基于OBE理念的自动化专业课程体系研究

禹柳飞 刘美 卢均治

摘  要：文章通过对广东石油化工学院自动化专业近五届毕业生的需求分析和企业调研，指出了自动化专业的人才培养目标和毕业要求，在OBE产出导向和反向设计思想的指导下，进行了课程模块设计、毕业要求和课程体系之间的关联矩阵研究、课程性质的设置和课程要素的匹配，构建了完整的课程体系，优化了人才培养方案，促进了专业的内涵建设，为培养人磁体适应区域经济发展的应用型自动化技术人才奠定了基础。

关键词：OBE理念；自动化专业；课程体系；培养目标

中图分类号：G711    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）11-0129-04

基金项目：2018年度广东省高等教育教学改革项目“基于OBE教育理念的应用型本科自动化专业课程体系研究”（项目发文：粤教高函〔2018〕180号）。

作者简介：禹柳飞（1970—），男，硕士，广东石油化工学院自动化学院讲师，研究方向为自动化专业的教学和科研工作；劉美（1968—），女，博士，广东石油化工学院教务处处长，教授，研究方向为化工仪表及自动化方向的教学和科研工作；卢均冶（1980—），男，硕士，广东石油化工学院自动化学院讲师，研究方向为自动化专业的教学和科研工作。

一、研究背景

2016年“新工科”概念首次提出，新理念、新结构、新模式、新质量、新体系是解读《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》（下文简称《通知》）里所说的新工科内容的“五新”［1］。《通知》要求，不同类别高校根据自身特点开展新工科建设，结合新兴产业与新经济的需求，引领新兴产业与新经济的未来发展。一流本科专业建设首先需要在理念上更新，OBE（Outcomes-based Education）教育理念是以预期学习产出为中心来组织、实施和评价教育的结构模式，为了实现预期学习产出，所有的教学计划和课程内容都遵循“回溯式设计”原则，实现完整的匹配矩阵，OBE教育模式围绕“定义预期学习产出—实现预期学习产出—评估学习产出”这条主线而展开，学生产出评估构成了教育质量持续改进的闭环［2］。广东石油化工学院自动化专业开设于20世纪80年代，主要为石油化工行业培养仪表自动化技术人才，随着国家社会和经济的发展，尤其是2017年粤港澳大湾区建设框架的提出，为广东省及周边地区经济发展提供了新的机遇，培养符合大湾区产业和行业需求、具有较强工程实践能力的高素质应用型工程师，是当前亟待解决的重要课题。2021年自动化专业以OBE工程教育理念为指导，对专业人才培养方案修订和课程体系架构进行了深入的探索，以“成果导向、学生中心、持续改进”为主线进行了总体设计，对学生毕业时在人文、社会及科学素养、社会责任感等方面提出了明确的要求。开设的专业课程既要解决复杂工程问题，也要在课程中体现人文素养。引导学生形成正确的世界观、人生观和价值观，帮助学生掌握学习方法，建立正确的职业观，实现立德树人［3］。

二、专业人才需求分析

高等学校是培养区域社会经济发展所需人才的摇篮，课题组对广东石油化工学院自动化专业近五年毕业生就业情况进行了梳理，分别从自动化技术人才的就业方向和地域两个方面进行了统计和分析，以便更清楚地了解广东省及周边地域对自动化专业技术人才的需求情况。

课题组对广东石油化工学院自动化专业近五届毕业生的就业方向进行了统计和分析，统计数据表明广东石油化工学院自动化专业毕业生在传统的化工仪表及自动化方向就业约50%，石油化工和化工类企业依然是专业就业的主渠道，充分体现了广东石油化工学院的石油化工行业特色。珠三角先进制造业的快速发展和中小微企业不断增多，电仪控制类复合人才需求稳中有升；近年来人工智能技术迅速发展，嵌入式系统人才需求有了明显的增长；近年来珠三角地区对自动化专业人才需求旺盛，每年除了有3～5名学生升学读研外，跨专业就业的情况极少。为了培养区域经济发展急需的人才，专业将重点考虑培养仪表自动化、电仪复合控制和嵌入式系统技术人才，在课程体系设计中将以模块化方式予以体现。

广东石油化工学院自动化专业近五届毕业生就业区域分布如图1所示，统计表明约一半毕业生选择在珠三角地区就业，充分说明该地区先进制造业对自动化技术人员的需求量大，地域和经济优势对毕业生较有吸引力。约30%的毕业生就业于珠三角以外的广东省其他地区，广东是能源大省，沿海一带建有大量的石油化工企业和化工园区，对仪表自动化技术人员的需求持续企稳。只有约15%的毕业生就业广东省以外的地方，与专业在省外招生人数每年只有8～10人的现状相吻合。

