OBE理念下“光电检测技术”课程改革探索

［摘 要］ 在新工科和工程教育专业认证的背景下，通过将OBE教育理念应用于本科教学，开展项目教学和翻转课堂相结合的教学模式，通过线上和线下教学相结合，在教学过程中真正做到“以学生为中心，以结果为导向”。以“光电检测技术”课程为例，从课程教学内容的改革、教学方法的研究以及课堂教学的实践等方面展开讨论，最后通过与传统教学模式的“学习产出”进行比较，证明教学模式在当前形势下的有效性和可行性。

［关键词］ OBE；项目教学；翻转课堂；光电检测技术

［基金项目］ 2020年度广东工业大学校级课程教改OBE专项项目“OBE理念下项目教学和翻转课堂相结合的光电检测技术课程改革”（211200093）

［作者简介］ 石智伟（1975—），男，山东泰安人，博士，广东工业大学机电工程学院副教授，主要从事多传感器信息融合研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A［文章编号］ 1674-9324（2023）14-0085-04［收稿日期］ 2022-06-30

引言

基于学习产出的OBE（Outcome-based Education）教育模式，是由Spady等人在1981年提出的，经过10年左右的发展，成为国际本科工程教育认证的标准［1-2］，是“以学生为中心，成果为导向”而设计的教育模式，其核心是以“学习产出”驱动整个教学活动，该教育模式被认为是革新的教育范式［3］。自2016年6月我国成为《华盛顿协议》成员，教育部就开始提出要建设和发展新工科，并采纳了OBE教育理念，构建工程教育的质量监控体系，推进工程教育改革。在新工科和工程教育专业认证的背景下，突出融合OBE教育模式与专业教育，强调教育的“产出”质量，是当前教育行业面临的一个重要问题［2，4-8］。2018年9月，教育部《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》明确指出，高校要通過教学改革促进学习革命，积极推广小班化教学、混合式教学、翻转课堂，大力推进智慧教室建设，构建线上线下相结合的教学模式［9］。翻转课堂是一种“学习知识在课外，内化知识在课堂”的新型教学模式［10-12］。学习主体为学生，教师在课前将准备好的教学材料上传到课程学习平台，在整个教学过程中扮演组织和指导学生学习活动的角色，符合新工科背景下的OBE教育理念［13］。基于OBE的教学活动遵循“自后往前”的设计理念，学习成果是制定教学目标的依据，而教学目标是设计教学过程（如项目教学和翻转课堂）的前提，最后多维度地评价产出效果，反馈整个教学过程的控制效果，形成闭环［14］。

课程是人才培养的核心要素，是实现“以学生为主体”理念落地的“最后一公里”。“光电检测技术”课程是测控技术与仪器专业的专业基础课，是一门集光学、电学和机械于一体的交叉学科，结合软硬件实现的综合型专业核心课程，在本专业的教育培养中有着承上启下的功能。然而，长期以来，教学存在两个突出的问题：一是课程的各个环节由教师主导，教学内容按照教师想法确定，教学内容与生产实际的联系不足，甚至脱节，较少考虑教学内容是否具有前瞻性且正确全面、学生学到了什么、学习内容对将来的职业素养的培养是否有作用等；二是在以讲授为主、实验为辅的授课形式下，学生较少参与课程的教学过程，导致学生学习课程的兴趣不足，加之“光电检测技术”课程的工程性比较强，限制了学生的“学习产出”效果，不利于学生工程实践和专业能力的培养。基于此，本文针对“光电检测技术”课程，进行项目教学和翻转课堂相结合的课程改革，结合网络平台，提高学生的“学习产出”效果，以适应当前和未来产业发展的需要。

一、“光电检测技术”课程教学模式的构建与实施

针对“光电检测技术”课程“以教学内容为中心”的传统教学方法存在的问题与不足，以OBE工程教育理念为基础，采用项目教学和翻转课堂相结合，构建新的教学内容与方法，实现“以学生为主体”的目标。

