基于OBE 理念的“现代设计方法”混合式教学设计研究与实践*

尹 强，马 明，张 敏，刘 帅

(武汉轻工大学机械工程学院，武汉 430023)

结合当前武汉轻工大学新工科建设的发展需求， 传统以授课为主的教学模式已难以适应当前人才培养的新要求[1－2]。 同时，线上线下混合式教学已成为后疫情时代“常态化”的新模式[3－5]。 因此，如何针对这种新的教学模式开展课程教学改革， 已成为高校教学改革直接面临的关键问题。

OBE（Outcomes Based Education）理念即为成果导向教育理念， 也称为目标导向、 能力导向教育理念，其核心思想是从行业需求出发，根据企业对学生的能力要求确定学习内容，预期学习成果，定位教学目标，从而重构课程内容，设计和实施教学过程[6－7]。混合式教学（Blended Learning）在不同的时期具有不同的内涵，以疫情防控期间的混合式教学为例，并不是“线上教学＋线下教学”的简单叠加组合，而是充分利用现代信息化技术，结合传统教学的优势，拓展教学的时间和空间限制而形成的一种线上线下混合式教学模式。将OBE 理念与混合式教学模式有效结合，应用于本科专业课程“现代设计方法”教学中，并对这种新的教学模式进行教学设计研究， 为新工科背景下相关教学改革和研究提供一定的借鉴。

1 学情分析

1.1 课程定位

“现代设计方法”是武汉轻工大学面向机械类专业开设的一门专业课， 该课程主要介绍工程设计中较为成熟且已获得广泛应用的几种现代设计方法，如优化设计、可靠性设计、有限元法等。 还对其他各类现代设计方法进行概括性介绍。 学生通过本课程的学习， 可掌握一些现代设计方法的基本概念和原理， 通过典型应用实例的学习可了解相应现代设计方法的发展现状和趋势。 通过本课程的学习也可为学生今后走向社会从事相关工作打下基础。

1.2 现存问题

武汉轻工大学机械类专业开设的“现代设计方法” 课程因教学过程受到传统教学模式和教学资源的限制[8－9]，存在的主要问题如下：

（1）难以全面讲解或深入讲解。 该课程内容宽泛，涵盖可靠性设计、优化设计、有限元、绿色设计等，在有限的学时内难以做到全面讲解或深入讲解。

（2）学生运用方法的能力薄弱，不善于理论联系实际。师生侧重于理论知识的传授和学习，缺乏实用技能的培训与实践项目的训练。

（3）教学模式和方法单一，教学资料和手段有限。 传统教学资源仍停留在单一的多媒体课件或传统的黑板板书上，使学生的学习效率较低，实践能力和动手能力差。

2 基于OBE 理念的混合式教学模式

2.1 重构教学目标

在OBE 理论指导下，参照工程教育专业认证标准，“现代设计方法” 课程目标支撑的毕业要求指标点如表1 所示。

表1 课程支撑的毕业要求指标点

课程目标1： 通过实例分析让学生理解优化问题数学模型的建立和优化求解方法的特点； 通过实例使学生获得解决机械可靠性设计问题的初步能力，掌握可靠性设计的基本方法；通过实例分析让学生掌握有限元分析的内容、方法和步骤，学习有限元分析软件及其在实际工程问题中的应用； 重点介绍绿色设计的概念、内涵、原则、过程及评价方法，开展绿色设计案例分析。

课程目标2：在学习典型优化设计方法基础上，会使用优化设计工具箱解决多维有约束优化问题；会利用概率论及应力──强度干涉模型等知识，构建零部件的可靠性设计模型， 通过典型实例讲解机械零件强度可靠性设计及机械强度可靠性设计方法；熟悉ANSYS 的界面和常用的操作，会用ANSYS求解简单的平面应力问题；通过案例式学习，掌握技术矛盾和物理矛盾，学会使用矛盾矩阵、发明原理等TRIZ 工具解决具体工程问题。

课程目标3：通过系列经典工程设计实例，引出学习本课程时代背景及意义； 让学生能够通过实例学习领悟如何将现代设计方法运用到产品设计过程中；通过与传统方法的对比分析，加深对现代设计方法重要性的认识； 引入科研项目来开展实践教学活动，使教学过程与项目实践融为一体，挖掘学生创造性潜能；通过科研训练模式进行基本科研技能训练，强化科学意识、培养科研素养，掌握信息获取技能，提高科研工作能力， 提前为大四学生的毕业设计及将来的工作就业打好基础。

2.2 教学实施方案

本课程实施方案依据循序渐进、 理论联系实际的原则，采用并行的方式来进行，具体如下：

（1）进行充分调研，根据“现代设计方法”课程的基本特点及新工科背景下人才培养的需求， 对课程的教学现状进行分析， 找出存在的问题及主要影响因素，为基于OBE 理念的“现代设计方法”混合式教学设计提供第一手资料。

（2）基于OBE 理念的混合式教学设计的相关内容研究，主要包括课程教学体系的重构、教学模式方法研究以及课程设计方案的实施， 分别对应的创新点为理念思路创新、模式方法创新、课程教学创新。

