基于OBE的機(jī)電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)研究

王蕊

［摘 要］ 針對新工科和產(chǎn)業(yè)升級優(yōu)化對機(jī)械電子工程專業(yè)人才的新需求，在分析了實(shí)踐教學(xué)存在的問題和改革必要性的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于OBE理念的機(jī)械電子工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，突出學(xué)生的中心地位，積極對接經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，從實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、師資隊(duì)伍建設(shè)、評價體系等方面闡述了實(shí)踐教學(xué)改革的路徑。教學(xué)實(shí)施效果表明，該實(shí)踐教學(xué)體系目標(biāo)明確、課程設(shè)置合理，通過引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和思考，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問題的綜合能力，實(shí)現(xiàn)知識、能力、素質(zhì)的全面提升，有效、持續(xù)地推進(jìn)了機(jī)械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)成效，為探索適應(yīng)時代發(fā)展的實(shí)踐教學(xué)改革提供了新思路。

［關(guān)鍵詞］ OBE理念；實(shí)踐教學(xué)；機(jī)械電子工程；工程實(shí)踐；教學(xué)改革

［基金項(xiàng)目］ 2022年度廣東省民辦教育協(xié)會民辦高校教育研究課題“‘新工科背景下基于OBE的民辦高校機(jī)械電子工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系研究”（GMG2022011）

［作者簡介］ 王 蕊（1982—），女，天津人，碩士，廣州城市理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院&機(jī)器人工程學(xué)院講師，主要從事機(jī)電控制及自動化研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）21-0164-04［收稿日期］ 2022-12-21

引言

隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的快速蓬勃發(fā)展，許多國家越來越重視以科技促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，我國也相繼提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”“中國制造2025”“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展”等一系列重大戰(zhàn)略［1］。在這新一輪的國際競爭中，智能制造、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機(jī)器人等技術(shù)的應(yīng)用，使得工程實(shí)踐環(huán)境越來越復(fù)雜多變，因此迫切需要具有多學(xué)科知識、能解決復(fù)雜工程問題的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才，這就對高校人才的培養(yǎng)提出了新的要求。2017年提出了新工科的概念，就是為了適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，建立與新經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)相互支撐的人才培養(yǎng)體系［2］，實(shí)現(xiàn)新職業(yè)與傳統(tǒng)學(xué)科跨界交叉融合，培養(yǎng)新的工程技術(shù)人才。機(jī)械電子工程專業(yè)融合了機(jī)械、電子、計算機(jī)和控制工程等多學(xué)科知識，是新工科的典型專業(yè)，其培養(yǎng)目標(biāo)與新工科倡導(dǎo)的新理念契合。由于實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和工程意識的重要環(huán)節(jié)，因此，改革機(jī)械電子工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系，對于提高人才培養(yǎng)質(zhì)量顯得尤為重要。

OBE（Outcome-based Education）是一種基于成果導(dǎo)向的教育理念，主張以學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，反向設(shè)計教學(xué)實(shí)施過程和進(jìn)行教學(xué)效果評價［3］。它已在歐美等多個國家和地區(qū)獲得廣泛應(yīng)用，并取得了良好的教學(xué)效果和社會評價［4］。目前，OBE理念已在國內(nèi)很多高校教學(xué)改革中得到推廣，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，注重學(xué)生應(yīng)能達(dá)到的最終學(xué)習(xí)成果和具備的能力，適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展和創(chuàng)新發(fā)展對應(yīng)用型人才的需求，為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量提供了有效支撐。因此，探索一種基于OBE理念的機(jī)械電子工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式，對于推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要的意義。

一、目前實(shí)踐教學(xué)存在的問題

（一）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容不能滿足社會需求

當(dāng)前，智能制造、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)蓬勃發(fā)展，但很多高校實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容陳舊，缺乏學(xué)科前沿知識［5］，不能結(jié)合新工科、工程教育專業(yè)認(rèn)證、課程思政等新時代要求對實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和改革，導(dǎo)致與市場人才需求的對接度較低，很難適應(yīng)新產(chǎn)業(yè)對人才的新需求。

