OBE理念驅動下的過程控制系統課程教學實踐與反思

李幼鳳　甘家梁　喻健

［摘 要］在OBE理念指導下，課題組對過程控制系統課程教學進行了探索，將SPOC、雨課堂、QQ群等多種在線教學手段應用于過程控制系統的教學過程中，根據課程目標，將教學分為課前、課中、課后三個階段，并在課程中融入思政元素，實施多元化考核與評價，使在線教學能順利完成，達到預期的教學效果。

［關鍵詞］OBE理念；SPOC；雨課堂；在線教學

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）22-0032-04

近年來，教育教學改革不斷深入。目前，OBE（Outcome?Based Education，成果導向教育）已成為國內外高等教育認同的工程教育范式[1]。OBE理念包括以成果為導向、以學生為中心、持續改進三個方面。踐行 OBE理念下的課程教學，是專業參與和通過專業認證的基礎，是提高課程教學質量、提升人才培養質量的有效途徑[2]。

過程控制系統是自動化專業的一門重要專業課程，涉及控制理論、生產過程、計算機技術、檢測儀表等多學科知識的綜合與應用，既強調過程控制理論，又重視自動控制理論在工業生產中的應用，具有較強的理論性和實踐性[3]。在以往的課堂教學中，主要以教師講授理論知識為主，學生則處于被動聽講的狀態，課堂互動較少。教師講授的主要是專業知識，較少引入思政元素，在學生的德育培養方面存在不足。本文旨在探討OBE理念在過程控制系統課程教學中的應用及教學實踐與反思。

一、OBE理念在過程控制系統課程教學中的應用

（一）OBE理念的實施步驟

OBE是一種以學生的成果為導向，注重學生能力評估和提升，重視教學過程持續改進的教育模式。該模式涵蓋了課程目標制訂、課程體系構建、課堂活動設計和課程評估等。具體實施步驟包括以下幾個方面。

制訂課程目標：明確學生在完成學業或畢業后應具備的能力和素養，以此來指導課程目標的制訂。

構建課程體系：將學習目標分解為一系列知識點和能力目標，確定相應的教學內容和方法，以確保最終實現課程目標。

設計教學活動：基于已確定的課程目標，設計課程、設置活動、明確考核方式，以確保教學能夠達到預期效果。

課程評估和持續改進：對學生的學習成果進行評估，并根據評估結果不斷對課程教學進行改進和完善，以不斷提升教學質量。

（二）OBE理念在課程教學中的應用

在過程控制系統課程教學中，OBE理念的應用具體體現在以下幾個方面。

學習成果的明確：需要明確學生應該具備哪些知識和技能，以及如何評估學生的學習成果。通過過程控制系統課程教學，使學生能掌握過程控制系統的基本原理、掌握過程控制系統設計的基本方法、了解過程控制系統中各種傳感器和執行器的特點，以及具備運用所學知識解決實際問題的能力。

多元彈性的個性化學習：需要根據學生的實際情況和需求制訂個性化的學習計劃，并提供多樣化的教學方法。在過程控制系統課程中，采用案例分析、實驗演示、討論交流等多種方法開展教學，同時關注學生的學習狀態和成果，為他們提供有針對性的指導。

教師和學生的角色轉換：教師不再僅僅是知識的傳授者，而是要轉為學生學習過程中的引導者和輔助者。學生則成為學習的主體，通過自主學習、探究和實踐來實現教學目標。例如通過提出問題和進行情景模擬，激發學生的興趣和好奇心，培養他們的實踐能力，使學生從被動接受者轉變為主動學習者。

持續改進：在過程控制系統課程中，通過課程評估和學生反饋等方式，持續收集教學信息，從而不斷完善教學內容和教學方法，提高教學效果。

二、課程設計與實施

通過本課程的學習，學生不僅能夠深入了解連續工業過程的生產特點及要求，而且能夠應用過程控制理論和自動化儀表來設計過程控制系統，能夠解決過程控制工程中的常見問題。

（一）課程目標

總體目標：使學生了解工業自動化發展的動態和趨勢，掌握工業過程對象的分類、建模方法，熟悉工業過程控制系統的結構和組成，掌握工業自動化裝置和控制系統的專業基礎知識；使學生具備從事工業過程控制系統方案設計、儀表選型、校驗、調試、參數整定等工作的專業知識和能力。