（一）实施内容

1.OBE教育理念下的“光电检测技术”课程教学内容模块化改革。依据OBE教育理念，结合我校测控技术与仪器专业的人才培养方案和工程认证，学习成果可以具体表述为学生通过学习本课程后掌握了光电检测的基本理论和方法，并利用这些理论和方法解决测控系统和仪器技术设计问题，应用于具体的生产实际。据此，反向设计课程教学内容，对授课内容进行模块化教学，重点强调利用光电检测技术的基本理论分析光电传感器系统或仪器在生产实际中出现的问题。此外，教学内容不局限于教材和课程本身，从工程认证要求出发，联系本专业的其他课程，增强课程间的统一性、相关性和整体性。

2.以学生为主体，采用项目教学和翻转课堂相结合的教学方法。一是采用成果产出的项目教学法：以培养实践型人才为目标，在面向产出的OBE教育模式指导下，选取生产实践中合适的案例作为任务，做到理论与实际相结合，这样学生既可以学习检测技术的基本原理，又掌握了检测相关的实际应用方法，同时也培养和锻炼了学生各方面的素质，满足了工程认证对人才培养的要求；二是推出以学生为中心的翻转课堂：通过明确教学目标、开展教学活动、评价教学效果三个基本阶段设计教学方案，主要采用翻转课堂教学模式开展教学活动。

（二）实施方案

1.基于“学习产出”的教学内容改革。OBE教学模式下，根据最终“学习产出”规划适当的教学内容，不能只按照章节简单授课，要根据生产实际合理规划课程内容和知识点，设计适合新工科要求的教学计划。根据之前的产出成果不断修订教学内容和授课形式，将授课内容规划为三大教学模块：检测技术的基础理论、各种光电传感器、检测技术应用。三个模块之间相互联系和支撑，不断将基本原理和研究方法融入实际案例，实现理论与实际的结合。不一定按照三个模块的既定顺序讲授，可根据具体光电技术和学生的成果产出灵活组织教学模式。

2.基于“成果产出”的项目教学模式研究。在“光电检测技术”课程教学中，从生产生活的实际出发，以紧密相关的光电传感器实际案例为基础，使学生充分了解光电传感的基本理论、性质和应用。教师选择和基础理论相关的光电检测技术应用小项目作为任务分配给学生。例如在“光电二极管”课程教学中，可以给学生分配“设计基于光电二极管的烟雾报警器”的任务。教师通过向学生展示实际的烟雾报警器，将其拆解，让学生掌握其内部构造。在教师讲解烟雾报警器的工作原理时，学生可以学习光电二极管的基本原理、工作特性、结构、检测电路等基础内容。在此基础上，基于“成果产出”的项目教学模式，学生可以查阅相关文献资料，并根据掌握的知识，进行报警器实物的设计、仿真和不断调试，制作简易的烟雾报警器。每位学生亲自参与项目并完成项目，调动了学生的积极性和主动性，锻炼了学生的动手能力。

3.基于蕴瑜课堂在线教学平台的翻转课堂教学模式改革。在OBE教育理念下，基于蕴瑜课堂在线教学平台的翻转课堂教学模式，通过明确教学目标、开展教学活动、评价教学效果三个基本阶段设计教学方案，其中主要通过翻转课堂教学模式开展教学活动，包括“课前准备—课上交流—课后完善”三个步骤。（1）明确教学目标。在新工科建设背景下，“光电检测技术”课程的教学目标与预期学习成果要以应用为基础，紧密联系生产实际，这就要求教师引导学生关注新一代检测与自动化技术产业，主要包括人工智能、智能物联等应用领域。（2）开展教学活动。明确学生的学习成果产出后，教师以这些目标为基础设计教学内容、教学方法和教学过程，主要包括下面三个过程：第一为课前准备，在该阶段学生以熟悉课堂内容为学习目的，教师在该阶段需要做大量的教学内容与教学资源整理工作，并同步到网络教学平台——蕴瑜课堂（如图1）；第二是课上交流，通过学生的线上反馈或在线测试，教师可以总结学生存在的各种问题，从而确定该阶段的教学内容和方法，达到想要的教学效果；第三是课后完善，结合蕴瑜课堂平台，学生可以巩固相关知识点，完成教师布置的相关内容或任务，达到進一步检验知识掌握程度的目的。（3）评价教学效果。主要使用过程评价与成果评价相结合的评价方式。过程评价主要是对学生在上述三个过程中的学习态度、提出问题和解决问题的能力、项目中同学间的合作默契以及答辩时的语言表达能力等方面进行评价。成果评价是对学生的各阶段测试以及项目成果进行评价。为了提高教学效果，教师要对学生进行评价，学生个人和项目小组其他成员，甚至各小组间也可以相互评价。另外还引入了学生对教师教学内容、教学方法和课程考核方面的评价与建议。

