基于OBE 理念的民族地区高校毕业设计教学实践与改进

石永康，刘云辉，孙耀宁，祁文军

(新疆大学 智能制造现代产业学院(机械工程学院)，乌鲁木齐 830017)

大学本科的毕业设计不仅是一个重要的综合性实践性教学环节[1-2]，也是一个总结和检查学生4 年在校教育所取得的学习成果的过程。毕业设计(论文)的质量不仅可以反映学生运用专业知识和技能、分析解决实际问题的能力，还可以反映该专业的整体教学质量和教学水平，所以毕业设计这一本科最重要的课程对学生及全体指导老师都是一个考验。

2013 年6月，我国被接纳为《华盛顿协议》预备成员国，并于2016 年成为18 个正式成员国之一[3-4]。OBE理念(Outcome Based Education)是《华盛顿协议》的三大核心理念之一，即成果导向教育，是一种以学生的学习成果(Learning outcomes)为导向的教育理念，认为教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果，即“反向设计”，用成果导向教育理念引导工程教育改革已被证明是正确的方向[5]。施晓秋[6]学者从工程教育专业认证OBE 理念出发，围绕课程教标定位、教学策略与方案设计、教学条件与资源建设、教学策略与方案实施、教学产出数据的获得和教学质量与效果评价6 大环节，以及闭合运行的课程教学质量持续改进机制，阐述了如何进行有效的课程教学设计与实施。范圣法等[7]基于OBE理念，首先合理制定专业人才培养目标，并对其完成度进行合理的评价。其次，合理制定并分解毕业要求，构建支撑毕业能力达成的课程体系，制定了合理的本科教学培养体系。魏唯等[8]基于构建联盟教育理论，聚焦“产出、教学、评价”内部间关系，进行课程OBE达成方案一体化设计，并对课程达成的合理性和有效性进行评价，实践表明，基于产出的课程质量保障机制能取得较好的闭环改进效果。

本文旨在根据4 年以来的毕业设计(以下简称“毕设”)教学实践及毕设完成情况检验OBE 理念的实际作用，以及对目前教学设计上的不足提出反思和具体改进措施。

一 毕业设计课程目标制定

学习成果既是OBE 理念的终点，也是其起点。学习成果等同于毕业要求，取决于培养目标，而培养目标取决于内部需求和外部需求。内部需求即教育教学规律、学校的办学思想、人才培养定位和教学主体需求等。外部需求即国家、社会、行业和用人单位的需求。综合这2 种需求对专业的培养目标进行清晰定位：新疆大学机械工程专业旨在培养具有强烈爱国爱疆情怀、掌握扎实的基础理论和机械工程专业知识，实践能力突出、富有创新精神及领军素养的创新人才，毕业生具备在机械制造领域的系统思维与创新理念，能在机械工程及相关领域从事产品开发、技术研发、科学研究、生产组织和管理等方面工作，在区域经济建设与发展中起到骨干乃至引领作用。

依据机械工程专业认证的通用标准，总结归纳出本专业的培养目标后，再将其具体分解为5项，具体见表1，再据此制定本专业的毕业要求，共计12点，两者之间有清晰的映射关系，并进一步结合专业特色将毕业要求分解为二级指标点，共计36条，以此作为本专业培养目标的支撑。在此基础上进行课程体系的构建，包括通识教育课程、专业必修课程、专业选修课程和实践性课程4 个部分，共计181 个学分，两者之间同样有清晰的矩阵映射关系，期望学生掌握的理论知识及具备的能力需要有明确的理论性课程及实践性课程来支撑。