應用布魯姆教育目標分類法，本課程設置了三階課程目標，如表 1 所示。

（二）教學方式

為了更好地實現教學目標，課題組引入多種在線教學平臺，主要采用 SPOC教學模式，并輔以雨課堂和QQ群開展教學。

SPOC（Small Private Online Course），即小規模限制性在線課程[4]，是一種比MOOC更為小眾的在線開放課程，是利用中國大學MOOC資源開設的面向校內教學班學生的課程。在SPOC平臺上，教師可以根據學生的學習情況設計教學內容和調整教學進度。SPOC平臺具有學生管理、平時成績和學情統計等功能，為教師了解學生的學習情況提供翔實的資料。本研究主要采用SPOC模式，即拷貝中國大學MOOC上已有的課程內容，在該課程內容的基礎上進行一定的修改，使之符合教師的教學進度等要求。

雨課堂是由清華大學在線教育辦公室組織研發的一種智慧教學工具[5]。將該教學工具與PowerPoint、微信等平臺相結合開展教學，教師可以隨時將習題、測試、通知、語音和MOOC 視頻等各種學習資源推送給學生，學生使用微信就可以進行課堂簽到、答題、彈幕互動等。同時，雨課堂提供了“課前—課中—課后”全周期的教學數據統計與分析[6]，方便教師對學生的學習情況進行全面了解。

（三）教學實踐

在開課前，首先在中國大學MOOC上選擇一門與過程控制系統類似的精品課程作為源課程。其次，由學校管理員將其轉化為符合教學要求的SPOC。課程負責人需要在源課程的基礎上重新發布公告、制訂合適的評分方式、調整教學單元與發布時間、完善討論區結構。最后，通知本校學生注冊學習賬號，在“我的學校云”上進行選課，并進入課程頁面進行學習。

相較于傳統的線下教學，線上教學需要進行更加充分的課前準備。根據教學大綱的要求，教師需要對源課程的視頻和PPT課件進行適當的調整，包括調整章節的順序以及增減內容。針對每個章節教學大綱規定的內容，教師除了常規的備課，還需要開展以下準備工作。

教師通過QQ群發布每個章節的學習任務。根據課程進度安排，指定學生需要學習的視頻和PPT課件，指出章節的重點和難點，并提供一些電子資料幫助學生掌握知識點。例如在“被控過程的數學模型”這一章節中，要求學生了解機理建模和系統辨識的基本概念，掌握機理建模的基本步驟以及利用響應曲線法進行系統辨識的方法。

在SPOC平臺上發布章節測試題。設定答題時長和截止時間，測試題主要是選擇題與判斷題等客觀題型，主要了解學生對某些知識點的掌握情況。

設計交互式的討論題和課后思考題。例如在“復雜控制系統設計”這一章節中，可以設置討論題：串級控制系統有哪些特點？其適用于哪些應用場合？要求每名學生至少參與一次討論。每個章節都設置課后思考題，以問答題形式為主，加深學生對相關章節的基本概念和基本原理的理解。

1.教學三階段

一是課前階段。教學目標主要是讓學生掌握基本知識點。學生需要在SPOC平臺上自主進行在線學習，查看指定的視頻、課件和電子教材。為了保證學生能夠按時完成學習任務，教師需要密切關注學生的學習動態，并通過班級QQ群與學生保持積極溝通，及時回答學生在自學過程中提出的問題。

二是課中階段。課中，教師進行章節內容小結，重點講解常見問題，并讓學生完成隨堂練習。這一階段的教學目標主要是培養學生運用所學知識進行問題分析和實踐的能力。同時，在課中把知識傳授、能力培養和思想引領融入教學內容中，結合時事熱點、產業形勢、發展動態等，通過講案例、看視頻等多種形式進行思政教育，做到多元化、趣味性教學，培養學生的創新意識和愛國精神。

三是課后階段。課后階段的主要目標是培養學生的批判性思維以及提高學生的綜合應用能力。學生需要在規定時間內完成雨課堂上的思考題以及SPOC平臺上的測試題和討論題。此外，通過思考題或討論題的形式引導學生參與思政元素的挖掘。學生利用網絡搜索或文獻查詢，自主挖掘相關知識點中蘊含的思政元素。這一自主挖掘的過程將鍛煉學生的查詢、整理、總結等能力，同時促進課程學習與課程思政的有機結合。

2.課程思政元素的融入

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，要用好課堂教學這個主渠道，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。

在傳授知識的過程中，應注重培養學生的實踐意識和安全意識，可以通過結合典型案例開展教學。例如，2021年12月甘肅白銀某企業硝化工房發生的爆炸事故。事故的直接原因是裝置臨時停止，硝化釜也隨之停止攪拌，但濃硝酸進料未完全切斷，導致釜內硝酸含量偏高。在重新啟動攪拌時，釜內物料急劇反應放熱，導致物料快速分解并發生爆炸。通過這一案例提醒學生要遵循職業規范，防止類似事故的發生。