（三）实施方法

基于OBE的教学活动遵循“自后往前”的设计理念，按照“前端分析—研究设计—教学实践—评价检验”的研究路线开展各项工作，是一个闭环式的实施过程。

1.前端分析。首先对学习者进行课前分析，这是教师教学的第一环节。通过教学设计分析，了解学习者的学习准备情况和学习风格，为组织设计教学内容、制定学习目标、选择与运用教学策略及教学媒体等提供依据。

2.研究设计。作为翻转课堂教学的起点，线上学习资源是学生自学的主要途径，资源质量高、组织合理、设计科学是学生线上学习的前提。蕴瑜课堂平台支撑下的教学模式重视学生在教学过程中的参与情况，以学生为中心，根据教学需要合理设计教学内容与教学方法。

3.教学实践。基于上述研究设计和蕴瑜课堂教师建课指南，搭建平台并设计其结构、界面和功能，上传相应的学习资源。学生在课前依据教师设计好的内容进行自主学习和知识建构，课上师生交流，解决问题，促进课后深度学习和项目开发。

4.评价检验。全过程、多方位、多元化地对学生的学习成果进行评价，对比分析各阶段制定的教学目标，发现与计划的差距并分析出现差距的原因，从而有效指导下一阶段教学方法、方案的制定和平台的设计。

（四）实施效果

“光电检测技术”课程采用项目教学与翻转课堂结合的新型教学模式，获得学生好评的同时，课程教学目标和学生的“学习产出”也得到了较好的实现。对比两种教学模式（传统教学、项目教学与翻转课堂结合），从成绩分析来看，采用新模式后，学生成绩80分以上的人数占总人数的近80%，且只有1人在60分以下，平均分比传统模式下的成绩平均分高近10分；从课程目标达成度来看，在基本概念、原理设计和系统分析三项指标下，新模式下的课程目标达成度均优于传统模式。

结语

为提高高校的教育教学水平，通过融入OBE教育理念，精心设计课程，最终形成项目教学与翻转课堂结合的新型教学模式。本文以“光电检测技术”课程为例，与时俱进地将该教学模式应用于课程建设的各个环节，包括课程教学内容改革、教学方法的研究和课堂教学的实践，充分发挥基于“成果产出”的项目教学和翻转课堂的优势，通过课前预习、课上互动、课后反馈加强课堂教学的实践育人效果。通过教学实践和相关的数据分析，证明该模式具有有效性和可行性。

参考文献

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Abstract： Under the background of emerging engineering education and professional certification， by applying the OBE education concept to undergraduate teaching， carrying out the teaching mode of combining project teaching with flipped classroom， through the combination of online and offline teaching， practice “student-centered and result-oriented” teaching process. Taking the course of photoelectric detection technology as an example， this paper discusses the reform of teaching content， the research of teaching methods and the practice of classroom teaching. Finally， through the comparison with the “learning output” of the traditional teaching mode， it is proved that the teaching mode is effective and feasible under the current situation.

Key words： OBE; project teaching; flipped classroom; Photoelectric Detection Technology