工程教育专业认证背景下OBE人才培养模式研究

郭红，陈维民，刘胜辉

(哈尔滨理工大学，黑龙江哈尔滨 150080)

1 工程教育专业认证的核心理念

以学生为中心、以成果为导向、持续改进是工程教育专业认证的3 个核心理念[1]。3 个核心理念对课程设置、培养目标、教学改革以及毕业要求等都起着至关重要的作用。全体学生是工程教育的中心点，培养目标和毕业要求是工程教育的导向，通过相应条件，如课程体系、师资等进行教学的有效实施，最终达到持续改进的目的。

以OBE 开展的教学以学生的学习成果和达成度为导向，具有学习结果明确性的特点，具体为学生对所学的理论知识能运用于实践并满足一定的达成度。“反向设计，正向施工”是OBE 理念的核心[2]，以培养目标和毕业要求为出发点，合理设计课程大纲和培养方案，从而制定相应的教学内容和方法，并对学生的毕业达成度进行考核。

作为OBE 人才培养模式重要部分的持续改进（CQI）理念对工程教育认证中的各个环节，如培养方案、 专业设置、 课程设计等都起到了很重要的作用。CQI 以提高人才培养质量为目的[3]。

2 我国高等工程教育人才培养存在的问题

以下从学生、高校、教师和企业4 个层面来分析已存在的问题。

2.1 学生培养模式单一

传统的培养模式以教为主，学生被动接受，这使得各高校培养学生的模式相似，缺乏多样性和有效性。学生在单一模式的培养下，缺乏工程实践能力和创新能力，不适应产业结构的多变性。

2.2 课程设置内容滞后

工科专业的课程设置很少考虑产业发展的现实要求，其调整上基本遵循知识逻辑，这导致专业设置与市场匹配度欠缺，灵活性降低[4]。

2.3 师资队伍培训机制有待完善

高校教师应进行系统的、持续的教学培训，以达到在一定程度上提高教师教学能力的目的。同时工科教师一般都是毕业直接进高校上班，缺乏企业经验，工程实践能力明显不足。学生的工程创新能力在一定程度上是由教师的工程背景经验决定的，所以教师的企业工作经历对学生工程实践能力的提高很有帮助，应当完善对于师资队伍的培训机制。

2.4 学生的能力发展不均衡

“重理论、轻实践”是我国传统人才的培养模式，这种模式对生产实习、 课程设计和金工实习等实践环节重视程度不高。实践课时所占比例较国外高校低，这对学生工程实践能力的提高不利，造成学生能力发展不均衡的局面。

2.5 校企合作薄弱

校企合作可以使学生在学校期间提前熟悉企业环境与文化，了解企业的基本生产流程，参与企业工程项目的各个流程等。因此，企业实习是提高学生工程实践能力的重要环节。

2.6 师资队伍管理与考核评价机制有待完善

工科教师在队伍管理和考核评价机制上都存在一定的问题。因为工科专任教师有很大一部分从非师范学校毕业，缺乏教学能力方面的培训。虽然对新进教师会有相应的教学培训，但持续培训才能促进教师不断成长进步，提高教学水平。现阶段高校对于工科教师的考核评价标准多为科研能力的评定，包括论文、项目、编著、专利等学术科研成果，而忽视工科教师的实践能力和企业经验，同时对技术创新和成果转化等的重视程度远远不够。学生在校期间的工程实践能力、 创新动手能力在今后的就业和工作中尤为重要，作为他们人生道路引路人的大学教师是否具有工程背景和工程经验的重要性就尤为突出。因此，对现今高校以论文等科研成果作为教师业务的评价标准，以理论考试成绩作为学习成绩的最终衡量标准都是不全面的。这样虽然可以提高学生对理论知识的重视，却在一定程度上忽略了工程实践和创新动手能力对提高教师工程实践水平和学生创新素养的关键作用[5]。

2.7 教师教学投入和能力提升亟待加强

现今很多高校在教师教学中的投入，尤其是深层投入明显不足，特别是教学研究和改革这两方面。这就要求教师要深层次地投入到教学研究中，积极主动地参与教学改革，这样可以很大幅度地提升教学质量，提高教师能力。

3 OBE 工程人才培养模式的改进策略

根据工程教育认证核心理念，以“数据结构”课程为例，提出以下几点改进对策。

3.1 引入“36550 框架”标准设计教学大纲

作为软件工程专业核心课程之一的“数据结构”有理论性、设计性与实践性相结合的特点。依据工程教育认证标准，课程大纲的设置应遵循该课程在“课程支撑毕业要求”矩阵图中的支撑点，由此设置的课程大纲形象地描述了从矩阵图中领取任务，随之的课程体系、教学内容、教学手段制定就是为了完成该“任务”。

在OBE 理念的指引下，“以学生为中心”是人才培养模式的出发点，因此促进学生有效学习是课程教学设计改革的目标。把学习效果作为效果检验的主要依据，以“36550”框架作为课程教学设计基本原则进行教学大纲设计，并作为教学大纲设计好与坏的评价工具。“36550”框架是“3-6-5-5-10”的缩写，即新三中心、布鲁姆六类认知模型、课程五要素逻辑依赖关系、 积极学习五要素和有效学习十法。“36550”框架如表1 所示。