（二）實(shí)踐教學(xué)沒有突出學(xué)生的主體作用

實(shí)踐教學(xué)對知識的綜合應(yīng)用不突出，缺乏對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和解決問題能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)中，參與度不高。另外，教學(xué)內(nèi)容是從大多數(shù)學(xué)生的需求出發(fā)，沒有體現(xiàn)學(xué)生個性化的培養(yǎng)措施［6］，忽視了學(xué)生個體的差異性和能力目標(biāo)的達(dá)成。

（三）實(shí)踐教學(xué)缺乏系統(tǒng)性

實(shí)踐教學(xué)缺乏明確的系統(tǒng)目標(biāo)，沒有整體合理地規(guī)劃實(shí)踐教學(xué)資源，各實(shí)踐課程教學(xué)內(nèi)容彼此獨(dú)立，缺乏系統(tǒng)性和連貫性［7-8］，讓學(xué)生很難把握課程之間的相互關(guān)系，也難以呈螺旋狀上升，逐步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

（四）實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍較薄弱

專任教師理論知識豐富，但部分教師參與科研項(xiàng)目的熱情不高，缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，很難將新技術(shù)和工程實(shí)際問題引入教學(xué)環(huán)節(jié)中，不能符合理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)要求［9］。企業(yè)兼職教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，但是理論知識掌握得不全面，教學(xué)時間也很難保證。

（五）實(shí)踐教學(xué)評價方式單一

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)注重對實(shí)踐成果的考核，沒有重視學(xué)生的整個學(xué)習(xí)過程，缺乏對學(xué)生自我認(rèn)識和改進(jìn)的引導(dǎo)，單一的評價方式很難準(zhǔn)確地衡量實(shí)踐教學(xué)是否達(dá)到了預(yù)期效果。

二、基于OBE理念的實(shí)踐教學(xué)體系

（一）OBE實(shí)踐教學(xué)體系的設(shè)計思路

圍繞區(qū)域經(jīng)濟(jì)和行業(yè)發(fā)展要求，結(jié)合新工科和工程教育認(rèn)證對工科學(xué)生的畢業(yè)要求，筆者確定了實(shí)踐教學(xué)體系的培養(yǎng)目標(biāo)及其與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐關(guān)系，以知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)為核心，構(gòu)建基于OBE的機(jī)械電子工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，并通過校內(nèi)和校外兩個途徑全面評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，以便持續(xù)改進(jìn)和完善實(shí)踐教學(xué)體系。

（二）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系

緊密圍繞經(jīng)濟(jì)發(fā)展對人才的需求，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)過程和能力的形成規(guī)律，筆者重新梳理和規(guī)劃了各實(shí)踐課程的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容及其相互之間的關(guān)系，將實(shí)踐教學(xué)合理地劃分為三個層次，由易到難，呈上升狀態(tài)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，如圖1所示。第一層是基礎(chǔ)層，主要依托基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、金工實(shí)習(xí)、電子工藝實(shí)習(xí)、機(jī)械原理課程設(shè)計和機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本技能，初步形成創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識。第二層是綜合層，主要依托綜合課程設(shè)計、專業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，采用項(xiàng)目驅(qū)動方式，逐步培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)專業(yè)知識和技術(shù)的綜合應(yīng)用，以及開展系統(tǒng)分析和應(yīng)用設(shè)計的能力。第三層是創(chuàng)新層，以畢業(yè)設(shè)計為主，依托校級、省級、國家級科技競賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目和教師科研項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問題的能力，以及自主創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作溝通能力等。

從圖1可以看出，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容按照“基礎(chǔ)層—綜合層—創(chuàng)新層”的路徑，每層實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之間相互銜接，能力逐層遞進(jìn)培養(yǎng)，有效地增強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué)的系統(tǒng)性和整體性。

（三）實(shí)踐教學(xué)方法的改革

1.以項(xiàng)目驅(qū)動方式開展教學(xué)。圍繞課程核心培養(yǎng)目標(biāo)，教師采用項(xiàng)目教學(xué)法將學(xué)生分成若干小組。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生從題目選定、市場調(diào)研、方案擬訂、具體設(shè)計與實(shí)現(xiàn)到最后的匯報答辯等，均以團(tuán)隊(duì)形式共同完成，突出學(xué)生的主體作用，引導(dǎo)學(xué)生積極思考和參與。同時，考慮到學(xué)生的差異性，可以根據(jù)興趣和自身情況自由選擇項(xiàng)目內(nèi)容，對實(shí)踐能力強(qiáng)的學(xué)生提出更高的要求，使每個學(xué)生都能主動學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中提高綜合能力。

