基于OBE理念的专业实践课程的探索与建设

张 爽，王 华，高金刚，王利涛

(长春工程学院 机电工程学院，长春 130012)

2018年6月教育部部长陈宝生在四川成都召开新时代全国高等学校本科教育工作会议时指出，高教大计、本科为本，本科不牢、地动山摇。陈宝生强调，要推进“四个回归”，即回归常识、回归本分、回归初心、回归梦想，把人才培养的质量和效果作为检验一切工作的根本标准。鉴于当前OBE教学模式已成为我国工程本科专业的一种主要教学手段，对本科教学的规范性和质量起到了重要的保障和推动作用，长春工程学院机械设计制造及其自动化专业遵循OBE教学理念，开展了PLC控制技术课程设计的教学内容、教学方法以及考核评价方法的改革，突出了知识课堂向能力课堂转变、灌输课堂向对话课堂转变、封闭课堂向能力课堂转变、重知轻行向知行合一转变、重学轻思向学思结合转变、轻学向教主于学转变的六大转变。2019年5月，相关改革成果得到了中国工程教育专业认证专家的认可与好评，同时专业通过了专家现场认证。

一、课程设计环节教学内容的改革

面向产出的OBE教育理念与体系逻辑是反向设计，正向实施。操作的关键点主要为下面三点，一是培养方案设计：从培养目标到毕业要求再到课程体系；二是毕业要求落实的方面：从课程目标到教学内容和教学方法；三是考核评价的方式，持续改进的措施等如何保证课程目标达成、毕业要求达成、培养目标达成，其中保证毕业要求达成是核心。

PLC控制技术课程设计要求支撑以下6个毕业要求指标：详见表1。在课程设计的内容上，除了传统的控制程序设计和电气设计内容，在设计控制要求过程中更注重学生的团队合作意识、个人与团队的分工协作问题，项目管理和成本分析，并从原有的手工绘图和手写说明书转变成电子方式。在PLC控制技术课程设计过程中，将学生作为一个准工程师，带入企业的实际控制要求场景，严格遵从PLC电气工程师的岗位要求、行业规范和需要完成的设计工作进度要求。

二、“五步式”课程设计环节教学方法改革

开展了以工程应用为导向，加强课程设计实践教学项目及内容的工程化建设，形成逐次递升的层次化课程设计实践教学训练模式。并且采取“五步式”教学方法改革，注重学生能力的培养。

(一)第一步：PLC控制技术课程设计题目的设计

PLC控制技术课程设计隶属于实践教学环节，更注重能力点的培养，做到知行合一和学思结合。因此在课程设计的题目设计上，要考虑培养学生的能力点，设计题目及相应的能力点详见表2。

(二)第二步：控制要求设计

学生可以自主形成3—5人小组，并进行任务分工。确定课程设计的任务和预计完成的进度和要求。根据系统设计要求，完成PLC控制系统的常用低压电器设备选型和硬件设计，包括电动机选择、PLC选型、I/O分配、主电路硬件设计和控制电路硬件设计等，并能进行成本分析，进行成本预算。每个小组能与团队其他成员互相协作、信息共享，推进设计工作顺利进行，培养学生项目管理、团队协作、互相协调的能力。

表1 课程目标对毕业要求的支撑

表2 课程设计题目的设计

(三)第三步：编程、接线、调试

学生将所提出的设计方案，编写顺序功能图、梯形图，并在PLC控制系统实验平台通过接线完成控制程序的调试。调试的过程反映了真实的控制环境，较好地培养了学生的工程意识，锻炼了学生的动手能力。

(四)第四步：课程设计说明书编制

学生对所设计的控制方案进行归纳总结，撰写课程设计说明书。课程设计说明书包括系统控制要求及分析、I/O分配表、硬件接线图、顺序功能图、梯形图、控制系统中所用到的元件及具体型号、经济成本分析、控制程序设计的关键点、调试过程和结果、课程设计总结、参考文献等。锻炼学生撰写技术文件及绘制专业图件的能力。

(五)第五步：答辩、提交课程设计成果

学生提供任务书要求的课程设计全部成果。答辩按组进行，并要求每个学生参加答辩，采用提问和现场调试的方式答辩，答辩时学生首先调试程序展示控制要求的实现情况，指导教师就相关内容进行质疑，学生就质疑内容回答问题。教师根据学生的分工、调试熟练程度、编程的准确性、回答问题的情况进行评分。PLC控制技术程设计还结合大学生科技创新项目和学科竞赛开展，例如学生连续参加了2届“西门子杯”中国智能制造挑战赛，提高了学生的创新能力和动手能力。

三、课程设计考核评价方法的改革

为了保证合理准确地对课程设计的达成度进行评价，课程的考核以考核课程目标的达成情况为主要目的，考核项目包括过程考核、成果考核和答辩考核三部分。在总评成绩中，过程考核、成果考核和答辩考核所占权重分别为0.2、0.4和0.4。过程考核评价由团队协作能力、设计进度与质量和软硬件验收构成。成果考核由设计说明书质量(包括总体完成情况)、方案合理性和图纸规范性构成。答辩考核由陈述及回答问题构成。评价表详见表3。

表3 PLC控制技术课程设计课程目标达成度评价表

按照毕业要求达成评价方法规定，课程评价结果为0.7，该课程为达成。采用成绩考核法得到最终结果，作为后续教学改革和持续改进的关注项。这样通过评价结果的反馈不断持续改进，从教学内容、教学方法、教学手段等各个方面不断改进，持续提高教学质量和提高学生的综合能力。将近3学期PLC控制技术课程设计的各项成绩做成达成度分析，分析的结果详见表4，各目标达成度数值均大于0.75，达成度较好。可根据不同课程目标下学生完成的情况更好地进行持续改进的措施。

表4 近3学期PLC控制技术课程设计达成度数据