基于OBE理念的實驗課課程思政教學設計

摘 要 在高校全面推進課程思政建設的大背景下，分析實驗課課程思政的必要性、可行性。為解決傳統實驗課教學中強調知識運用和能力培養，忽視思政教育的問題，基于OBE理念探索知識、能力和素質協調發展的實驗課課程思政教學設計。以機器人系統集成與應用綜合實驗課程為例，從課程目標、實驗教學平臺、教學內容、教學方法和教學評價五個方面進行課程思政教學設計。實踐證明，課程教學效果明顯，可以為實驗類課程開展課程思政教學提供參考。

關鍵詞 實驗課；OBE理念；課程思政；項目驅動；機器人系統集成與應用綜合實驗

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）19-0-04

0 引言

2016年，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出：“要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面。”他強調要遵循思想政治工作規律，遵循教書育人規律，遵循學生成長規律，用好課堂教學這個主渠道，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發展需求和期待[1]。黨的二十大報告指出：“育人的根本在于立德。全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人。”[2]

基于成果導向的教育（Outcomes-based Educa-

tion，OBE）是工程教育專業認證的核心理念，它強調以學生為中心，以學生的學習成果為導向，通過教學設計和實施，使得學習成果和人才培養目標達成。學習成果不僅指知識和能力，更強調學生素質和精神層面的養成，如工程倫理、職業規范、可持續發展、團隊合作等[3]。從本質和內涵上講，課程思政和OBE理念高度契合，都強調人才知識、能力和素質全面協調發展[4]。

上海電機學院機械電子工程專業作為上海市首批應用型本科試點專業之一，聚焦地區智能制造和裝備制造業，培養德智體美勞全面發展，專業知識精、應用能力強、綜合素質高，能夠解決企業一線實際工程技術問題的卓越的技術應用型人才。該專業以工程教育專業認證為契機，積極優化人才培養體系，創新人才培養模式，以實踐教學改革為突破口，緊密結合產業發展需求，開發了機電控制技術綜合實驗、機器人系統集成與應用綜合實驗和設備故障診斷與調試綜合實驗等工程性、綜合性和創新性強的實踐課程，以培養學生的工程實踐能力和創新能力，提高其工程素養。

1 實驗課課程思政的必要性、可行性

1.1 必要性分析

2020年，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》，提出發揮每一門課程的育人作用，強調“落實立德樹人根本任務，必須將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體、不可割裂”[5]。課程思政應與思政課程同向同行，共同形成全課程育人的新模式。在“三全育人”大格局下，上海電機學院落實立德樹人根本任務，對思政教育進行了整體部署，實現課程思政全覆蓋，因此，實驗課開展課程思政建設勢在必行。

隨著社會的發展和科技的進步，團隊合作、職業規范和道德、科學素養、價值觀念等素質和精神要素往往成為解決復雜工程問題的關鍵。然而，受傳統教學思維影響，實驗教學主要強調知識的運用和能力的培養，忽視了對學生的價值引領作用，弱化了課程的育人功能。實驗教學能夠為學生提供一個相對真實的工程實踐環境，是學校育人和學生成才的重要教學環節，是校企融合的重要渠道，從適應產業發展需求來看，實驗課開展思政教育極具現實意義。

1.2 可行性分析

實驗課程教學形式、教學內容和實施主體接近生產實際，通常蘊含工業安全、職業規范、資源節約、工匠精神、環保意識和可持續發展等一系列的思政元素，為更好地開展課程思政提供了豐富的素材[6]。在進行理論教學時，教師站在講臺上，面對整個班級的學生進行授課，而實驗教學則能夠拉近師生之間的距離，更適合教師針對不同學生的學習情況加以引導。不同于課堂教學，實驗教學的場地可以是實驗室、工程訓練中心或者是企業工程現場，能夠營造一個真實的職業體驗場景。實驗教學的教學形式靈活多樣，更便于通過案例教學、親身體驗、小組討論等手段將思政教育融入專業教學，更能引起學生的情感共鳴，達到潤物無聲的育人效果。因此，實驗課開展課程思政建設具有天然的優勢。

本文以專業特色核心課程機器人系統集成與應用綜合實驗為例，開展課程思政教學研究，以探索實驗類課程思政教育融入的教學理念、內容、手段和方法，從而實現課程價值塑造、知識傳授和能力培養的功能，落實“三全育人”總體部署。