三、课程体系的架构

（一）课程体系的架构思路

课题组在OBE工程教育理念指导下对课程体系进行了反向设计，专业人才的培养一定要服务于国家的战略需求和区域经济的发展要求，符合行业产业的发展需求以及企业的岗位需要，考虑学校自身的办学定位，适应学生和家长对未来职业发展的期望，依据以上各个方面对自动化专业的需求确定专业的培养目标；通过调研不同行业企业对自动化工程技术人才的需求，往届毕业生的就业和发展状况，以及用人单位对自动化专业学生在工程知识与能力、工程素养和职业能力方面的要求，设计专业的毕业要求；依据课题组教师对控制学科内涵、人才成长周期规律的理解和多年教学实践经验，架构专业的课程模块，以毕业要求的达成为目标，匹配教学大纲和考核标准等课程要素，以毕业要求为依据，围绕成果导向和产出效果设置课程性质，形成了系统的课程体系结构［4-5］，课程体系的架构思路如图2所示。

（二）专业人才培养目标

专业教学指导委员会以OBE工程教育理念为指导，依据国家社会教育发展和学校定位的需要，紧密结合广东经济和社会发展相适应的自动化领域人才需求现状，充分考虑行业企业对自动化人才的知识、能力和素质要求，确定广东石油化工学院自动化专业的人才培养目标。广东石油化工学院自动化专业旨在培养掌握必备的数学与自然科学基础知识和自动化领域的基础理论、基本方法及基本技能，具备良好的道德与修养，遵守法律法规，具有社会和环境意识，具备良好的科学思维能力和解决自动化领域复杂工程问题能力，能在团队中有效发挥作用，综合素质良好，能通过继续教育和终身学习途径不断发展，在社会发展和经济建设中与时俱进，能够在自动化仪表、过程控制系统、计算机控制系统、人工智能技术及应用等相关领域从事系统分析、设计、施工、运行与管理工作等方面的应用型高素质专门技术人才。毕业5年后，经过实践锻炼可满足服务基层的应用型自动化及仪表工程师的职业要求。

（三）专业毕业要求

通过调研不同行业企业对自动化工程技术人才的需求、往届自动化专业学生的就业发展状况、毕业生个人及用人单位对自动化专业学生在工程知识与能力、工程素养和职业能力方面的要求，与省内石油化工和先进制造类企业（如中国石化茂名分公司仪控运行部、广东能源茂名热电厂有限公司、深圳信盈达科技有限公司等）的管理人员与工程技术人员，就如何培养自动化领域的技术人才进行深入沟通和交流，依据用人单位对毕业生知识、能力、素质等方面的要求，确定了专业的毕业要求，并对毕业要求进行分解与细化，以期能够全面覆盖和支撑专业人才培养目标。

专业毕业要求聚焦解决学生复杂工程应用问题的能力培养，以及对技术能力和非技术能力同等重视，并全覆盖国家工程教育专业认证协会专业认证通用标准的12条基本要求，即工程知识、问题分析、设计/开发解决问题、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人与团队、沟通、项目管理、终身学习等；毕业要求再细化为具体的、可落实的、便于衡量的29个指标点，如毕业要求问题分析（能运用数学、物理、工程科学等的基本原理，通过查阅专业文献，识别、表达、分析复杂过程控制工程问题，以获得有效结论）被分解细化为四个指标点，即能够识别和表达工程问题的关键环节和参数；通过文献研究，理解工程问题有多种解决方案，并能够正确表达；通过建模与仿真，能够分析和比较多种解决方案；能够运用自动控制基本原理，分析过程控制工程复杂工程问题的影响因素，论证解决方案的合理性；毕业要求的细化与分解为后续设计支撑毕业要求的课程体系奠定了基础。

