基于OBE理念的“應用統計學”課程教學改革探索與實踐

［摘 要］ 課程教學團隊以東莞理工學院工業工程專業“應用統計學”課程為例，從教學目標的制定、教學設計、達成度分析等三方面總結在OBE理念指導下的教學改革探索與實踐。在教學目標制定方面，按照OBE逆向思維的方式構建了“人才培養目標—畢業要求—支撐畢業要求指標點—課程教學目標”的完整路徑。在教學設計方面，圍繞教學目標的實現探索問題導向式教學，提出了具有課程特色的“問題—方法—工具”教學實施方法。最后，達成度分析作為教學改革實踐效果的評價基準，給后續深化教學改革指明了方向。

［關鍵詞］ 成果導向式教育；應用統計學；問題導向教學；達成度分析

［基金項目］ 2022年度東莞理工學院校級質量工程項目“‘應用統計學’線下一流課程建設”（教務〔2023〕14號202202034）；2020年度廣東省高等教育教學改革立項項目“東莞理工學院先進制造學院（長安）校企合作課程建設改革與實踐”（粵教高函〔2020〕20號）；2018年度東莞理工學院博士科研啟動項目“基于非監督式深度學習的旋轉機械異常檢測”（GC300502-46）；2023年度東莞理工學院課程思政示范項目“工業工程課程思政示范專業建設”（教務通〔2024〕33號）

［作者簡介］ 張良偉（1987—），男，安徽馬鞍山人，工學博士，東莞理工學院工業工程系副教授，碩士生導師（通信作者），主要從事故障檢測研究；張智聰（1980—），男，廣東東莞人，工學博士，東莞理工學院工業工程系教授，碩士生導師，主要從事運籌優化研究；趙 容（1991—），女，湖南湘潭人，管理學博士，東莞理工學院工業工程系講師，主要從事工業工程研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）19-0113-04 ［收稿日期］ 2022-06-06

成果導向式教育（Outcome-Based Education，簡稱OBE）又被稱作學習產出式教育，是一種“以學生為本”、運用逆向思維方式，從學習成果出發構建課程體系的教育理念［1］。該理念起源于20世紀80年代美國等西方國家的基礎教育改革，遵循“以學定教”，與傳統的以教科書或教師經驗作為動力驅動教育的過程形成了鮮明的對比［2］。OBE理念要求教育者對學生畢業時應達到的能力及水平有清楚的構想，然后尋求設計適宜的課程體系來保證學生達到這些預期目標。

作為教育部第一批“卓越工程師教育培養計劃”實施高校（2010年獲批）［3］，東莞理工學院始終堅持以OBE工程教育理念為指導、以區域產業需求為導向、以卓越價值觀為引領，探索和實踐課程教學改革。“應用統計學”是東莞理工學院工業工程專業開設的一門必修課程，也是我國普通高校本科專業類教學質量國家標準中明確列出的工業工程類專業基礎課程之一。該課程主要培養學生數據收集、整理與展示、分析與解釋，從數據中得出結論并進行有效決策的能力，對工業工程專業學生的后續課程（如“質量控制”與“質量管理”）及社會實踐有著強有力的支撐作用。

工業工程是一門對數據科學有較強依存度的專業。著眼于提高學生以數據為載體，運用統計學理論、知識和工具解決工業與服務系統中管理與工程問題的能力，本專業“應用統計學”課程教學團隊潛心改變傳統的“以教定學”模式，在OBE理念的指導下進行課程教學改革探索和實踐。在近幾年的教學改革實踐過程中，受到了學生的廣泛好評（學生評教連續四輪次位列學院前三名）。以下將從本專業“應用統計學”課程教學目標的制定、課程教學設計、達成度分析等三方面進行歸納和總結。

一、OBE理念下“應用統計學”課程教學目標制定

按照OBE理念的逆向設計思想，課程教學目標的制定應源自并服從于專業人才培養目標。圖1展示了基于OBE理念的人才培養目標設定及教學設計、評價體系。充分考慮國家、社會及教育發展需要；行業產業發展及職場需求；學生發展及家長、校友期望；學校定位及發展目標［4］等因素后，東莞理工學院制定了工業工程專業的人才培養目標：能夠運用數學、自然科學、管理科學和工程基礎知識及工業工程專業知識，分析和解決生產、物流、經營管理領域的復雜問題，成為技術骨干或管理人才；具有人文社會科學素養、社會責任感和職業道德，具有效率、質量、成本意識，在實踐中理解并遵守本行業的標準和政策法規；具有交流溝通能力和一定的國際視野，能融入多學科團隊并發揮有效作用；具有自主學習和終身學習的能力，能夠適應技術進步和社會發展需求。

