基于成果导向理念的课程思政教育探索与实践——以先进制造理论与技术课程为例

于 源 焦志伟 杨卫民

(北京化工大学机电工程学院，北京 100029)

一、引言

成果导向教育(Outcome-based Education，OBE)以学生为中心，以学习成果为导向，体现了以人为本的教育观，得到了教育界的普遍认同，被国内外众多高校应用于教育教学改革实践，取得了良好成效[1-3]。OBE教育理念强调从教学活动伊始就明确目标，教师应能够回答“想让学生达到什么样的学习效果？”“为什么要让学生取得这样的学习成果？”“如何有效地帮助学生取得这些学习成果？”以及“如何知道学生已经取得了这些学习成果？”[4]等问题。学习成果不仅是学生所掌握的知识和具备的能力的体现，更重要的是能够体现学生所形成的价值观或其他情感因素。立德树人既是教书育人的最终目标，也是开展教学活动的出发点。本文以先进制造理论与技术课程为例，以立德树人为核心，以学习成果为导向，反向设计课程思政案例和教学实施过程，以期有效帮助学生达成学习目标。同时，以学生充分展示其学习成果为前提，对其解决开放问题的能力以及在解决问题时表现出的行为模式、辩证思维、创新意识、科学精神和责任担当进行了综合评价。

二、基于OBE的课程学习成果目标制定

先进制造技术是“中国制造2025”的有力保障，是未来我国制造业发展的必然方向。先进制造理论与技术课程主要介绍先进制造技术的基本范畴、关键技术、最新发展及应用。笔者基于OBE理念，聚焦行业需求和发展，结合专业培养目标，以学生学习成果目标为依据，从知识目标、能力目标和素质目标三个维度制定课程教学目标，不仅为学生梳理出清晰的学习成果目标清单，还明确提出对学生个人品行提升和思想感情升华的期待。本课程的知识学习成果目标为：①在了解先进制造技术的基本范畴和发展方向的基础上，了解科技创新类型和方法；②了解先进制造系统及其基本特征和关键技术；③熟悉数字化设计与制造技术；④掌握先进制造工艺基本原理和方法。课程学习能力的培养目标为：①掌握并能运用创新方法，为后续学习和工作中的科技创新活动奠定基础；②利用数字化设计与制造技术进行产品建模；③具备利用增材制造、数控技术等先进制造工艺加工产品原型的能力；④具有关注先进制造技术最新发展的洞察力和分析力。同时，以立德树人为课程教学的首要任务，深耕课程所蕴含的思政教育元素，凝练萃取专业知识蕴含的思政内核，梳理出课程思政学习成果目标清单：①强化创新意识，培养创新精神；②掌握和运用辩证思维方式；③培养刻苦钻研、踏实勤奋的工作态度和精益求精、无私奉献的工匠精神；④具有社会责任心和使命感；⑤树立和修正人生观和价值观；⑥积极践行社会主义核心价值观。

三、基于OBE的教育教学活动实施

1.以成果为导向重构教学内容

先进制造技术相较于传统制造技术，其优势在于其制造工艺、信息融合和制造理念的创新，科技创新是先进制造技术的引擎[5-6]。使学生掌握科技创新方法，为后续学习和工作中的科技创新活动奠定基础，是期望学生达成的重要学习目标。科技创新来源于工程实践，成果导向教育同样注重学习成果的实用性，因此科技创新和成果导向教育两者是同向同行的。先进制造技术课程是高等工科院校综合实践类专业课程，本就不应仅停留在低阶认知的阶段，应以发展学生高阶能力为主，即强调学生对先进制造技术的理解和应用。课程教学内容以成果为导向，划分层次，循序渐进，强调学生的能力本位，如图1所示。

图1 先进制造理论与技术课程的学习成果目标示意图

首先，在知识层面，以增材制造和数控加工技术这两项20世纪机械制造技术突破性的创新标志为切入点，使学生了解科技创新的类型和方法；在学生了解先进制造系统及其基本特征和关键技术、熟悉数字化设计与制造技术并且掌握先进制造工艺基本原理和方法的基础上，帮助学生构建较为完整的先进制造技术知识体系。

其次，设计创新实验项目，使学生对所学知识融会贯通，并且获得真实的实践经验。成果越接近“学生真实学习经验”，越可能持久存在。为了充分引导学生发挥其主观能动性，学会运用所学到的创新方法，教师要提出具有挑战性的任务，并为其提供创设空间。在整个实践活动中，教师不会指明应该“怎样做”，而是以开放的方式，让学生通过思考自行确定“怎样做”。学生利用所学的创新方法自行设计可行的实验方案，基于数字化设计与制造软件完成产品建模，利用先进制造工艺完成产品原型制造，最终给出产品改进建议并进行展示汇报，以此展示其已具备了的专业知识运用能力以及思考、质疑、研究、决定和呈现等能力。

