基于成果导向教育理念的工业工程综合实践课堂教学研究

孙秀芳

（北京联合大学工业工程系，北京 100101）

1 背景概述

现代教育理念关注“以学为中心”，提倡教师应帮助学生积极参与建构自己的知识和道德[1]。在这种教育理念下，要求教师从课堂管理的角度重构课堂教学模式，强调学生主动参与“做什么”和“如何做”，这将对教学提出挑战。

1981年，Spady W G 等首次提出成果导向教育（Outcomes-based Education，OBE），作为一种先进的教育理念，很快得到美欧等国家的认可，并引导工程教育改革[2]。 OBE 所倡导的教学设计目标是以学生为中心，关注学生通过教育过程最后所取得的学习成果，学生学什么，怎么学和学习效果问题。该文以工业工程综合实践课程一个教学环节为例，开展基于OBE 理念的课程设计，并进行学习动机和学习绩效的考察和分析。调查问卷选取了在校44 名大学生作为调研对象，他们分别参加了“以教师为中心”的传统课堂教学和OBE 课堂教学。并对这两种教学模式下，学生学习绩效进行对比分析。

2 学习目标分析

传统教育是学科导向的，教育模式倾向于解决确定的、线性的、静止封闭问题的科学模式，知识结构强调知识体系的系统性和完备性。 而OBE 理念下的教学模式是反向设计，是从需求开始设计课程[3]。因此，确定学生预期的学习成果是实施学习成果导向型教学模式的第一步，也是非常重要的一步。

为了确定合理的学习成果，我们前期调研了课程的需求，包括学生的学习动机和用人单位对学生的能力需求。抽查了工业工程专业学生，对北京联合大学工业工程专业教学计划中最重要的核心能力的排序开展了问卷调查。

图1 学习者预期课程培养专业核心能力分布

图2 《工业工程综合实践》课堂设计的“串行目标控制”模型

如图1 所示，通过对44 名工业工程专业学生调查问卷分析，对工业工程综合实践环节所预期培养的核心能力重要程度排序依次为：解决及分析问题的能力、专业知识的掌握、实验动手的能力和创新思维的能力。

为了达到OBE 教育理念的要求，依据上述学习者预期课程培养专业核心能力分布的调查分析，重点培养学生综合运用知识、独立分析解决问题的能力，同时教师提供学生激发创新能力的引导。 因此，以“装配生产线平衡”教学环节为例，内容突出开发能力的培养，将教会学生装配生产线平衡的基本思路、基本步骤、设计方法以及开发相关的知识和手段，并能解决一个实际装配生产线平衡的问题设定为课程学习结果。 设计了装配生产线平衡概念、节拍的设定、瓶颈工位动作分析，装配生产线平衡的方法，应用ECRS 等工业工程方法和山积图等工具手段消除瓶颈工位等教学环节，让学生既知其然，又知其所以然。

3 基于OBE 的工业工程综合实践课堂教学设计

3.1 教学策略

OBE 课程设计与教学要充分考虑每个学生的个体差异，要在时间和资源上保障每个学生都有达成学习成果的机会。 教师应以更加弹性的方式来配合学生的个性化要求，让学生有机会证明自己所学，展示学习成果。因此，该文基于《工业工程综合实践》课程内容的特点，整合Keller 教授的动机—成绩—教学影响理论动机模型[4]的设计过程，构建了“动机分析→控制策略→执行策略→评价结果→反馈控制→持续改进”的“串行目标控制” 模型作为课堂教学设计的依据，如图2 所示。

在该模型中，考虑到学生阶段目标影响下一个阶段策略，所以采用两级控制。把前述知识点设置到教学中间环节中来，加入中间课堂评价。

3.2 课堂设计

3.2.1 教学活动设计——以装配生产线平衡教学环节为例

依据布鲁姆教育目标分类[5]认知过程维度，设定装配生产线平衡教学环节的教学目标，如表1 所示，并设计联系知识向度和认知历程向度的课程教学活动，如表2 所示。设计教师课堂评价向量包括：评量1. 观察学生；评量2. 询问学生；评量3. 提问；评量4. 答辩。

