基于OBE理念的可编程控制器原理及应用课程考核与评价研究

李华强，武建新，阿勇嘎

（内蒙古工业大学 机械工程学院，内蒙古呼和浩特 010051）

教育兴则人才兴，教育强则国家强。以成果导向教育（OBE）为核心理念的工程教育专业认证，把指导和要求学科建设及专业定位的培养目标，与承担责任、世界观和价值观培养联系在一起，把教书育人与立德树人统一起来，达到培养满足国家需要的专业型人才的目标[1，2]。

根据工程教育专业认证标准评估要求，实施专业认证教学评价持续改进，如图1所示，各项审核对象最终都是由课内外教学活动来实现，遵循以成果为导向，以课程教学考核环节指标点为依据，通过课程目标达成度评价来持续改进，培养学生对复杂工程控制问题的理解、应用和综合分析的能力，实现人才培养的目标。

图1 教学评价持续改进机制

在传统的课程授课模式下，课程考核环节变成了“选教材、讲教材、考教材”[3]。本文以可编程控制器原理及应用课程为例，以工程教育专业认证为依托，阐述基于OBE理念的课程考核环节设计与评价方法。

1 课程现阶段存在的问题

可编程控制器原理及应用课程为机械工程专业的一门主干专业课程，是一门理论与实践紧密结合的应用型、技能型课程，在培养学生工程应用和创新能力方面起着非常重要的作用。近几年，在教学过程中也不断反思并进行教学改革与创新，但存在一些问题，主要表现在以下几个方面：

（1）教学过程欠缺思政元素：注重学生对专业内容知识点的理解和掌握，忽略了对学生的思想教育与引领，缺乏立德树人教学理念[2，4]。

（2）注重理论教学：强调学生对知识点及技术的理解和掌握，而不考虑学生学习这些知识后如何提高分析和解决复杂工程控制问题的能力，缺少学生对实际问题的独立分析环节，对程序设计不能活学活用、融会贯通，使课堂所学编程技巧等内容得不到充分应用[5]。

（3）忽视教学主体：教学过程以教师为主体，而非以学生为中心，学生一般被动地接受知识，缺乏主动性。知识的讲解方式也不够形象生动，学生课堂学习效果不佳。

（4）学生主观能动性未能充分调动：虽然通过分组设计方式进行最终考核，较试题（卷）考核方式可以有效调动学生的积极性，但是由于考核方式的单一性，学生的学习主观能动性没有被充分调动，还是按照理论课程的方式进行学习，导致在后续实践课程环节时，难以把理论应用于实际。

（5）实践环节内容单一：课程开设的实践内容更重视学生对知识的认识和理解，未充分重视培养学生利用所学知识综合分析和解决问题的能力。

2 课程考核环节设计

基于OBE教育理念，在课内外教学活动中至少应解决五个核心问题：学什么？达到什么程度？怎么学？学得如何？保障措施？

这五个问题其实涉及的就是课程社会需求、教学目标、教学过程、评价方法和持续改进五个方面的内容。面向产出的课程教学评价[2]，是专业认证最为重要的环节，其中课程考核评价是以某门课程为评价对象，包括对课程内容的评价、课程教学过程的评价和课程教学效果的评价。

对于可编程控制器原理及应用课程的教学改革采用反向设计、正向实施、持续改进的原则，成果导向关键在于课程考核方式。考核环节决定了各项教学活动的实施，而合理的评价方法能真正反映学生的学习成果。

本课程从五个方面进行学生成果考核环节设计与评价，即议题讨论、程序设计、基础项目、综合项目和基础测试，判断课程目标的达成情况。

考核环节设计依据：

（1）根据学校的定位、专业人才培养目标和本课程支撑毕业要求指标点，制定本课程满足培养学生能力和素养的考核方法[6]。

（2）根据可编程控制器原理及应用课程性质，考核环节设置为知识掌握和应用两个方面，既要考虑到让学生学什么，也要想好通过什么渠道让学生理解和掌握。

（3）根据专业知识在软硬件应用过程的熟练程度，考核也注重由易到难、循序渐进的原则。

3 考核评价依据制定

对各项学生成果考核环节制定明确的质量标准或规范，确保学生能力的提升和课程目标的达成。

3.1 课程目标与考核方式对应的权重

根据机械设计制造及其自动化专业毕业要求指标点与课程支撑关系，可编程控制器原理及应用支撑毕业要求12项标准的工程知识指标点1.4、研究指标点4.2、使用现代工具指标点5.2、职业规范指标点8.3和终身学习指标点12.1。本课程依据课程内容，采用1:1的关系，制定了课程目标。结合各考核环节的特点和具体实施内容，设置了各考核环节在不同课程目标中的权重分配。