（3）开展基于OBE 理念混合式教学实践研究，从新工科专业课程的特点出发， 以学生的创新能力及应用能力为导向，从实践检验真理的角度出发，将混合式教学设计研究成果运用于实际的教学当中。

（4）开展混合式教学评价研究，构建新工科背景下混合式教学多元化评价体系， 并根据教学评价效果进行必要的调整和优化完善。

本课程教学实施方案框架如图1 所示。

图1 教学实施方案框架

2.3 明确研究目标

（1）以OBE 理念为指导，以混合式教学方法为手段，对课程的教学设计进行梳理与改进。

（2）以提升学生应用能力和自主学习能力为目标，改变传统教学模式中“重理论轻实践”的教学方法，以学生为中心，研究适宜的混合式教学模式，并在新工科专业教学中进行实践探索。

（3）面向新工科建设形成对混合式教学模式下的课程教学内容、教学组织形式、过程性评价等方面的系统认知，构建多维度的教学评价体系，以利于今后在学院、 学校乃至湖北省内高校的教学模式改革中进行推广，以便惠及更多的学生。

2.4 课程考核评价方法

本课程将依据以下方式对学生进行考核评价：

期末总成绩=作业15%（占比）+线上测评15%（占比）+实验20%（占比）+期末50%（占比）。 考试不合格者补考，补考不合格者重修。课程考核环节与课程目标关系见表2 所示。

表2 课程考核环节与课程目标关系

3 基于超星学习通的课程混合式教学实践

在新冠肺炎疫情防控期间， 本课程充分利用我校网络教学综合服务平台， 完成了基于超星学习通在线课程资源建设，实施了线上线下混合式教学。表3 所示为本课程采用超星学习通开展线上线下混合式教学时， 师生的主要角色任务描述及采用的平台工具。在本课程的课前环节，教师通过超星学习通电脑客户端进行在线课程资源建设、 向学生推送慕课资源完成课前预习， 学生通过超星学习通电脑客户端或手机APP 完成课前预习；在课中环节，师生可通过超星学习通手机APP 签到、抢答、现场测试、交流互动等；在课后环节，教师通过超星学习通电脑客户端或手机APP 布置课后作业， 进行在线答疑，完成学情统计， 并根据学情统计结果完善在线课程资源建设或者有针对性地开展线下教学内容的补充，学生通过超星学习通电脑客户端或手机APP 完成并提交课后作业，对知识点进行梳理，随时随地回看在线视频资源，在线寻求教师帮助等。 而且，在本课程混合式教学模式中， 学生的在线过程性测评成绩将纳入到学生的期末综合测评， 使学生期末成绩评价更加科学合理。

表3 基于超星学习通的线上线下混合式教学师生角色任务及平台工具

4 教学改革新策略

结合本课程混合式教学实践， 总结了以下几个方面的教学改革新策略：

（1）以适应混合式教学环境为目的，转变教学理念。 结合新工科专业建设需求以及后疫情时代线上线下混合式教学这一“常态化”新模式，要提升本课程的教学质量，首要的是转变教学理念，始终“以学生为中心”，把学习的主动权还给学生；从“以课堂讲授为主”转变到“理实并重”，突出学生实践能力的培养；从“以教材为纲”转变到“以问题为导向”，增强学生创新意识。

（2）以目标成果为导向，开展混合式实践教学新模式。充分利用学校网络教学综合服务平台，完成在线教学资源建设，实施多种新颖的混合式教学方式，既保证本课程在疫情特殊时期能实现线上线下的无缝切换，又保证了课程质量不下降；通过协同育人项目，利用协作企业技术优势，提升学生实操技能，利于学生学以致用。

（3）以工程教育认证为依据，修订课程教学大纲。根据工程认证通用标准和新工科专业建设定位，在明确毕业要求和培养目标之间支撑关系矩阵的基础上，修订完善课程教学大纲。本课程将“设计/开发解决方案2.2”、“使用现代工具4.3” 作为内涵观测点，保证教学实施过程涉及课堂讲授、实验操作、课程作业等教学方法，覆盖支撑这2 项课程目标达成。

（4）以持续改进为动力，开展混合式教学的多元化评价和质量监控。从理论教学、实践教学两方面完善校/院/系多层次的监控机制， 多维度考虑线上/线下教学环境，将过程性评价/终结性评价、主观定性评价/客观定量评价等多种评价模式相融合，构建面向新工科的线上线下混合式教学质量监控体系，并主要通过校友会、用人单位、第三方机构等渠道对毕业生进行持续跟踪评价，融入校内/校外教学质量闭环反馈机制持续提升教学质量。

6 结语

本文以典型的新工科本科专业课程“现代设计方法”为例，提出了基于OBE 理念的混合式教学模式，探索了相关教学设计的新方法、教学改革的新策略， 为新工科背景下相关教学改革和研究提供一定的借鉴作用， 同时也可为其它课程的实践教学改革提供一定的借鉴和参考。