表1 5 项培养目标

毕业设计课程属于课程体系中的实践性课程，与该课程相关的毕业要求如下。

1)毕业要求2——问题分析。

2)毕业要求3——设计/开发解决方案。

3)毕业要求4——研究。

4)毕业要求8——职业规范。

5)毕业要求10——沟通。

将上述5 点毕业要求进行分解，得出与毕业设计相关的二级分解指标点如下。

1)毕业要求2 的二级分解指标点2.3：能对复杂工程问题的影响因素和关键环节(要素)等进行分析鉴别。能证实解决方案的合理性，并获得有效结论。

2)毕业要求3 的二级分解指标点3.4：能够用工程图纸、设计报告、软件和模型等形式，呈现方案设计/开发结果。

3)毕业要求4 的二级分解指标点4.4：能够正确采集、处理实验数据，对实验结果进行分析和解释，给出解决复杂工程问题的有效结论。

4)毕业要求8 的二级分解指标点8.2：能够在机械工程实践中理解并恪守工程职业道德和规范，履行责任。

5)毕业要求10 的二级分解指标点10.1：能够熟练掌握工程语言并能对工程问题进行准确的书面及口头描述。

依据机械工程专业毕业要求及二级分解指标点制定出毕业设计的课程目标如下，总计5 点。

1)能综合运用所学专业知识，并结合实际对毕设课题进行问题分解，通过研究相关文献对所涉及到的问题进行分析，恰当运用设计、计算和实验等手段，提出较科学、合理和可行的实施方案。

2)能综合运用所学知识和技能进行分析、论证，独立操作、熟练使用软件或使用编程解决机械产品及生产系统相关的复杂工程问题，并能通过仿真或实物反映设计结果。

3)能完成正确有效的实验，并能对实验结果进行分析获取有效结论，结论有较强的学术价值或应用价值。

4)遵守学术道德和规范，在指导老师的指导下独立完成设计，且论文中的图表统一用计算机绘制，参考文献符合国标规范要求，论文撰写符合《新疆大学本科毕业论文(设计)工作管理规定》《新疆大学本科生毕业论文(设计)格式要求》等的要求。

5)能利用工程图纸、设计报告等清楚表达毕业设计主体内容，回答问题正确，逻辑性较强。

课程目标与毕业要求及二级分解指标点的映射关系如图1 所示，两者之间属于一一对应的关系。

图1 毕业要求、二级指标点及课程目标之间映射关系

二 毕业设计课程目标达成度计算方法及计算结果

（一）毕业设计课程目标达成度计算方法

毕业设计课程目标达成度用A 表示，5 个课程目标分别用ai(i＝1，…，5)表示，课程目标的实际值、目标值分别用Sai、Mai表示，则有以下计算公式

例如Aa1，即课程目标1 的达成度等于课程目标1的实际值Sa1与目标值Ma1的比值。

指导老师及答辩组老师对毕设的8 项评议内容为：方案论证(15 分)，论文(设计)内容(40 分)，工作量和难度(20 分)，论文(设计)质量(15 分)，创新性与应用价值(10分)，论文(设计)水平(25 分)，论文(设计)报告(25 分)，论文(设计)答辩(50 分)，它们与课程目标之间的支撑关系有关，评议内容与课程目标的支撑关系是由评议内容的具体要求决定的，存在一项评议内容对应多个课程目标的情况，评议内容的满分分值用Pj(j＝1，…，8)表示，课程目标的分配占比用Fj表示，则目标值有以下计算公式：

例如Sa1，即课程目标1 的目标值等于8 项评议内容每项的具体分值与该项对课程目标1 的分配占比的乘积之和。实际值的计算公式与目标值相似，只需将Pj替换为学生的具体实际分值即可。

将评议内容及分值经过进一步深化扩展，可以得到课程目标的目标值与实际值的具体计算公式如下。

课程目标1：目标值＝21分，实际值＝方案论证×1.0+论文(设计)内容×0.2+论文(设计)水平×0.25+论文(设计)报告×0.2+论文(设计)答辩×0.2。

课程目标2：目标值＝21分，实际值＝论文(设计)内容×0.2+工作量和难度×0.2+论文(设计)水平×0.25+论文(设计)报告×0.2+论文(设计)答辩×0.3。