2 實驗課課程思政教學設計

2.1 課程教學目標設計：“三位一體”人才培養

OBE理念強調根據學生的學習成果制定課程教學目標，課程教學目標必須支撐專業人才培養目標和畢業要求的達成。根據地區智能制造產業發展和專業人才培養需求，結合課程特點和定位，制定了機器人系統集成與應用綜合實驗“三位一體”的教學目標，以實現學生知識、能力和素質協調發展，如表1所示。

2.1.1 知識、能力目標

學生需要掌握機器人系統集成相關專業知識，并能在此基礎上開展機器人示教編程、PLC編程、觸摸屏的設計和硬件接線、調試等具體實驗操作。實驗過程中，學生還需要與團隊其他成員合作，通過與企業工程師進行交流，了解設備使用方法，選擇、學習和使用PLC和觸摸屏編程設計軟件、萬用表、機器人等軟硬件工具以完成機器人系統的開發與實施，并能夠針對設計內容進行總結和匯報。

2.1.2 課程思政目標

在教師引導下，學生能夠通過開展工程實踐，樹立安全生產意識，逐步提升職業道德、規范和工匠精神等職業素養。

2.2 實驗平臺和教學內容設計：構建工程素養培養的真實場景

上海電機學院作為地方應用型本科院校，制定了卓越現場工程師的人才培養目標，將產教融合作為學校重要發展戰略，強調實踐教學在人才培養中的重要作用。專業團隊在進行機器人系統集成與應用綜合實驗課程設計時，以應用型人才培養為核心，充分發揮企業和學校雙方優勢，共同參與實驗平臺的開發和教學內容的設計。企業直接面向生產，能夠根據用戶需求快速開發出貼近工程實際的實驗設備。而高校專職教師能夠清楚認知本課程在整個課程體系中的地位和作用，掌握教學規律，了解教學需求。通過校企合作，該課程將工廠中典型的機器人裝配、搬運、分揀等應用轉化為實驗教學平臺和教學內容，將技術研發過程轉化為教學過程，從而為學生營造一個逼真的工程實踐場景。

圖1為校企合作開發的機器人綜合實驗教學平臺，采用了工程中典型的控制臺（包括HMI和PLC）+機器人+流水線的結構形式。從實踐教學角度考慮，該平臺將控制臺直接擺在學生面前，方便學生在觀察、認識工業對象的同時，進行信號定義和連接。平臺在不同工位采用不同品牌的機器人，分別由一臺控制臺進行控制，在滿足多樣化教學需求的同時，既能分組操作，又便于開展基于工業以太網的多組協同實踐教學。

通過構建真實的工程實踐環境，學生在參與真實項目開發的過程中，更能體會作為一名工程師應具有的職業道德、素養和規范，更能在項目開發時樹立不斷否定自我、追求卓越的精益求精的工匠精神，從而實現價值塑造、知識傳授和能力培養“三位一體”的教學目標。

2.3 教學方法設計：有機融入思政元素

為實現教學目標的達成，實驗教學中引入CDIO（Conceive，構思；Design，設計；Implement，實現；Operate，運作）教育理念，采用項目驅動式教學法，突出學生學習的主體地位。學生通過資料查閱、構思、設計、實施、運行、總結和反思等環節，親自參與實際工程項目實施的整個過程，而教師充當引導者和評價者的角色，如圖2所示。學生在自主探索解決問題方法的過程中，體會到自身的價值和探索的樂趣，真正實現從“被動學”到“主動學”的轉變。

實驗中，學生根據任務要求，查閱機器人系統集成相關資料，分組討論項目設計方案并進行分工，詳細設計機器人、PLC和觸摸屏程序，并進行聯合調試，發現、分析和解決實驗中遇到的問題，并對實驗整個過程進行總結和匯報。指導教師對學生的整個過程進行引導，并對學生的實驗過程進行評價。

通過項目驅動式教學，學生扮演工程師的角色，在自主開展工程實踐的過程中，逐漸建立職業道德、素養和規范，并在教師積極引導下，強化專業情感，培養精益求精的工匠精神。學生需要遵守機器人和電氣安全操作規范；在項目實施過程中一絲不茍、精益求精；在遇到難點時，不畏困難、以身作則、勇于攻關；在完成任務時，實現自我價值滿足。

此外，該課程設置了專家授課環節：讓機器人系統集成與應用領域的一線工程師走進課堂，通過講授典型案例、實踐操作演示等方式，培養學生愛崗敬業、一絲不茍、精益求精、追求卓越的大國工匠精神。