表1 36550 框架

在“36550”框架下，根据课程目标、学生特点、教学目的和教学环境等具体情况选择适当的教学模式和方法。

3.2 OBE 理念融入课程体系构建

课程体系的构建要以教学目标为依据。教学内容包括数据结构理论知识与算法设计方法，结合OBE 理念教学手段，以启发式和互动式为主，以问题驱动来激发学生学习的主动性。总之，课程体系的构建要以学生为中心，以培养学生独立思考、激发创新意识、提高工程实践能力为目的，通过实践巩固理论知识，通过自学扩充知识结构，从而达到由被动接受向主动学习的转变。采用线上、线下多种授课方式，可在网上设立交互平台，对学习过程中存在的具体问题通过交流的方式得以及时解决。教学大纲中综合设计性实践学时在一定程度上应给予增加[6]。通过理论讲授和实践的互相补充，以及讲授过程中的典型案例展开启发式教学等多种方式来形成本课程的OBE 课程体系。

3.3 以布鲁姆模型构建教学设计

图1 为新布鲁姆教育目标模型。从教学过程中看，知识的记忆及理解主要应由理论教学实现，大力推广“课前阅读、课中讨论、课后大作业”的课堂教学方式。为调动学生学习的主动性，在课堂教学和设计中，要考虑以下几点：（1）对象的真实性；（2）知识的有用性；（3）任务的挑战性；（4）活动的互动性；（5）过程的社会性。

图1 新布鲁姆教育目标模型

3.4 以OBE 教育理念建立课程评价体系

工程教育认证要求各课程环节的达成度是学生是否达到毕业要求的基础，OBE 教育理念根据社会对工程人才的需求，改进教育目标以及调整课程模式。制定各教学环节清晰评价体系的依据。课程评价方式应具有如下特点：（1）科学性；（2）合理性；（3）真实性。好的课程评价体系为教学内容、教学方法的持续改进提供依据。

3.5 基于CDIO 的教学环境创建

良好的互动教学环境对教师和学生、 学生和学生之间的教学互动起到了重要的促进作用。同时，在教师所创设的特定环境中，学生可以通过持续地学习不断地提升自己的知识水平。教学环境可以通过线上和线下两种形式展现。其中，线上教学的侧重点是通过各种形式的网络学习和在线互动来获取知识。主要表现为O2O 课程、微课视频、线上讨论等教学形式； 线下教学的侧重点是通过各种教学环节进行面对面的师生交流来获取知识，主要表现为课堂教学、实践教学、线下讨论等活动形式。二者相辅相成，相互融合，且没有独立的界限。图2 为互动环境下线上与线下教学的示意图。

图2 互动环境下线上、线下教学示意图

在工程教育认证的背景下，学生作为主体，要摒弃传统的学习方式，主动学习知识、接受知识。应由被动接受者向主动构建者转变，切实保证学生学习的主体地位要做到以下几点：（1）学生对理论学习和实践教学要主动、自觉，积极地参与到其过程中，并熟练掌握工科专业的学习方法与技能；（2）学生要合理规划自己的学习，制订相应教学计划，按照自身情况安排学习时间及地点，同时做好对于教学视频的选择及教学进度的把控，依据兴趣爱好、知识构建水平等进行选择。（3）学生可以通过组织互动学习小组的形式将自己在线上线下教学活动中所获得的学习成果与经验进行交流、讨论与分享。

3.6 依据ADDIE 模型建立持续改进机制

ADDIE 课程模型将整个课程教学过程分为5个阶段，如图3 所示。5 个过程循环往复、持续改进。为了有效提高“数据结构”课程教学质量，更好地满足企业对软件工程专业毕业生在算法设计和应用能力的需求，可以定期对企业专家做问卷调查或召开座谈会，按照企业专家提出的建议对课程教学内容、实践项目以及学时安排等进行持续改进。

图3 ADDIE 模型

3.7 基于OBE 的有效考核评价机制

有效的考核评价机制可以作为对毕业要求的支撑。有效的课程考核应包括完整的过程考核，各过程考核环节都应具有明确的标准，以促进学生有效地“学”作为考核的目的，从多维度进行考核，通过考试等环节来考查学生学习目标的实现程度。因此，如何设计考核方式，制定明确的评分标准是有效考核评价机制的重要环节。以数据结构为例，遵循OBE 理念，其课程考核对课程目标的支撑见表2。表中课程目标的1、2、3、4 分别如下所示。

表2 数据结构课程考核对课程目标的支撑

（1）理解数据结构的基本概念、计算机内部数据对象的表示和特性，并能够对工程问题建立合理的数据模型并求解。

（2）能够识别、判断软件工程问题的数据元素及其相互关系，对于数据结构和相关算法进行表达。

（3）能够针对工程问题设计数据的逻辑结构、存储结构和相关算法。

（4）能够运用数据结构和算法的基本原理和基本方法，研究和分析复杂软件工程问题的解决方案。

4 结语

工程教育专业认证可以促进高校的专业建设，提高人才培养质量。该文通过研究国内外工程教育认证背景下OBE 课程设置的有效途径，借鉴其先进的经验成果，提出在工程认证背景下OBE 课程设置依据和参考思路。将36550 框架标准、ADDIE 课程模型等理论渗透到研究的过程中，在提出现阶段我国OBE 工程人才培养模式所存在问题的基础上给出建设性的解决方案。以工程教育专业认证的标准为切入点，对OBE 人才培养模式提出新思路。