在整个教学过程中，以德为先。首先，开宗明义地使学生明确课程的育人目标，使学生将关注点聚焦在学习成果上，引导学生既读有字之书，也读无字之书，在掌握真才实学的同时，砥砺道德品质，内化社会主义核心价值观为自身精神追求，将思政教育有机融入专业教育。其次，立足于期望学生达到的思政学习成果，深耕课程中蕴含的与之匹配的思政教育元素，与专业知识相融合，反向设计思政案例。

2.以成果为导向融合思政案例

OBE教育理念强调的学习成果不只是学生了解到的知识和课程学习中的表现，更为重要的是学生内化于心的行为准则和价值观念。因此，以思政学习成果为出发点，以如盐化水的方式实现专业知识与育人元素的融合，便显得尤为重要。教学内容每一个模块都有其可以挖掘的思政元素，可以针对性地建立具体思政教育目标，并映射为学生的思政学习成果。根据图1所示的先进制造理论与技术课程思政学习成果目标，结合教学内容，以成果为导向反向设计思政案例，如图2所示。可以看出，思政学习成果目标并非单一也并非独立，因此思政学习成果和思政案例存在“多对多”的映射关系，即一个思政案例具有多重的教育意义，而一个思政学习成果也会在不同的思政案例中得到体现，这就使课程思政案例具有动态性、可替换性和可持续发展的特征。同时，课程思政案例与课程的专业知识紧密相关，本身就具有专业属性，同一个课程思政案例在不同教学模块中应用，不仅可以起到加深学生的印象、强化教学效果的作用，也活化了课程思政教育，赋予了思政案例灵活性，提升了思政教育与专业教育的契合度，达到“润物无声”的效果。

图2 先进制造理论与技术课程学习成果目标、思政案例和教学模块的映射关系

以创设的“增材制造发展动态”课程思政案例为例，该案例在“先进制造技术概述”和“科技创新内涵”两个教学模块中会涉及。首先，使学生了解增材制造是先进制造技术具有代表性的技术革新；其次，通过介绍各国对增材制造技术的聚焦和创新，使学生了解增材制造相关前沿技术现状和发展方向的同时，深刻体会科技创新内涵以及科技创新在国家实力抗衡中的重要性，理解先进制造技术的引擎是科技创新，并培养学生的创新意识。引导学生关注国际先进制造技术发展动态，尤其是增材制造的广泛应用和发展前景[7-8]。激发青年学生树立和修正自己的人生观和价值观，放眼宇宙，放眼太空，地球上的生物同呼吸共命运，体会习近平总书记“人类命运共同体”思想的深刻内涵。此外，在“先进制造工艺”教学模块中也可以引用该思政案例。在这个教学模块中，学生会系统学习增材制造技术基本原理及其应用，介绍其应用时，引出“太空金属增材制造技术是当前太空制造技术领域研发的热点和难点”这一问题。除了使学生了解发达国家对太空增材制造进行的技术创新和设备革新外，也要使学生看到我国在这个领域的技术探索和突破。2020年，在长征五号火箭发射的新一代载人飞船试验船上完成连续纤维增强复合材料的样件3D打印就是我国首次太空3D打印实验，也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验。通过“增材制造发展动态”这个思政案例的回溯，再次强调要发展我国先进制造技术，靠的不仅仅是一代代人的不忘初心，砥砺前行，更重要的是一代代人延承下来的勤奋精进和勇于创新。鼓励学生将自己的个人理想和价值实现与强国梦、报国志相结合，积极投身到国家建设的事业中，奉献自己的光和热，再次体现本思政案例具有的培养学生创新意识、修正学生人生观和价值观以及厚植爱国主义情怀的多重教育意义。

3.以成果为导向的创新教学模式

在课程教学的设计过程中，以让学生能充分展示其学习成果为前提，采用引导探究的教学模式，教学活动可分为课堂引领、调研汇报、开放式创新实验及实验项目展示四个主要环节。

在课堂引领环节中，以实例讲解的方式，向学生阐述事实性的知识，引出概念性或理论性知识。在实例讲解时，注重发挥课程思政的隐式教育功能，凝练萃取实例中蕴含的思政要素。例如，通过工业革命进程对制造业的影响以及重大的历史事件，从唯物主义历史观的角度引导学生了解先进制造技术产生的社会背景和技术背景，在此基础上再引出先进制造技术的概念。相较于直接讲解概念或理论，更易于学生理解概念也更有助于学生深入思考。

