基于OBE的智能运输工程专业实践教学体系建设

王莉　张惠茹　秦勇　贾利民

摘 要：基于“学习结果”的工程教育实践（Outcome Based Education——OBE）中重视定义了毕业生素质，急需围绕“预期学习结果”反向设计教学内容，重视学生学习效果，实践教学能有助于实现工科毕业生“学习结果”与《华盛顿协议》的“实质等效性”。基于OBE实践体系，从智能运输工程专业能力构成、OBE模式特点分析、专业创新型工程教学体系建设、教学内容改进、人才培养模式等几个方面阐述了智能运输工程专业实践教学体系的研究与实践。

关键词：智能运输工程；实践教学；创新能力；实践能力

中图分类号：G642 文献标识码：B

Abstract： The outcome based education（OBE）emphasizes the definition of the quality of the graduates， designs the teaching contents in the reverse direction of the“expected learning results”， and emphasizes the evaluation of the students' learning outcomes. This will contribute to the“substantial equivalence”between the“learning outcomes”of engineering graduates and the “Washington Agreement”. The article elaborates the research and practice of the practical teaching system of the intelligent transportation engineering from several aspects around the OBE practice system， such as the ability of intelligent transportation engineering， the characteristics of OBE model， the construction of professional and innovative engineering teaching system， the improvement of teaching content， the training mode of talent， etc.

Key words： intelligent transportation engineering； practical teaching； innovative ability； practical ability

我國社会与科技的不断发展对高等教育提出了更高的新的要求，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》提出要提高高等教育人才的培养质量，支持学生参与科学研究，强化实践教学环节；要提高科学研究水平，培养具有创新能力的人才[1]。2016年6月2日，中国成为国际本科生工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式会员，对学生而言，这代表取得经认证合格的专业的毕业文凭即获得进入国际就业市场的“入场券”；对学校而言，“提高教学质量”有了明确合理的参考框架；对国家而言，代表我国不仅可以建立世界规模最大的工程教育系统，还可以有效控制教育系统质量[2-3]。协议中各成员国大多数采取基于“学习结果”导向的认证标

准[4]，而OBE就是一种以“预期学习结果”来驱动整个教育结构改革的模式。

实践教学是锻炼学生动手能力的重要环节，是对理论教学的补充和延伸[5]，而工程活动本身需要实践过程建造有形结果如：工程产品、软件系统或者学术文章。智能运输是交通运输行业发展的趋势和目标，目前社会急需交通运输行业高层次、具备信息化背景、有创新能力与实践能力的复合型卓越工程师，而传统的交通运输专业教学体系在信息化技术类的课程设置不足，培养方式和内容与实际需求具有一定的差距。因此，智能运输工程专业急需改革原有教学体系，构建基于OBE的智能运输工程专业实践教学体系，以符合现代人才培养模式。

1 智能运输工程专业能力培养及OBE模式的借鉴价值

1.1 智能运输工程专业能力构成。智能运输工程专业依托交通运输工程、安全科学和控制科学，以适应交通运输行业自动化、信息化、智能化所需基础理论和工程素质教育为重点，培养具有交通运输工程、自动控制、通信与计算机等技术交叉融合知识，能解决智能运输领域工程技术问题，能从事智能运输技术装备与系统研究、设计、开发和技术管理等工作的创新意识强的卓越工程人才[6]。因此智能运输工程专业的专业能力总体上应包括：交通思维能力、算法构建与分析能力、程序设计与实现能力、交通现象仿真与改进能力、系统设计能力等，并将这些专业能力具体体现到智能交通系统信息的采集、传输、处理、发布等环节。（1）在交通思维能力方面，培养学生充分理解真实世界中道路使用者、运输工具以及道路之间的抽象关系。（2）算法构建与分析能力、程序设计与实现能力方面，使学生掌握大数据的采集、传输、处理和发布过程的原理与具体操作过程，具备设计算法程序并实现的能力。（3）交通现象仿真与改进能力、系统设计能力方面，培养学生具备熟练运用交通类仿真软件进行交通现象的重现与改进的能力，具备智能运输系统感知层、传输层系统的软/硬件分析与设计能力，具备处理层与发布层应用系统的可行性分析、总体设计、详细设计、系统测试等方面的实践能力。

1.2 OBE工程教育模式的特点。OBE（Outcome Based Education）是一种基于“学习结果”导向的工程教育模式，目前世界上《华盛顿协议》的各成员国，包括美国、加拿大、日本等大多数都采取OBE模式的认证标准，将“毕业生素质”作为各成员国不同类型工科专业“预期学习结果”的共性和最低要求[7-10]。OBE工程教育模式有以下特点：（1）重视定义毕业生素质：中国工程教育委员会在认证标准中指出《华盛顿协议》对毕业生提出12点素质要求，包括沟通、团队合作、社会责任感、工程伦理等。（2）围绕“预期学习结果”反向设计教学内容，开设针对性较强的专业课程。（3）重视学生学习结果的评估工作，这是该教育模式必不可少的环节。endprint

