完成情況，給出學生團隊成員的工作評價。

（7）學生團隊自動化工程按方案調試完成后，撰寫自動化工程問題的實訓報告，網上信息系統提交后可以申請團隊考核。由指導教師或企業導師進行現場考評和答辯，按照制定的實訓考核標準給出評分。如果考核未通過，對學生團隊或成員提出改進意見，由學生團隊進一步修改與完善后，再次考核，直至合格為止。

（8）指導教師與企業導師交流，根據學生團隊實訓情況，進行總結，發現問題，提出改進措施，對照專業培養目標的達成持續改進與完善細節。

實施中的一些問題需要研討，例如，建立切實可行的長效機制，制定相對完善的規章制度；實踐教學改革的及時總結；專業新知識、新技術、新設備的引入；促進課程內容的革新和教學改革；線上線下混合教學、虛擬仿真技術的融入；教師工作量的認證標準等方面。

上海應用技術大學自動化專業遵循學校一流應用創新型大學建設目標，充分發揮雙師型教師占比高的優勢，將企業應用經驗融合到人才培養中，以課程體系與產業需求，工程教育與應用實踐、創新創業教育與培養目標相結合為育人手段，實施自動化工程全流程ASciT-OBE 理念，與西門子、羅克韋爾等行業知名企業產教融合，培養出一批自動化行業的優秀畢業生。

以學生需求為導向的創新型教學改革新理念與新方法，才是教學改革的正確方向，而學生們的參與和獲得，人才培養目標的達成，是評價教學改革成敗的重要前提。