为实现知识课堂向能力课堂的转变，强调以学生为中心，关注学生学到了什么，要给学生提供机会使其能够充分展示其学习成果。在学生了解了先进制造技术的基本范畴以及先进制造工艺基本原理和方法之后，要求学生自行组建学习小组，完成一些具有挑战性的开放任务。例如，对某项感兴趣的先进制造工艺或者先进制造最新发展技术进行文献查阅，完成调研报告并在课堂汇报。“调研汇报”这一环节是“课堂引领”的递进和拓展，不仅使学生能够展示他们思考、质疑、研究、决定和呈现的能力，也可以培养学生关注先进制造技术最新发展的洞察力和分析力。通过小组分工协作，调动学生参与的积极性，提升学生团队合作能力。

先进制造技术这门课程的学习成果强调学生对先进制造技术的应用应落实到学生的能力本位上。课程借力开放式创新实验，以学生的实验成果作为学习成果的载体，学生自行设计可行的实验方案并完成项目实施[9]。在实验过程中，根据小班或者大班授课类型和选课人数，可要求学生1～5人为一组，1人一组即允许学生独立完成实验项目。以学生自主加工为主，教师指导为辅，引导学生丰富理论知识，重视加工工艺，增强实践技能，培养学生严谨认真的工作态度和精益求精的工匠精神。由于是创新性自主设计，每组学生的实验成果不会完全相同，一方面反映学生的创新能力，另一方面反映学生分析问题和解决问题的能力。

为鼓励学生进一步学习，应要求每组学生进行实验项目的展示，并引导学生运用批判性思维方式客观地分析自己作品的优缺点并给出改进建议。这里，批判性思维并非仅仅是一种否定性思维，它还具有创造性和建设性。通过实验项目展示，使学生们切身体会到只有坚持工程实践，在其基础上才能推陈出新。课程教学活动从“课堂引领”环节到“实验项目展示”环节，旨在引导学生“用理论指导实践，用实践丰富理论”，使其掌握理论和实践的辩证关系，重视“知行合一”，这也是这部分要发挥的另一个隐式思政教育功能。

4.以成果为导向评价学习成果

与课程的教学设计一样，课程学习的评价也是以让学生能充分展示其学习成果为前提的，因此本课程采用多元化考核评价。平时成绩、调研汇报、开放式创新实验及实验项目展示分别占总成绩的15%、15%、70%(开放式创新实验和实验项目展示权重合并)。开放式创新实验及实验项目展示这部分可以展示的学习成果比较丰富，因此需要制定具体的评价标准以便对学生的执行进行指导和引导。开放式创新实验及实验项目展示的评价指标及其权重如表1所示，其中创新系数和项目展示的权重高于其他评价指标。创新系数权重为0.2，旨在引导学生灵活应用所学的科技创新方法，理论与实践相结合，强化创新意识，发挥自己的创造力，设计并加工出作品；项目展示权重为0.2，旨在引导学生注重逻辑思维能力和语言表达能力，能够客观地、辩证地分析作品的优缺点，提出可行的改进建议。同时，在项目展示的过程中可体现出学生敬业、诚信、友善等社会主义核心价值观。此外，设置“作品内涵”这项评价指标，鼓励学生在设计作品时赋予作品生命力，体现自己的价值观。例如，建议学生融合中国传统文化进行创新，在设计作品中体现中国元素，旨在提升学生的文化自信。项目的评价机制采用教师评价以及学生不记名互评的方式，其中教师评价的权重高于学生互评的权重。让学生参与评价，学生在评价别人的同时，自己也会加深认识，甚至可以将对问题的理解上升一个层次，从而提高学生的比较和分析能力，有利于学生形成批判性思维。而更为重要的是，引导学生互评时，坚持平等、公正和诚信的原则，有利于学生健康人格的发展。对于开放式创新实验以及课程采用的评价方法，学生普遍反映印象深刻、受益匪浅。如图3所示，一个是学生A设计并直接打印而成的手机支架实物，该支架的手机放置角度可调，外形设计灵感来自巍峨的万里长城。学生在项目展示时介绍道：“长城，中国古代第一军事工程，凝聚了中华民族自强不息的奋斗精神，长城的精神就是爱国、自强、团结、和睦、创新、开拓。”一个是学生B设计并制作的一款手机支架实物，该手机支架的形式仿照象鼻，由若干3D打印的零件自行组装而成，手机放置角度可调，设计灵感来源于云南象北上迁徙事件。学生介绍作品内涵是想呼吁人们保护野生动物及其栖息地，坚持人与自然的和谐共生。

表1 开放式创新实验及实验项目展示的评价指标和权重

图3 开放式创新实验学生作品(手机支架)展示

四、结论

成果导向教育关注学习产出，产出的学习成果不仅是学生学到的知识和能力，更重要的是学生内化于心的行为准则和价值观念，而后者并非显而易见。因此，需要教师发挥课程思政的隐式教育功能，聚焦学生学习成果，重构课程教学内容，凝练萃取实例中蕴含的思政要素，创设课程思政案例，通过课程引导、案例讲解和实践养成等多种方式，帮助学生达成课程思政学习成果，完成立德树人的教育目标。