课程目标3：目标值＝11.5分，实际值＝论文(设计)内容×0.1+创新性与应用价值×1.0+论文(设计)水平×0.1+论文(设计)报告×0.1+论文(设计)答辩×0.1。

课程目标4：目标值＝33分，实际值＝论文(设计)内容×0.5+工作量和难度×0.8+论文(设计)质量×1.0+论文(设计)水平×0.4+论文(设计)报告×0.5。

课程目标5：目标值＝13.5分，实际值＝论文(设计)答辩×0.4。

（二）毕业设计课程目标达成度计算结果

负责2017 届至2020 届各届的学生毕设指导的老师人数是随着学生人数的增加而增加的，严格控制每个班级的学生人数及每个指导老师指导进行毕业设计的学生人数。根据公式(1)、公式(2)及各课程目标实际值的公式，再结合2017 届至2020 届学生的具体评议内容分值，计算达成度，结果见表2。针对新疆大学机械工程专业实行少数民族学生、汉族学生集中教学的特色教学模式，故将少数民族班(简称“民班”)和汉族班(简称“汉班”)区分开统计，方便进行分析对比。

表2 为4 届每届全部学生及划分为民班学生和汉班学生关于5 个课程目标的达成度区间分布占比，对应全部班级、民班和汉班。达成度区间被划分成5个，分别为＜0.6、[0.6 0.7)、[0.7 0.8)、[0.8 0.9)和[0.9 1.0]，这5 个区间依次对应着差、及格、中、良和优5 个评分等级。表中总共有班级、届次、课程目标和达成度区间4 个维度的变量，下文采用控制变量法来对其数据进行分析。

表2 2017—2020 届各班级五个课程目标达成度区间占比%

三 毕设课程数据分析

当选择同一届次时，分析不同班级类型在不同课程目标下各个达成度区间上的占比，以2020 届为例，为了从总体上进行分析对比，做柱状图2 和图3，即2020 届全部班级、民班和汉班关于5 个课程目标在3 个达成度区段上的占比，并分析其达成度在[0.6 1.0]、[0.7 1.0]和[0.8 1.0]这3 个区段上的占比变化情况。

图3 2020 届民班和汉班的达成度占比柱状图

观察图2，5 个课程目标的达成度占比，在区段[0.7 1.0]上，由高到低的秩序为课程目标1 等于课程目标4 大于课程目标3 大于课程目标2 大于课程目标5，在区段[0.8 1.0]上，由高到低的秩序为课程目标4 大于课程目标1 大于课程目标3 大于课程目标2 大于课程目标5，由此可以得出2020 届全部班级的5 个课程目标的完成情况由好到差依次为课程目标4 大于课程目标1 大于课程目标3 大于课程目标2 大于课程目标5。

图2 2020 届全部班级的达成度占比柱状图

由图3 可知，单独看民班的情况，5 个课程目标的达成度占比，在区段[0.7 1.0]上，由高到低的秩序为课程目标4 大于课程目标1 大于课程目标3 大于课程目标2大于课程目标5，在区段[0.8 1.0]上，由高到低的秩序为课程目标4 大于课程目标等于课程目标2 等于课程目标5 大于课程目标3，由此可以得出课程目标4 的完成情况最优，课程目标1、课程目标2 的完成情况要优于课程目标5，在上述2 个区段上课程目标2 与课程目标3 的达成度占比差异依次为-3.3%和1.6%。结合区段[0.6 1.0]上课程目标3 的达成度占比比课程目标2 的达成度占比高11.5%，因此课程目标3 的完成情况要优于课程目标2。综合上述可以得出2020 届民班的5 个课程目标的完成情况由好到差依次为课程目标4 大于课程目标1 大于课程目标3 大于课程目标2 大于课程目标5。单独看汉班的情况，5 个课程目标的达成度占比，在区段[0.7 1.0]上，由高到低的秩序为课程目标1 大于课程目标4 大于课程目标2 等于课程目标3 大于课程目标5，在区段[0.8 1.0]上，由高到低的秩序为课程目标4 大于课程目标1 大于课程目标3 大于课程目标2 大于课程目标5，由此可以得出课程目标5 的完成情况最差，其次为课程目标2、课程目标3。在区段[0.6 1.0]和[0.7 1.0]上，课程目标1 的达成度占比都要高于课程目标4，因此课程目标1 的完成情况要优于课程目标4。综合上述可以得出2020 届汉班的5 个课程目标的完成情况由好到差的秩序为课程目标1 大于课程目标4 大于课程目标3 大于课程目标2 大于课程目标5。

