面向工程教育认证工程图学OBE 教学模式研究

●宋胜伟 冯 旻

自2016 年加入《华盛顿协议》以后，我国各高校教师本科教学改革的重点便转向工程教育专业认证。提升高等教育人才素质能力，推进工程教育国际互认成为我们高校教师当前最重要的任务。成果导向教育（Outcome Based Education，OBE），亦称为能力导向教育、目标导向教育、需求导向教育，指教师通过一系列为课程目标进行的教学设计的实施，使学生最终获得满足专业毕业要求的学习成果。OBE 教育理念最初起源于美国，后来在英国、加拿大、日本和澳大利亚等国家流行起来，现在已经被国际的工程教育专业认证完全采纳。

自2019 年笔者所在的黑龙江科技大学机械设计制造及其自动化专业通过了工程教育专业认证以来，各课程基于工程教育认证的教学改革研究不断深入。机械设计制造及其自动化专业参考《华盛顿协议》制定的的认证标准，依据社会经济发展需求和学校人才培养定位（毕业生的毕业要求）及专业人才培养目标的达成，制定了12 个毕业要求及指标点。被誉为“工程技术界语言”的工程图学作为机械设计制造及自动化专业的骨干课程之一，如何将OBE 的教学模式应用于课程的教学过程，使课程教学与后续的专业课程、课程设计及毕业设计更好地衔接，更适应社会及企业对我们培养的工程教育人才的需求，达到国际互认的工程师培养标准，是工程图学的课程改革的终极目标。

一、机械专业工程教育认证的毕业要求指标点与工程图学的课程目标关系矩阵

传统的工程图学教学模式大多是以教师“教什么”，学生“学什么”的教学设计培养学生，这样是有悖于工程教育认证的OBE 理念。笔者在强调学生“学什么”，教师“教什么”的工程教育认证理念的指导下，重新建立了能适应认证要求的工程图学课程的OBE 教学模式。在工程教育认证中毕业生能力达成目标指导下，将工程图学课程的知识结构与毕业要求的指标点相对应，体现成果导向、持续改进的教育理念，从注重创新思维、综合应用知识、工程实践、可持续发展等方面实施教学设计，制定可持续性发展的人才培养方案，使其在培养学生达成毕业要求的过程中发挥作用。

依据工程教育认证涉及到的机械设计制造及自动化专业培养目标，整合学生在基础阶段需要学习的知识结构体系，加强学生解决复杂工程的能力，注重专业学科知识的交叉融合，并将OBE 教学模式应用于理论教学和实践教学，建立了专业毕业要求与工程图学课程目标的关系矩阵，如表1 所示。

二、工程教育认证下工程图学OBE 教学模式研究

（一）优化知识体系，将教学内容模块化

工程教育认证OBE 教学理念下，要使工程图学课程的教学效果达到毕业目标要求，首先需调整知识体系，基于以学生为中心，以目标为导向的OBE 模式，将教学内容整合为8 个模块，并且与毕业要求指标点相对应，如表2 所示。

表1 工程图学课程教学目标与机械设计制造及其自动化专业毕业要求关系矩阵

表2 工程图学知识模块

（二）以学生为中心，教学方法多样化

工程图学传统的教学方法多是以教师课堂讲授知识点为主，课后由学生完成作业，所以学生基本上是在教师的主导下被动学习，这与工程教育认证理念相悖。为达成成果导向的教育目标，教学方法由单一的教师课上“一言堂”向学生为学习主体的改进，更注重引导学生“为什么学”“学什么”“怎么学”的教学设计。教学方法采用了“翻转课堂”“四课”等模式，增加了自学课时和课下学习环节，学生课外自学学时与课堂教学学时按1∶1 配置，课程团队录制了网络课程，供学生自主学习，课外学习主要通过大学MOOC 的学习、分组讨论并形成书面报告、课外查阅文献资料并完成阅读笔记、课下作业等形式实现。教学设计注重引导学生主动学习并做到个性化学习，考虑到每个学生的基于工程图学课程的个体差异，教师对学生的课外学习以弹性的方式设计，制定一些具有挑战性的学习任务，鼓励有能力的学生深度学习并指导其参加成图大赛、机械创新设计大赛等，展示学习成果。总之，教学设计由教师“教什么”学生“学什么”，转变为依据专业毕业要求学生“学什么”教师“教什么”的OBE 模式。具体教学环节及措施如表3 所示。