整合“機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計”“機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計”和“工程能力綜合訓(xùn)練”的教學(xué)內(nèi)容，使其前后銜接，要求學(xué)生以小組的形式在三個學(xué)期內(nèi)完成一個機(jī)電系統(tǒng)（產(chǎn)品）的結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計、軟件編程和系統(tǒng)裝配與調(diào)試、設(shè)計項(xiàng)目實(shí)物化和工程化，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和對不同學(xué)科知識融會貫通的能力。

2.教學(xué)內(nèi)容注重對接產(chǎn)業(yè)發(fā)展。為適應(yīng)新產(chǎn)業(yè)對人才培養(yǎng)的新需求，理論教學(xué)新增機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用、機(jī)器視覺和圖像處理、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等內(nèi)容，工業(yè)自動化技術(shù)強(qiáng)化訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)增加基于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和智能制造技術(shù)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，并采用項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行分階段教學(xué)。第一階段完成機(jī)器人搬運(yùn)、碼垛、噴涂、裝配等基礎(chǔ)應(yīng)用技能的訓(xùn)練，第二階段完成基于自動化機(jī)器人分揀與姿態(tài)調(diào)整工作站、機(jī)器視覺檢測平臺、多工位柔性生產(chǎn)系統(tǒng)等教研級工業(yè)智能制造系統(tǒng)的訓(xùn)練項(xiàng)目，從認(rèn)知能力到基礎(chǔ)應(yīng)用能力，再到面向模擬工業(yè)生產(chǎn)的綜合創(chuàng)新能力，分層次逐步培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程實(shí)際問題的能力，實(shí)現(xiàn)高校教學(xué)和企業(yè)生產(chǎn)的無縫銜接。

3.依托學(xué)科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系的“創(chuàng)新層”設(shè)置創(chuàng)新實(shí)踐學(xué)分，制定學(xué)分認(rèn)定文件，規(guī)定學(xué)生參與各類學(xué)科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、學(xué)術(shù)講座以及發(fā)表論文、申請專利等，可以折算成創(chuàng)新實(shí)踐學(xué)分。從新生入學(xué)教育開始，有計劃地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注各類學(xué)科競賽和科研項(xiàng)目，讓學(xué)生通過以賽促學(xué)、以老帶新的模式，利用課余時間在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行項(xiàng)目研究并積極開展比賽，使學(xué)生對所學(xué)知識有更加系統(tǒng)化的認(rèn)識和理解，極大地調(diào)動了專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣和熱情，在享受科技創(chuàng)新帶來的樂趣和成就感的同時，提升了綜合素質(zhì)和就業(yè)競爭力。

4.深化校企協(xié)同育人機(jī)制。應(yīng)用型人才的培養(yǎng)主要是為了滿足企業(yè)對人才的需求，因此要進(jìn)一步深化校企合作協(xié)同育人［10］，讓企業(yè)共同參與制訂人才培養(yǎng)方案，共同商討實(shí)踐教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)人才培養(yǎng)的科學(xué)性和有效性。同時，聘請企業(yè)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員作為兼職教師，參與課程設(shè)計、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等實(shí)踐教學(xué)的指導(dǎo)工作，定期舉辦專業(yè)技術(shù)講座，拉近校企的距離，讓學(xué)生接觸到企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐過程中的實(shí)際問題，了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)和對人才的需求，進(jìn)而充分認(rèn)識到掌握專業(yè)知識和創(chuàng)新實(shí)踐能力對于個人未來職業(yè)發(fā)展的重要性，提高學(xué)生的能動性，在不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐中完善自我。

三、師資隊(duì)伍的建設(shè)

（一）黨建引領(lǐng)師德師風(fēng)建設(shè)

黨的二十大報告指出：“落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人。”［11］目前，我國正處在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級階段，急需有知識、有道德、有擔(dān)當(dāng)?shù)墓こ碳夹g(shù)人才［12］。教師肩負(fù)著為黨育人、為國育才的光榮使命，教師的思想品德將直接影響學(xué)生道德情操的形成和發(fā)展，因此要以黨建為引領(lǐng)，加強(qiáng)師德師風(fēng)建設(shè)，提高教書育人的責(zé)任感和使命感，為課程思政源源不斷地輸送思想和內(nèi)容，使學(xué)生在獲取專業(yè)知識和能力的同時，實(shí)現(xiàn)素質(zhì)品德的培養(yǎng)，在實(shí)踐教學(xué)過程中培養(yǎng)家國情懷、科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，支撐“具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)、社會責(zé)任感和工程職業(yè)道德”的畢業(yè)要求指標(biāo)。