使用同样的分析方法，对其余3 届进行分析，汇总得到表3 的结果，据此归纳5 个课程目标的完成情况得出以下规律。

表3 4 届全部班级及民汉班课程目标的完成情况秩序

1)对于全部班级，4 届每届5 个课程目标的完成情况由好到差的秩序为：课程目标4 大于课程目标1 大于课程目标3 大于课程目标2 大于课程目标5。

2)对于民班，除了2018 届比较特殊外，其余3 届都符合1)中的规律。

3)对于汉班，2019 届和2020 届与1)的规律稍有差异，其余2 届都符合。

综上，无论从哪个角度出发，2017 届到2020 届各届5 个课程目标的完成情况有如下结论：基本符合课程目标4 大于等于课程目标1 大于课程目标3 大于课程目标2 大于课程目标5 的秩序。

四 结果分析及改进措施

1)结论分析：由第三节中得到的结果可知，各届5 个课程目标的完成情况由好到差的秩序为课程目标4 大于等于课程目标1 大于课程目标3 大于课程目标2 大于课程目标5。课程目标3 的完成情况较差，是由于部分学生毕业设计中的实验完成情况较差，甚至有部分学生的毕业设计缺乏实验。课程目标2 完成情况较差是由于部分学生在设计解决方案时，没有能够综合考虑工程、环境等实际情况，所提出的毕业课题解决方案存在问题或者缺乏创新。课程目标5 完成情况较差是由于部分学生在毕业答辩时心理紧张的关系，不能很好利用工程图纸、设计报告等清晰表达毕业设计工作和内容，在回答评委问题时，存在语言表达不清楚、逻辑性错误的问题。

2)改进措施：①严格选题审查，突出工程实用性。学生的毕业设计课题不能只是单纯地仿真，需要有与实际相结合的实验进行支撑，具有工程实用性。②多元化的指导团队。安排机械类学生到合作企业进行实践或提供实践条件，实现“校-企联合培养”，学生在经过企业实践和聆听专业课程后，会对实际生产有一个更清晰的认识，在设计解决方案时，才能考虑到实际因素，优化解决方案，提升其技术可行性。③指导老师组织学生开展毕业设计预答辩。在正式毕业设计答辩之前，指导老师对学生进行预答辩，学生演练并整理出答辩思路，概括出学生毕业设计的重点、主要工作等，模拟答辩委员会提问并进行回答，增强学生对毕业答辩的自信，减缓学生的紧张程度。

五 结束语

新疆大学机械工程专业将OBE 理念融入本科毕设课程的教学实践中，并积累了多年的教学经验和数据。本文首先汇总并计算该专业4 届毕业设计课程目标的达成度数据，通过比较分析，得到了不同届次、不同课程目标、不同班级类型和不同达成度区段共4 个维度上的毕设教学效果及分布规律。其次，对得到的规律和结果进行分析，剖析出目前毕设教学中的不足及教学管理上的问题。然后针对不足和问题提出线上教学、民汉个性化指导和新型冠状病毒感染疫情期间毕设过程管理等方面的措施，最终探索出适合边疆民族地区的毕设教学方法和措施，以达到提升教学质量与教学水平，提高学生设计能力、自学能力的目的。本研究工作是对OBE 理念的实践落实，研究结果对工科专业教学，尤其是民族教育具有借鉴和指导价值。