1.3 专业实践教学体系必要性。智能运输工程专业2010年进入“卓越工程师培养计划”，旨在培养掌握交通、控制、通信和计算机等交叉与融合知识的复合型高级工程技术人才，对毕业生的素质提出了更高的要求，是一个更强调实践教学的新型专业方向。量化的学习效果一定程度上反应了学生掌握知识的水平，以结果为导向反向设计实践教学内容，在实践中锻炼学生的创新能力，基于OBE设计智能运输工程专业实践教学體系，可有效提高培养学生的工程素质、实践能力与创新能力[11]。

2 智能运输工程专业创新型工程教学体系建设

2.1 符合现代人才培养模式的OBE实践教学体系。以培养学生能力、获得学习结果为产出导向，明确每个实践环节的培养目标，确保覆盖单门技术能力和从问题分析、方案设计到复杂问题解决，以及团队协作和主动学习的能力。根据结果反向设计专业的整个教学活动，包括课程体系、学分分配、课程要求、教学进程计划及教学执行计划，以保证实现预期的“培养能够解决智能运输领域工程技术问题，能够从事智能运输技术装备与系统研究、设计、开发和技术管理等工作，具有终生学习能力，基础宽厚、视野开阔、创新意识强的工程人才”的培养目标。

OBE实践教学体系包括点、线、面、体四个层面。如图1。点层面包括认知性、设计性、创新性单项实验项目，重点在于巩固专业知识，培养创新意识；线层面的设计性实验项目需融合多门课程知识，锻炼学生解决复杂工程问题的综合能力；面层面包括本科生毕业设计以及导师科研训练，考查学生的类比、综合、再创新能力；体层面的创新创业训练计划、各类学科竞赛以及校企合作实习，培养学生独立发现问题、解决问题的能力，以及与人合作中的团队意识。

从资料查找搜集、确定实验方案等准备工作，到方案的实施检验，结果反馈及方案改进，再到撰写实验报告与成果展示的过程中，实现对学生多项能力的提升。实现被动向主动学习转变，激发本科生学习的自主性、探究性，同时课程间相互交叉支撑融合，实现能力的逐步培养和有序提高。

2.2 多元开放，构建实践教学平台。搭建优质的教学平台，实现“在做中学”。目前建设有软件教学平台、焊接教学平台、轴承故障实验平台、交通运输控制技术课程平台。软件教学平台提供多种交通类软件，包括VISSIM、OPENTRACK、ARCGIS等，通过模型仿真的方式，生动形象地展现现实生活中的交通现象，为学生提供一种高效便捷检验新想法的手段。焊接教学平台满足智能运输工程专业对学生硬件动手能力的培养，从最初的电路设计到线路焊接，全面锻炼学生实践动手能力。轴承故障实验平台，通过改变平台的实验条件测得不同情况下轴承数据，为学生提供实测数据以进行深入研究。交通运输控制技术课程平台建立在学校的课程资源系统中，是智能运输工程专业的主干课程，平台弥补了传统课堂的不足，便于学生课下对知识的巩固学习。已搭建的平台允许学生们自由使用，开放的实验环境有利于学生们通过实践掌握知识[12]。

2.3 基于“学习成果”的教学改革。完善实践教学结构，形成螺旋连续式实践实验教学体系。构建从单门课程的实验、实践环节到系统化的综合性实践及设计的交叉互补、螺旋深入地完善实践教学结构。前者检验学生对课程内容的掌握情况，后者培养学生对综合问题的分析、解决能力，做到多层次、由浅入深、循序渐进的螺旋式实践教学。从基础课程实验、实践开始，增加涉猎内容的广度与深度，确保先修实践内容的完整性。

推动教材改革，强化专业特色。智能运输专业作为一门顺应时代潮流而生的复合型学科，在教材建设方面有着长足的发展空间。一方面在传统交通的基础上结合计算机、通信和自动控制的知识，专业特色鲜明；另一方面，融入智能交通领域最新的研究理念及科研成果，学科优势显著。

改进教学模式，提高教学质量。紧跟当前教学发展的新形势，围绕既定的教学目标，积极开展教学研究活动，改进教学方法。采用“竞赛+案例式”教学模式，以具体的案例，将隐性的知识外显，也可以将显性的知识内化。激发学生兴趣和最大潜能，运用课程所学的实用技能解决问题。