為實現上述人才培養目標，東莞理工學院為工業工程專業制定了包括工程知識、問題分析、設計/開發、研究、使用現代工具等共12個方面的畢業要求。結合“應用統計學”課程本身的屬性，課程團隊從以上畢業要求中識別出本課程可以支撐的畢業要求指標點：（1）能將數學、自然科學、工程基礎及專業知識用于工程問題的表述；（2）能夠對實驗結果進行分析和解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結論；（3）能夠選擇與使用恰當的儀器設備、信息資源、工程工具和專業模擬軟件，對復雜工業工程問題進行分析、計算與設計。

對應“應用統計學”課程可以支撐的畢業要求指標點，課程團隊進一步制定了以下三個課程目標：（1）理解統計理論能夠解決的問題，以及解決問題的思路、方法與工具；能夠綜合運用統計理論及工程領域知識對實際問題進行分析和表述；了解統計學典型的應用領域和一些應用案例，并可將其應用到其他相關問題中。（2）掌握統計學調查研究基本方法，能夠合理運用統計工具開展本學科領域研究；掌握統計學基礎知識，理解統計學的基本原理，掌握統計學數據收集、整理、分析及解釋分析結果等方法；在閱讀調研報告或期刊文章時能夠準確把握相應統計分析部分傳遞的信息，批判性地看待統計分析結果；培養學生具有主動參與、積極進取、崇尚科學、探究科學的學習態度和思想意識。（3）運用Excel工具解決常見的描述性統計和推斷性統計問題；養成理論聯系實際、科學嚴謹、認真細致、實事求是的科學態度和職業道德。

二、OBE理念下“應用統計學”課程的教學設計

如上所述，本課程教學目標可簡單歸納為問題、方法和工具三方面。據此，課程團隊進行了課程教學實施相關的設計。首先，為提高學生對統計學可以解決哪些問題的認知，以及正確描述本專業領域的統計學相關問題，團隊采用了問題導向教學模式，鍛煉學生自主定義和分析問題的能力［5］，讓學生在腦海中逐漸構建“問題—方法—工具”之間的鏈接。同時，結合本專業研究對象，設計了大量生產實際和服務運作中的案例，提高學生對待解決問題的接納度，增強學生對專業的認同感。

其次，針對統計學中大量理論知識和方法的教學，團隊采用了“傳遞—接受”式教學模式。該模式以傳授系統知識、培養基本技能為目標。在具體實踐中，教師通常在課前拋出問題，給予學生足夠的時間查閱資料、思考和討論；經教師適當引導，學生自主探究解決問題的方法，接著在課堂上引出教學內容，逐步展開教學；再輔以練習鞏固和復習加深對知識的理解；最后利用統計工具實踐對所學知識進行檢驗。該模式注重學生的獨立活動，側重于對學生思維能力的培養，也可以加深學生對統計方法適用場景的理解。

最后，針對統計工具的選用方面，團隊對授課對象進行了周密的學情分析，最終確定選用Excel數據分析包進行教學。利用簡單工具進行應用統計學實踐優劣兼具，但經過幾輪次的課程教學，我們發現其優勢顯著勝于劣勢。具體來講，選擇簡單的工具提高了學生的參與度，更易形成“知識”與“技能”的雙向協同教育。課程團隊利用Excel設計了九個與本專業研究對象相關的課堂演示及課后作業案例，包括：分布數列、描述性統計、概率分布的計算、參數估計、樣本容量的確定、單總體均值假設檢驗、雙總體均值差假設檢驗、方差分析、相關分析與線性回歸。經調查，利用Excel簡單工具做統計，可快速提高學生的收獲感，培養學生的實際動手能力。

通過上述教學設計，可以鍛煉學生自主定義和分析問題的能力，更易于學生掌握統計學的理論和知識，提高其利用簡單工具解決統計相關問題的能力。我們尊重“遺忘是人類社會的自然規律”這一規律，但本課程的教學設計理念是讓學生在今后遇到類似問題時，可以通過查閱練習題快速“撿起”遺忘的知識，快速選擇合適的方法和簡單工具解決問題，有助于前述基于OBE理念下制定的課程教學目標的達成。