3.2 评价依据及标准

为真正体现学生能力培养的目标，建立以成果产出为导向的各环节考核评价依据和标准，通过考核反映学生各环节能力水平和课程目标达成情况，形成课程质量科学准确的评价数据，切实推进专业课程质量的持续提升。

如表2所示，以交通灯控制系统设计为例，简述综合项目评价依据及标准。如图2所示，项目包括PLC的I/O接口控制、软件和硬件系统设计和设备的调试，在综合项目实施过程中考查学生的动手能力、思维能力、职业素养以及解决实际工程问题的能力。

表2 综合项目评价依据及标准

图2 交通灯综合项目设计

选题：考核学生对交通知识的认识和重要性，提倡文明交通，共同创建和谐有序的交通环境，争做文明交通人。培养学生的责任感、世界观和价值观，具备良好的职业素养，支撑毕业要求指标点8.3。

知识储备：考核学生理解和掌握有关交通灯的控制原理，PLC控制的软硬件专业知识，以及应用专业知识解决工程问题的程度。培养学生具备将专业知识用于推演和分析专业工程问题的能力，支撑毕业要求指标点1.4。

方案设计：考核学生构建交通灯系统方案、规划技术路线、可行性分析与电气控制原理图的设计水平，以及搭建可行实验控制系统的优劣。培养学生具备文献检索、研究、设计和安全开展实验，并能进行数据分析的能力，支撑毕业要求指标点4.2。

应用操作：考核学生使用仿真软件应用的熟练程度和利用控制器等元件搭建实验系统、调试和数据采集的操作正确性。培养学生具备使用专业软硬件对复杂工程问题进行分析和测试的能力，支撑毕业要求指标点5.2。

心得体会：以书面形式分析学生通过此次综合项目训练得到的收获，以及对自己将来学习和工作的帮助。培养学生在未来新技术、新产业、新业态和新模式的环境中，具备自主学习和终生学习的意识，支撑毕业要求指标点12.1。

4 课程教学过程改革实施

依据课程支撑的毕业要求指标点、课程目标、课程的考核环节和评价方法，结合课程内容特点与学生成果能力培养要求，进行如下环节的设计与调整，达到可衡量、可评价的要求[7，8]。

4.1 课程思政方面

课程思政资源的挖掘，一方面对授课内容进行分类梳理，即体现专业课程内容与逻辑体系，通过对教材的再开发，融入课程思政内容。另一方面深入工程背景调研，积极评价工程的人文价值、社会价值和可持续发展价值[9-12]。

4.2 理论教学方面

按照学校学分计算办法，课堂讲授为16学时，1学分，实践训练为32学时，1学分。课程学时由原来的32学时课堂讲授改为16学时，设置32学时实践训练环节。课堂主要讲授通用的、具有普遍性的知识内容。对一些难以理解、不太常用的理论性内容安排在实践训练中随讲随学随练，真正做到理论与实践相结合。

4.3 实践教学方面

在实践教学中，借助项目式教学法，培养学生在学习和实践中应用理论知识解决实际工程问题的能力，培养学生具备较完整的工程体系知识结构，突出理论知识、分析方法和应用技能的全面发展，使学生具备独立探索和团队合作的能力，能更好地适应未来的工作。在项目式教学中学生的学习主动性、协作性、创新性等能力得到充分锻炼。

实践教学内容分为两部分，一部分为程序设计，一部分为项目实施。项目实施均采用了模块化的形式来构建，整个教学模块分为基础能力模块和综合能力模块两大类，具体包括任务提出、任务目标、相关知识、任务分析、任务制作。

5 应用

经过对一届学生的教学改革实践，依据表1课程目标与考核方式对应的权重，对本次考核的全体学生，从议题讨论、程序设计、基础项目、综合项目和基础测试五个方面，按照权重比例进行各课程目标达成度计算，考核与评价学生的学习成果。

表1 课程目标与考核方式对应的权重分配

如图3所示，根据各项考核数据和学生对各考核环节问卷调查达成度的统计分析可知，学生各项能力都得到了提升，从学生各项考核指标的问卷数据反映出对教学改革的认可。同时也看到了不足，整体数据还有待提高，个别项目达成度偏低，需进一步完善教学方法和内容，持续改进，促进“教”与“学”的稳步提升。

图3 各项考核达成度统计

6 结语

面向成果产出的课程考核评价机制是工程教育专业认证实践的一个“课程检验剂”，也是一个难渡过的关口[13]。在教学过程中只有始终坚持OBE的三大原则，从需求出发[14]，制定合理的考核与评价体系，实时调整教学环节和教学方法，学以致用，才能真正体现课程的价值，提升学生解决复杂工程问题的能力，促进专业各项指标的达成。