2.4 注重人才培养。建立本科学生导师制，营造浓郁科技活动氛围，培养学生兴趣。智能运输工程专业本科期间实行导师制，通过跟随导师进行科研项目训练，来提高学生对专业研究的兴趣及创新能力，培养实践型与创新型人才。完成科研项目之余，组织学生参加各类科研竞赛如北京交通大学“金士宣”杯创新能力大赛和北京交通大学“挑战杯”、北京交通大学数学建模竞赛、北京交通大学大学生科研训练项目等。在实践应用中，加深学生对教学内容的理解，提高其在学习、实践过程中发现问题、独立分析问题和解决问题的能力。

与企业协同、共育人才。注重理论与实践结合、课内与课外结合。在学期中，增加丰富的课程实验，以“竞赛+案例式”的教学模式更好地加深学生对专业知识的理解；依托学院及相关课程开展各类讲座，演讲者包括杰出校友、专业精英等优秀人士，讲座内容深入浅出，涉及智能交通前沿科技与发展趋势，通过开展讲座拓宽学生看待智能交通的视野，引发其对专业发展方向的深入思考。同时，与中国中车、交通公路交通试验场、北京市交通运行监测调度中心、青岛海信等行业知名企事业单位建立合作，定期组织开展认知实习培训和生产实习培训，引导同学将理论运用于实践，从实践中提高对理论的认知[13-14]。

3 结束语

在充分研究和吸收OBE工程教育理念的基础上，结合智能运输工程专业定位，以符合现代人才培养模式实践教学体系设置为核心，以智能运输行业应用为突破口，以教学理论研究为保障，不断完善基于OBE的智能运输工程专业实践教学体系，在教学过程中特别强化实践教学，使学生具有较强的动手操作能力，培养技术过硬的优秀人才。

目前，该模式在北京交通大学智能运输工程专业实践教学中实施效果良好，搭建多元开放的实践平台；组织学生参加多项国家级与校级科技竞赛，如全国大学生交通科技大赛、美国数学建模竞赛、“通用汽车杯”车联网创新应用设计大赛、北京交通大学“金士宣”杯创新能力大赛、北京交通大学“挑战杯”竞赛、北京交通大学大学生科研训练项目等；并取得了优异成绩，提高了学生实践动手能力。endprint

参考文献：

[1] 国家中长期教育改革和发展规划纲要工作小组办公室. 国家中长期教育改革和发展规划纲要 （2010-2020年）[EB/OL]. （2010

-07-29）[2017-07-30]. http：//www.moe.edu.cn/pu-blicfiles/business/htmlfiles/moe/info_list/201407/xxgk_171904.html.

[2] 王孙禺，孔钢城，雷环. 《华盛顿协议》及其对我国工程教育的借鉴意义[J]. 高等工程教育研究，2007（1）：10-15.

[3] 樊一阳，易静怡. 《华盛顿协议》对我国高等工程教育的启示[J]. 中国高教研究，2014（8）：45-49.

[4] 万玉凤，柴葳. 实现国际互认—中国工程教育正式加入《华盛顿协议》[EB/OL]. （2016-06-03）[2017-07-30]. http：//jx.ifeng.com/a/20160603/4617737_0.shtml.

[5] 董振宁，高莉，陈浪城，等. 高水平大学物流管理专业实践教学体系研究[J]. 实验技术与管理，2016（6）：177-179，190.

[6] 北京交通大学. 卓越工程师计划—2012级交通运输类（智能運输工程）专业培养计划[EB/OL]. （2012-07-06）[2017-07-30]. http：//wenku.baidu.com/link？url=zDgxqorvOMZcDfzDKoD67Hz3WWdMV37rLHk6F1cKn92HPcAIXoFkOG0hJXLre13wUikTquUs0z6r

AF09pSkRYSoGDxD7XQN--tuDec2dTXG.

[7] 樊一阳，易静怡. 《华盛顿协议》对我国高等工程教育的启示[J]. 中国高教研究，2014（8）：45-49.

[8] 蒲彧. 美国工程学士能力培养研究[D]. 大连：大连理工大学（硕士学位论文），2010.

[9] 孔文. 新加坡高等工程教育的特点及启迪[D]. 合肥：合肥工业大学（硕士学位论文），2009.

[10] 张玲，陈瑾. 全球化背景下日本高等工程教育专业认证对我国的借鉴与启示[J]. 亚太教育，2016（10）：106.

[11] 马其华，王岩松，张春燕，等. 卓越计划模式下交通运输专业工程实践教学体系改革与实践[J]. 实验室研究与探索，2014，33（9）：166-169.

[12] 刘梦琴，邝代治，冯泳兰，等. 以创新能力培养为核心构建多元化实践教学体系[J]. 实验室研究与探索，2014，33（3）：189-193.

[13] 李云春，李敬民，韩利红，等. 基于“卓越计划”的工程造价专业实践教学体系构建[J]. 中国教育学刊，2015（4）：65-66.

[14] 董振宁，高莉，陈浪城，等. 高水平大学物流管理专业实践教学体系研究[J]. 实验技术与管理，2016，33（6）：177-179.endprint