（四）课程模块设计

历经四十余年的专业建设，自动化专业在人才培养上历史底蕴深厚，教学经验丰富，通过深入了解控制学科的内涵，结合人才成长周期规律，最终实现以培养目标和毕业要求达成为目标，以模块化的方式构建了专业的课程体系，课程体系包含通识教学模块、学科基础模块、专业领域模块、创新创业教育和实践教学五个模块。通识教学模块主要包括思想政治、数理基础、人文社科和计算机基础等课程群，思想政治课程群旨在通过马克思主义理论成果和党的路线、方针、政策的普遍教育，引导学生坚定马克思主义信仰和中国特色社会主义共同理想，进一步帮助青年学生形塑正确的世界观、人生观和价值观；数理基础课程群重点在于培养学生的工程基础知识和问题分析能力；人文社会科学课程模块重点在于培养学生职业道德规范、环境和可持续发展等人文素养；计算机基础课程群包括“大学计算机和人工智能基础”和“程序设计基础”两门课程，通过学习计算机的软硬件基本知识，为学生利用信息技术解决工程实际问题奠定基础；学科基础模块主要包括工程数学、电工电子技术和控制工程基础等课程群，模块设置的目的在于培养学生的工程知识、分析和解决问题的能力；依据自动化专业人才需求现状分析，专业领域模块分为化工仪表及自动化、电仪控制和嵌入式系统三个子模块，旨在培养社会急需的复合型自动化技术人才，着力培养学生能够运用工程知识对问题进行分析及解决复杂工程问题的能力、专业沟通能力、项目管理能力；创新创业教育课程群由素质拓展模块、职业生涯发展规划、就业指导、创新创业课程和创新创业训练等相关课程组成，其中素质拓展选修课可培养学生的人文修养和专业能力，创新类课程与专业实践课程共同提升学生的创新意识和创新能力；实践教学模块设置重点在于以设计类课程、实验课程和实训课程培养学生的设计/开发解决方案能力、工程意识与实践能力、研究能力、应用现代工具能力和个人与团队意识。

（五）毕业要求与课程体系的关联矩阵

根据专业认证标准和职业要求，对学生毕业时要达成的知识、能力和素质提出了具体要求，就专业能力层面应具备以下三个方面的核心能力：职业能力、数学、自然科学、工程数学的应用能力，过程工艺对象的理解能力，自動化系统工艺流程图、管道仪表图、端子接线图的分析能力，自动化设备的选型计算能力和安装调试能力；通用能力，自动化系统方案分析及设计能力；可持续发展能力，自动化系统集成、实施与软硬件开发能力。依据OBE产出导向理念，毕业要求决定了课程体系，课程群形成了对毕业要求的支撑，二者的映射关系构成了毕业要求和课程之间的关联矩阵，课题组经过梳理和教学实践经验的总结，对标毕业要求的知识、能力和素质要求，根据课程的性质确定了课程与毕业要求指标点之间关联矩阵，每个毕业要求指标点由3～5门课程支撑，每门课程可支撑2～5个毕业要求指标点，支撑强度由课程性质决定，表1描述了“自动控制原理”课程对毕业要求指标点的支撑情况。

（六）课程性质的设置和课程要素的匹配

依据OBE产出效果理念和毕业要求设置课程性质，课程性质包括课程开设顺序、必修或选修和学时学分分配等内容。课题组根据毕业要求，理清了不同课程的知识体系及所培养的能力和素质之间的逻辑关联，梳理出每门课程的先行课程，在此基础上，设置了各门课程在课程体系中的开设顺序；为学生的个性发展，在通识教育模块中设置了全校性公选课模块，在专业基础模块和专业领域模块设置了适当比例的选修课程，在创新创业教育模块设置了素质拓展选修模块；学时学分反映了各门课程在课程体系中重要程度，课题组根据各门课程对毕业要求的贡献率进行了学时学分的设置。

课程要素是一个完整的系统，包括教学大纲、教材、教学活动、考核方式等一系列要素及活动。课程要素的匹配遵循反向设计原则，所有的要素和活动围绕着课程目标和毕业要求指标点的达成进行，课题组围绕这一原则匹配了专业课程的全部课程要素。

四、结语

高等教育追求的是人才培养质量的不断提升，而陈旧的教育理念制约了人才培养质量水平，为适应工程教育专业认证及新工科建设的要求，在OBE工程教育理念指导下，以产出效果为导向，从顶层设计入手，结合国家社会要求、区域经济发展、行业企业需求、学校定位和学生家长未来期望，紧扣专业人才培养目标、调整毕业要求，对广东石油化工学院自动化专业的课程体系进行研究和优化，有力地推动专业的内涵建设，为培养适应区域经济发展的优质自动化技术人才奠定了基础。

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部高等教育司. 关于开展新工科研究与实践的通知：教高司函〔2017〕6号［EB/OL］. （2017-02-20）［2021-08-05］. http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/tongzhi/201702/t20170223_297158.html

［2］ 顾佩华，胡文龙，林鹏，等. 基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式——汕头大学的实践与探索［J］. 高等工程教育研究，2014（01）：27-37.

［3］ 刘小明，俞硕，张爱清. 工科专业课堂思政教育的内涵探讨与实践［J］. 教育现代化，2019，6（59）：274-276.

［4］ 陈彬，霍世平. 新发展理念下以产出为导向的课程体系构建路径探索［J］. 太原师范大学学报，2021，4（20）：90-95.

［5］ 张文柱，熊福力，赵素文. 基于OBE的通信工程专业课程体系研究与优化［J］. 教育教学论坛，2021，9（37）：29-30.

（责任编辑：邹宇铭）