2.4 教學評價設計：重視過程性評價

基于OBE理念，針對課程目標制定相應的考核方法、標準和教學環節，以定量評價學生課程目標和畢業要求達成情況。學生在學習過程中的設計能力、創新能力、工具使用能力、團隊協作精神和工程素養等主要通過項目的實踐過程得以體現，因此，需改革傳統的課程評價方法，強調過程性評價與總結性評價相結合。在機器人系統集成與應用綜合實驗課程中，課程評價包括平時成績、實驗報告成績和答辯成績三部分，分別占總成績的50%、20%和30%。平時成績主要對學生在項目實施過程中所表現出來的團隊合作能力、工程素養和能力等進行評價，實驗報告主要對學生的項目總結情況、文本規范性等進行評價，而答辯則主要考查學生的項目完成度和匯報交流能力。

部分學生在實踐過程中并不思考其背后所隱含的專業知識，不注意提高項目完成的質量。通過小組討論會和教師的引導，能夠讓學生將理論和實踐緊密聯系起來，厘清專業知識脈絡，培養學生的工匠精神，激發學生對專業和行業的熱愛，潛移默化地實現對學生的價值塑造。

對于圖3所示某項機器人綜合實驗任務，需采用機器人將托盤上沿x和y方向均勻分布的工件逐一搬運至流水線上。實驗過程中，學生往往會不假思索，直接按工件1、2、3……的順序對每個工件逐一進行示教，導致機器人操作繁雜，機器人程序冗長且不易理解和維護。經教師引導、小組討論和學習反思，學生借助高級語言結構化程序設計的思想，在完成機器人工具坐標系和工件坐標系定義后，利用工件間的位置關系，采用循環結構進行機器人編程，大大提高了程序的可讀性和可擴展性，從而實現學生對工程問題的自主探索和創新，有助于學生樹立不斷否定自我、追求卓越的工匠精神。

3 結束語

基于OBE理念，制定“三位一體”的課程教學目標。教學中引入CDIO教育理念，通過構建真實的工程應用場景，采用項目驅動式教學法，讓學生扮演工程師的角色參與項目開發的整個過程，突出了學生的主體地位，極大地提高了學生的學習積極性。通過案例教學、小組討論和體驗式教學，讓學生在實驗過程中自覺遵守職業道德和規范，增強家國情懷和責任感，樹立起精益求精的工匠精神，從而潛移默化地實現對學生的價值塑造，有利于課程思政目標的達成。上海電機學院機械電子工程專業實驗課課程思政教學實施以來，受到了廣大學生的歡迎，并被同行、專家認可。

4 參考文獻

[1] 習近平：把思想政治工作貫穿教育教學全過程[EB/OL].（2016-12-08）[2023-11-22].http：//www.xinhuanet.com/politics/2016-12/08/c_1120082577.htm.

[2] 習近平：高舉中國特色社會主義偉大旗幟 為全面建設社會主義現代化國家而團結奮斗——在中國共產黨第二十次全國代表大會上的報告[R/OL].（2022-10-25）

[2023-11-21].https：//www.gov.cn/zhuanti/zggcddescqgdbdh/sybgqw.htm.

[3] 劉琦，劉書來，鄭增建.OBE理念下從課程思政到專業思政路徑探索：以食品科學與工程類專業為例[J].浙江工業大學學報（社會科學版），2020，19（3）：318-323.

[4] 高書苑，朱科鈐，陳晶，等.OBE理念下的程序設計課程思政探索與實踐[J].中國教育技術裝備，2022（24）：98-101.

[5] 教育部關于印發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知[A/OL].（2020-06-06）[2023-11-12].https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-06/06/content_5517606.htm.

[6] 楊延清，陳建松，王飛.高校工程實踐課程思政教學探索：以“制造基礎實踐”課程為例[J].教育教學論壇，2023（16）：84-87.

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.19.

*項目來源：上海電機學院校級課程思政教學團隊建設項目（A1-5101-22-003-08-162）；上海電機學院產教融合型課程建設

項目“機器人系統集成與應用綜合訓練”（A1-5101-23-003-04-152）；上海電機學院二級項目“機電系統綜合設計”（A1-5101-22-003-08-162）。

作者簡介：印松，博士，講師；王廷軍，博士，教授；汪燁，副教授。