表3 课程教学环节及措施

（三）注重学生能力培养，实践教学项目化

工程图学课程是一门实践性很强的技术基础课，针对其教学内容多、学时少的特点，适当增加实践教学的学时分配，将项目教学法应用于实践教学中，每个模块在学习前先布置实践项目，通过教师的课堂讲授并配合学生课外文献资料的查阅，将绘图练习和读图练习的问题贯穿于整个教学设计，以进一步提高学生解决表达复杂工程对象的能力，将工程教育认证的理念“学什么”“怎么学”用于实践教学。

例如，在课程模块五的机件表达方法实践教学中，首先，布置实践项目，学生带着目标学习知识点；然后，进行分组讨论，各组同学对给定的机件提出几种不同的表达方案并选择最优；最后，教师基于学生所提出的各种表达方案进行讲解点评并完善，让学生理解对于机件的表达方案的选择，不存在标准答案，只有相对最优的表达方案。

再如，课程模块七零件图部分实践项目——零件测绘，采用分组的形式，5~6 人为1 组，整个测绘实践在专用的测绘实验室完成，测绘之前教师先讲解测绘工具的使用及测绘过程，然后将准备好的装配体和测绘工具随机分配到各组，装配体一般选用螺旋千斤顶、机用虎钳、齿轮油泵、一级圆柱齿轮减速器等等。设定好的测绘任务如下:首先拆装部件讨论装配体的各个零件之间的装配关系及工作原理；然后，徒手绘制零件草图并使用测绘工具完成尺寸标注；最后，使用尺规完成两张由教师指定的A3 零件工作图。

（四）完善课程评价体系，注重持续改进

目前高校的课程评价还只是注重对教学环节进行质量监控管理，虽然具有监督和调控功能，但是缺乏持续改进功能，这种课程评价体系不能满足工程教育认证的教育理念。工程图学是一门实践性较强的技术基础课，课程的考核应注重学生工程意识及工程能力提高和工程师素质培养的过程评价，创新科学、合理、立体多元化的课程评价体系，加强对学生学习过程的考核评价，降低期末试卷考试在课程评价中的权重，是行之有效的。在课程评价体系的改革中，由课程结果评价向结果与过程评价结合转变，更加重视对于学生自主学习和实践能力的考核，把专业认证的毕业要求与课程的培养目标进行有机的融合。

改革后课程评价分为平时和期末两部分进行，平时注重自主学习和学习成果的反馈，更容易实现持续改进的教育理念，通过反馈后的持续改进，期末的考核会优于平时的课堂测验。其中平时的考核包括6 部分，课堂教学完成后进行的课堂测验，能及时反馈学生对知识的掌握情况；依托网络教学平台评价学生的自主学习情况，如通过对学生视频课的点击观看次数、在线学习时长等的统计，能够对学生课外的学习过程进行客观合理的评价；对学生课堂讨论汇报的情况进行打分评测，反映学生课堂的学习效果；课后查阅参考文献完成的阅读笔记、课后的习题作业还有大作业的板图绘制也有成绩记录评测。期末考试试卷的题型分主观和客观两类，客观题型主要考核学生对基本知识的掌握程度，基于平时进行的课堂测验的反馈，持续改进后，这部分题型的考核结果较好；主观题型考核学生对所学知识点的理解、内化程度，这部分题型作为考核的重点，可以将课程的达成度进行分档。通过以上几方面的课程考核评价，能够实现全方位立体化地评价学生对工程图学课程掌握的情况，真实反映学生的总体学习状况和学习效果，同时为教师调整和优化课程教学目标提供必要的依据。具体的考核数据如表4 所示。

表4 工程图学教学环节评价占比

通过课程考核评价体系的完善，学生能够意识到考前突击不再是取得高分或及格的捷径，学生就会更注重过程性自主学习和课外的学习，进而增加了图学知识的广度和深度，有助于实现毕业要求和课程目标的符合度和达成度。

三、结束语

OBE 模式作为工程教育认证推广的教育理念，在国外一些发达国家已经有了多年的理论与实践经验，现在已形成了一套比较完整的理论体系。它要求建立行之有效的持续改进机制，即能够持续改进课程教学目标、教学活动设计的机制，以保障课程教学始终与内、外部需求、培养目标、毕业要求相符合。黑龙江科技大学工程图学教学团队，按照工程教育专业认证对机械设计制造及自动化专业学生的毕业要求，积极研究探讨，通过反馈不断深化以解决复杂工程问题能力为培养目标的课程教学改革，建立了已被工程教育认证广泛采纳认可的OBE 教学模式，将整体的毕业要求细化到各学习阶段应达成的课程目标，通过知识结构整合重组、教学过程精心设计、合理安排实践教学、规范课程考核评价体系，为学生提供了注重解决复杂工程问题能力培养的学习环境，促进了学生课程目标的达成。