OBE理念下机械创新设计课程教学模式研究

李东亚 苏家兵 吴一帆

[摘 要] 针对应用型本科生在专业技术学习中如何提高专业技能和创新能力，在教学过程中如何以学生为中心和提高学生的学习效率、自主学习能力等问题，结合机械创新设计课程特点，在OBE教育模式下，教学过程中坚持“以人为本，多元培养”的培养模式，采用理实结合、开放实验室、分层次、企业技能与学科竞赛相结合的方式来提高学生学习效果，同时引入全过程的课程评价体系，对培养自动化专业学生的现代工程意识、创新意识和工程实践能力，取得较好的人才培养效果，也为自动化专业课程体系的内涵建设提供了新的思路。

[关键词] 工程教育;创新意识;课程改革

[基金项目] 2020年度第二批苏州高等职业教学教改研究课题“基于OBE理念的机械创新设计课程的改革与研究”（SGJGB0225）;2020年度江苏高校哲学社会科学研究一般项目“基于OBE理念应用型本科高校专业竞赛的开展机制研究——以独立学院为例”（2020SJA2330）

[作者简介] 李东亚（1984—），男，山东枣庄人，硕士，苏州大学应用技术学院副教授，主要从事现代制造技术研究;苏家兵（1995—），男，安徽六安人，学士，苏州大学应用技术学院技师，主要从事数控加工技术研究;吴一帆（1972—），男，江苏苏州人，学士，苏州大学应用技术学院高级技师，主要从事现代制造技术研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）20-0113-04      [收稿日期] 2021-02-28

基于OBE（Outcome-Based Education）的《华盛顿协议》和工程教育认证，强调将“产出导向”“以学生为中心”“持续改进”的教学理念贯穿人才培养全过程。OBE教育模式没有指定具体的教学或评估方式，而是指出课程体系、实践机会和评估方式应帮助学生达到指定的产出目标[1]。面向产出的OBE教育模式要求人才培养体系的每个环节都围绕产出目标进行，每个学生都应该在学习结束时达到一定的目标[2]。在OBE理念指导下，深入分析学生学习中存在的问题，形成了“专业能力、工程实践能力、创新能力”三阶段教育模式，教学内容坚持“实践、应用、创新”的工程教育理念，培养学生的现代工程意识、创新意识和工程实践能力，取得了较好的人才培养效果。

该课程目前在国内大多高校基本上是以传统的教学模式为主，以老师课程教学为主，按照书本上的章节按部就班地讲课，多侧重理论知识的学习，相关教材更新不及时，教学内容多年不变，教学手段多用PPT课件和相关视频传授知识，导致学生学习效率低、效果差，严重影响培养目标的达成。实验教学方面以参观相关实验室为主，很少让学生动手操作，即使课程设置了相关实验课程，实验设备也相对较少，无法满足每个学生训练所需的设备，即使有学生对其感兴趣也是自主学习。部分专业教师提出：在以成果导向为目标的教学模式下，教师要实现设定的教学目标，需要以学生要达到的学习目标为基础制订相应的教学计划，可以针对不同基础和类型的学生进行区别对待，实时调整教学方案，使其达到成果导向这一最终目标。驱动教育系统运作的动力不再是教科书或教师的经验，而是学生的产出，这与以内容驱动和重视投入的传统教育模式形成鲜明对比。通过结果导向，学生和老师能够快速实现学习和教学目标，真正实现学以致用[3]。

一、研究方法

OBE的教学强调以学生为中心，以学生的学习成果为导向，其核心理念是根据学生不同的学习目标，划分不同的学习结果[4]。OBE的教学体系应该是逆向性的，重视学习成果的封闭式循环，同时又以学生未来就业环境中应获取的成果为终极目标。

机械创新设计课程，作为机械工程和机械电子工程专业技能课，是以探索者/慧鱼机器人和“互联网+中國制造2025”产教融合创新基地为平台开设的课程。它采用项目式教学方式，设计“真实项目引领、理实一体”的课程内容，走出传统的“理论与实践脱节”的困境，构建“线下教学与线上教学相结合”的混合教学模式。通过探索者/慧鱼系列构件和控制器完成构思→设计→实现（优化）→运作（创新）四步教学法，教学内容以项目为载体，引入企业的真实案例作为教学内容，使工作任务课程化，将教学内容设计为基础项目、应用项目、综合项目、拓展项目，教学实施方法（见图1）。通过课程改革，培养学生的机械设计、创新、逻辑思维、表达和工程实践技能，使其达到工程技术人员必备的基本素质。

二、教学内容重构

以工作过程为导向重构课程内容，按照应用型模式开展教学活动，以理论知识（创新方法及应用案例的学习）为基础（见图2）。基于慧鱼、探索者和履带机器人平台，采用项目式案例开展实践教学（见图3）。以理论教学、实践教学、企业项目、专业竞赛相结合的方式设计教学内容[5]，理论教学与实践教学交叉开展，教学内容更具模块化。学生可以根据能力和兴趣选择适合自己的课程内容进行组合，改变以课堂教师主讲的教学模式，变为以“教”为主向重“学”为主、以“我讲”为主到“你讲”为主、走出“教室”到走进“企业”为主的教学模式。教学内容按照机器的组成及机械系统、运动系统的方案设计流程（企业一般采用的设计流程）进行重构。按照应用型课程模式设置情境，情境1为手动控制的机器（常用机构组合），情境2为自动控制的机器，情境3为智能控制的机器。教学内容融合校内、省级、国家级竞赛和企业横向课题，使课程按照应用型模式建设，培养学生的动手能力（探索者/慧鱼/履带机器人平台）、实践能力（校内企业技能竞赛）、应用能力（横向课题）和创新能力（省级/国家级竞赛主题）。

三、多种教学方法相融合

1.理实相结合。打破常规的教学模式，让理论课走进实验室，以具体项目为载体进行引导式教学，采取教师讲→学生做→学生讲→教师讲的循环授课模式，教学内容由简单到复杂，学习内容循序渐进，能力要求逐步提高。基础项目由教师讲解、学生跟着做的方式教学;应用项目由教师指导、学生学着做的方式教学;综合项目由教师引导、学生独立做的方式教学;拓展项目由企业工程师、教师和学生探讨，学生独立做的方式教学。