（二）提高教師的科研和實(shí)踐能力

教師的科研水平和實(shí)踐能力關(guān)系到學(xué)生學(xué)習(xí)的成效和人才培養(yǎng)的質(zhì)量。要提升教師的科研和實(shí)踐能力，除了聘請企業(yè)技術(shù)人員參與實(shí)踐教學(xué)外，還要引進(jìn)高水平的專業(yè)人才，建立教師培訓(xùn)、交流、深造的發(fā)展機(jī)制，鼓勵教師深入企業(yè)開展科研，做到產(chǎn)教研相融合。同時，改革教師的分類管理和考核標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)動教師參與能力提升和科研的積極性。

四、構(gòu)建多元化的實(shí)踐教學(xué)評價體系

基于OBE的實(shí)踐教學(xué)評價體系以學(xué)生發(fā)展為中心，注重將學(xué)生在實(shí)踐過程中的表現(xiàn)和實(shí)踐成果相平衡，從校內(nèi)和校外兩個途徑全面評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。校內(nèi)評價主要是評價實(shí)踐過程、對專業(yè)知識的理解和應(yīng)用、實(shí)踐能力的提升，同時要注重團(tuán)隊(duì)合作和個人貢獻(xiàn)的均衡，評價體系由平時實(shí)踐表現(xiàn)、實(shí)踐作品質(zhì)量、實(shí)踐答辯、自評與互評等四部分組成，分別占比30%、30%、20%、20%，對學(xué)生的實(shí)踐過程進(jìn)行全面評價。校外評價即社會評價，通過對畢業(yè)五年左右的畢業(yè)生開展問卷調(diào)查或者召開座談會，了解畢業(yè)生對崗位的適應(yīng)度和其職業(yè)發(fā)展對高校教學(xué)的需求，通過實(shí)地走訪或問卷調(diào)查的形式，了解畢業(yè)生的崗位勝任能力和企業(yè)對人才的需求。通過總結(jié)校內(nèi)、校外評價結(jié)果發(fā)現(xiàn)了專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，并針對這些問題，修訂了實(shí)踐課程體系和教學(xué)內(nèi)容，從而持續(xù)改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

結(jié)語

新工科和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級對人才培養(yǎng)提出了新的要求。結(jié)合我校機(jī)械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和辦學(xué)特色，筆者構(gòu)建了基于OBE理念的實(shí)踐教學(xué)體系，增強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué)的科學(xué)性和有效性，培養(yǎng)了學(xué)生解決實(shí)際復(fù)雜工程問題的綜合能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力，提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量，對進(jìn)一步深化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革起到了良好的示范作用。

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Research of Practical Teaching in Mechanical and Electronic Major Based on OBE

WANG Rui

（School of Mechanical Engineering & School of Robotics Engineering， Guangzhou City University of Technology， Guangzhou， Guangdong 510800， China）

Abstract： In view of the new demand for mechanical and electronic engineering professionals from the Emerging Engineering Education and industrial upgrading and optimization， the practical teaching system of mechanical ?and electronic engineering based on OBE concept is constructed on the basis of the analysis of the existing ?problems in practical teaching and the necessity of reform. This practical teaching system highlights the students central position， actively connects with the economic development needs， and elaborates the path of practical ?teaching reform in terms of practical teaching content， teaching methods， faculty staff construction and evaluation ?system. The effect of teaching implementation shows that the practical teaching system has clear objectives and ?reasonable curriculum settings， and through guiding students active learning and thinking， it cultivates students comprehensive ability to analyze and solve complex engineering problems， realizes comprehensive improvement ?of knowledge， ability and quality， effectively and continuously promotes the quality of personnel training and ?teaching effectiveness of mechanical and electronic engineering major， and provides new ideas of exploring a kind ?of practical teaching reform that adapts to the development of the times.

Key words： OBE concept; practical teaching; mechanical and electronic engineering; engineering practice; teaching reform