三、“應用統計學”課程教學評價——達成度分析

為衡量“應用統計學”課程教學目標的達成情況，課程教學團隊制定了課程目標與評價依據相關聯的課程考核方式，如表1所示。該課程主要通過作業、考試兩種手段對課程目標的達成情況進行評價［6］。課后作業即上節所述針對不同章節設計的利用Excel完成的課后實踐作業，每次作業均按照與課程目標的關聯程度進行一定比例的劃分。考試以閉卷卷面成績為依據，各題分數也與不同的課程目標按照一定的比例進行了劃分。為了減少期末考試的比重，增加過程性考核，課程團隊按照40%、60%的比例分別設置了課后作業和期末考試在整體達成度分析中的占比。

以東莞理工學院2021—2022學年第一學期“應用統計學”課程為例，介紹其在上述課程考核方式下的達成度分析情況。該課程共有67名學生，其中65名為初修，2名為重修。根據OBE理念定義的三個課程目標達成度分析呈現如圖2。課程目標1、2、3的達成度均值分別為0.81、0.69、0.87，如圖中實線所示。圖中虛線代表系統默認的0.65及格線。圖3展示了總成績（均值為76.63）及其直方圖，以及課程目標的平均達成度。

從圖2和圖3可以看出，本輪次課程預設的三個課程目標均已達到系統自定義的達成度最低要求。其中，課程目標3（運用工具解決問題的能力）取得了最高的達成度，這與課程團隊最初的教學設計相符，即更加側重于學生使用簡單工具完成統計的能力培養。課程目標1（定義和分析問題的能力）的整體達成度尚可，個別學生在此項上的得分與及格線有著顯著偏離，可為其提供有針對性的個性化指導。課程目標2（掌握統計學理論和方法）的達成度并不理想，這也給我們進一步深化課程教學改革提供了方向。在OBE教育理念指導下，達成度分析給出了評價預設目標完成情況的基準。同時，為我們構建持續改進的教學改革探索與實踐提供了方向。

參考文獻

［1］張男星，張煉，王新鳳，等.理解OBE：起源、核心與實踐邊界：兼議專業教育的范式轉變［J］.高等工程教育研究，2020（3）：109-115.

［2］周顯鵬，俞佳君，黃翠萍.成果導向教育的理論淵源與發展應用［J］.高教發展與評估，2021（3）：83-90+113.

［3］教育部.關于批準第一批“卓越工程師教育培養計劃”高校的通知：教高函〔2010〕7號［A/OL］.（2010-06-30）［2022-04-13］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201006/t20100630_109630.html.

［4］孫愛晶，陳怡君，石曉娟.基于OBE的本科人才培養目標評價體系探究［J］.高教學刊，2017（9）：33-34.

［5］王衛杰，張娣，陳新民.問題導向式學習和項目導向式學習的比較分析［J］.黑龍江高教研究，2018（9）：149-151.

［6］張曉青，王君.大學課程目標達成度的組合評價方法研究［J］.現代教育管理，2019（11）：62-68.

Exploration and Practice of Teaching Reform of Applied Statistics Course Based on the OBE Concept

ZHANG Liang-wei， ZHANG Zhi-cong， ZHAO Rong

（Department of Industrial Engineering， Dongguan University of Technology， Dongguan， Guangdong 523808， China）

Abstract： Taking the Industrial Engineering major at Dongguan University of Technology as an example， the team summarized the exploration and practice of teaching reform of Applied Statistics course under the guidance of the OBE concept in three aspects： formulation of teaching objectives， teaching design and achievement analysis. In terms of the formulation of teaching objectives， the team has constructed a complete path of “talent training objectives-graduation requirements-supporting graduation requirements index points-course teaching objectives” according to the OBE reverse thinking approach. In terms of teaching design， the team explored problem-oriented teaching around the realization of teaching objectives and proposed a “problem-method-tool” teaching implementation method with course characteristics. Finally， the achievement analysis serves as a benchmark for evaluating the effectiveness of the teaching reform， and provides a direction for further teaching reform.

Key words： outcome-based education; Applied Statistics; problem-oriented teaching; achievement degree analysis