同時，講授過程應強調控制與儀表在服務國家重大工程和民生工程中的重要作用與貢獻，介紹我國在過程控制與儀表領域的自主創新和突破，以便學生了解我國在這一領域的發展水平和國際地位，借此引入一些優秀的科技人才和企業家的事例，弘揚科技報國和愛國奮斗精神。例如，重慶川儀股份有限公司通過自主創新，研發出了具有國際先進水平的差壓變送器系列產品，如CY1151、CY1152、CY1153等。

3.課程考核

課程考核旨在考查學生對知識的理解和運用能力。課程評價采用多元考核機制，綜合成績由期末成績和平時成績構成。課題組提高了平時成績的占比，從30%提高到了50%。期末考試在SPOC平臺上進行，設置了截止時間和答題時間，題型包括選擇題和分析題，分析題需要學生在紙上作圖和計算，然后拍照上傳至平臺。平時成績包括學習表現（如視頻觀看、任務完成等）評分、雨課堂上的思考題成績以及SPOC平臺上的測試題、討論題等成績，綜合成績構成情況如圖1所示。采用SPOC和雨課堂兩個在線教學平臺，可以方便地獲取和分析這些成績數據。

三、教學效果和反思

學生的綜合成績呈現出正態分布的特點，具體情況如圖2所示，其中有1名學生不及格，平均分為75.1分。部分學生對基本概念和原理掌握得較好，但是綜合運用知識的能力較差。因此，在今后的教學中，應加強案例分析教學，并適當增加實驗課時。 采用“SPOC+雨課堂”的教學模式，以便學生進行課前預習、課上自主學習、課后鞏固。同時，利用SPOC平臺反饋、QQ群溝通、雨課堂習題推送等，增強師生之間的互動，提高學生自主學習的能力。

總體而言，相較于傳統的線下教學，在線教學既能發揮教師引導和監控教學過程的作用，又能激發學生作為學習主體的主動性和積極性。 但是在線教學也存在一些不足之處。例如，教師需要花費更多精力準備各種線上資源，如作業庫和試題庫等。從技術角度來看，課程后臺數據雖然能夠提供學生觀看視頻的時長，但是這個數據并不準確。有些學生反映他們觀看了視頻，但時長顯示為零；也有學生可能沒有觀看視頻，卻顯示有時長。此外，存在部分學生抄襲的現象，例如在SPOC上進行線上討論時，由于每個學生提交答案的時間不一樣，有些學生可能會抄襲其他學生的答案。這表明討論題的設計還有待改進，以減少抄襲現象的發生。

四、結語

課題組以OBE理念為先導，依托中國大學MOOC 資源，采用SPOC為主，輔以雨課堂、QQ群等多元網絡的手段，開展了以學生為中心的在線教學，并在教學過程中有意識地融入課程思政元素，從而順利完成了過程控制系統課程的教學，達到了預期的教學效果。然而，如何利用先進信息技術實現師生雙方高效的教與學，仍需要進行深入的實踐探索。此外，要實現專業知識和思政元素的有機融合，仍需要師生共同努力。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 宣麗萍. 應用型本科院校基于OBE理念的課程結構優化：以黑龍江省高校電氣工程與智能控制專業為例[J]. 東北農業大學學報（社會科學版）， 2020， 18（2）： 70-75.

[2] 施曉秋. 遵循專業認證OBE理念的課程教學設計與實施[J]. 高等工程教育研究， 2018（5）： 154-160.

[3] 馮磊華，李錄平，田紅，等.新工科視角下高校工程類專業課程“SPOC+雨課堂”混合式教學模式研究[J]. 中國現代教育裝備，2019 （21）：111-114.

[4] 陳靜靜， 王金全， 黃克峰，等. 基于SPOC+雨課堂的軍校混合式教學模式探究[J]. 科教文匯（中旬刊）， 2018（8）：60-62.

[5] 朱坤華， 姬真真. 基于智慧教學工具雨課堂的混合式教學模式研究與應用：以《計算機網絡技術》課程為例[J]. 教育現代化， 2019， 6（A0）： 199-200.

[6] 歐陽權. 基于雨課堂的控制系統工程教學模式改進與探索[J]. 科技資訊， 2020， 18 （6）：194.

［責任編輯：蘇祎穎］