表1 教学目标设定

表2 教学活动的向度维度设计

依据教学目标，设计教学活动如下。

活动1：利用“微助教”平台，学生每次课上进行限时5 分钟，“装配生产线平衡”概念单选和判断题训练。

活动2： 用视频记录装配生产线各工序完成时间和动作。

活动3：衡量装配生产线平衡情况。

活动4：明确增值和非增值时间。

活动5：使用ECRS 法则改善平衡。 绘制山积图。

活动6：制定改善方案，实验验证可行性。PDCA 循环改善。

活动7：案例制作、答辩。

3.2.2 能力评价环节设计

依据布鲁姆教育目标分类法，记忆、理解和应用为低阶能力；高阶能力，如分析和综合信息的能力、评价能力、创造性思维的能力等。 高阶能力可以通过以团队的形式完成某些比较复杂的任务来获得。 为此，该文设计的“装配生产线平衡”教学环节能力知识矩阵，将学生目前具备的能力置于一个完整过程的环境之中去评价。

图3 “装配生产线平衡”教学环节能力知识矩阵

图4 “学生中心组”和“教师中心组”学生学习绩效对比分析

依据学习目标的要求，分层次构筑“装配生产线平衡”知识单元教学问题；对应如图3 所示“装配生产线平衡”教学环节能力知识矩阵，分层次构筑完成图3 评价，来展示《工业工程综合实践》课堂学习者获取的阶段能力。 并作为反馈信号用于教师评估学生能力达标程度，以制定下一步教学安排。

4 学习者学习绩效评价

为了考察课堂教学效果，该文考察了影响OBE 课堂学习者的学习绩效的可能性，选用六个维度影响因素，包括：（1）学习者的动机；（2）学习者的外界支持；（3）学习者的学习能力；（4）学习者的学习风格；（5）教师的因素；（6）学习者的学习互动因素[6]。采用调查问卷法，分析影响因素的重要度，进一步完成对基于OBE理念开展的“以学为中心”的课堂与传统课堂学生学习绩效的对比分析。

该次调查人数为44 人，其中男女生比例为，女生占31.82%，男生占68.18%，年龄分为18 岁以下占6.82%；18~22 岁占61.36%；大于22 岁占31.82%。 将被试人员分为“学生中心组”和“教师中心组”两个组，分别采用OBE 课堂和传统课堂两种教学方法开展“装配生产线平衡”教学环节。

通过调查问卷分析，得出了影响学习者学习绩效6 个要素影响强度的排序依次为：学习者的学习能力；教学机构与教师的因素；学习者的动机；学习者的外界支持；学习者的学习互动因素；学习者的学习风格。 其中学习者的学习能力、教学机构与教师的因素、学习者的动机占了总量的85%以上，具有决定性影响因素，而学习者的学习能力在其中大于45%。

因此，第二阶段调查关注于被试两个组的学生知识积累量随着时间的变化。结果如图4 所示，蓝色虚线为理论上课堂设计期望知识累积速度曲线； 绿色线为随着课堂推进“学生中心组”学生知识累积速度曲线；红色线为“教师中心组”学生知识累积速度曲线。 调查结果显示，在学习开始A 阶段，“教师中心组”学生知识累积迅速，远远高于“学生中心组”。由于知识获取的途径多样，甚至高于理论设计速度；在学习中期B 阶段，“教师中心组”学生知识累积开始下降并低于“学生中心组”；在学习后期C 阶段，随着学习时间增加，两组的知识积累速度都发生了下降，但“学生中心组”与理论期望值接近，而“教师中心组”下降显著。

5 结语

该文基于OBE 理念，提出“串行目标控制”模型开展课堂教学设计，并对工业工程综合实践课程中“装配生产线平衡”环节的教学目标、教学活动、教学评价进行了应用研究。通过对学习者学习效果的分析，表明该模型设计的课堂，提高了学生的学习主动性和知识获取的效率。