基于OBE理念的水电站在线开放课程建设与教学研究

基金项目：湖南省高等学校教学改革研究课题“水利类专业核心课程全媒体交互式云教材开发与应用研究”（HNJG-20230365）

作者简介：张登祥（1971-），男，汉族，湖南长沙人，工学博士，副教授，硕士研究生导师。研究方向为水工结构设计理论。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.22.021

摘 要：以OBE理念为指导，以成果为导向，以学生为中心，采用逆向设计、正向实施的方法，开展水电站课程在线开放课程建设理论与实践探索。根据水电站课程复杂性、实践性强的特点，提出线上与线下融合、课内知识与课外拓展融合、过程性评价与结果性评价相融合，构建“三融合”新型教学模式，并针对在线开放课程的建设与发展提出具体的实施方案。

关键词：OBE理念；水电站课程；在线开放；课程建设；教学模式

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）22-0088-05

Abstract： Based on the OBE concept as guidance， the results-oriented， student-centered principle， adopting reverse design and positive implementation methods， this paper explores the theory and practice of constructing an online open course for the course Hydropower Station. Based on the complexity and strong practicality of the course Hydropower Station， a new teaching model of "three integrations" is proposed， which integrates online and offline， in class knowledge and extracurricular expansion， process evaluation and outcome evaluation. Specific implementation plans are proposed for the construction and development of online open courses.

Keywords： OBE concept; Hydropower Station; online open courses; course construction; teaching model

水电站课程是水利水电工程专业的核心课程，以其复杂性、实践性强为特点，对毕业要求和培养目标的达成具有重要影响。目前，该课程教学中存在如下突出问题[1-2]：①教学模式不合理。教学模式偏重于传统课堂教学，以教师为中心的传统课堂教学忽视了学生的主体地位，学生的学习积极性得不到充分调动，教学目标和要求难以实现。②理论与实践脱节。水电站课程以综合性和实践性强为特色，传统教学模式对学生动手能力和创新能力的培养不利。③评估制度不合理。传统的考核评价办法主要是结果评价，考核方式重结果、轻过程，学生的综合表现不能体现在教学过程中。因此，引进先进的教学理念，使教学内容和教学活动的设计符合社会需求和课程目标要求，注重学生素质和能力的培养，尤其对提高学生的思维和创新能力，以及针对当前水电站课程教学中存在的问题，具有十分重要的意义。

近年来，互联网技术对教育的影响越来越明显。国务院于2015年出台的《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》指出，要顺应世界“互联网+”的发展潮流，促进网络课程资源共享，推动作为课程与教学新模式的 MOOC、SPOC 等在线学习模式的推广。在线开放课程以其资源丰富、学习自由、传播面广等优势迅速流行，并促使教育观念更新、教学内容优化、教学方式变革[3-4]。

在线课程的课程资源的构建与教学目标的实现非常关键，如何开发优质系统的在线开放课程资源，如何打造适合学习者发展需求的在线开放课程，构建全新的在线开放课程教学模式等，都成为了目前急需破解的难题。基于此，本研究立足专业培养目标，引入OBE理念（Outcome-Based Education，简称OBE），构建在线开放课程资源结构模型及教学新模式，以期为在线开放课程的建设、推广及实践教学提供参考。

一 基于OBE理念的在线开放课程构建

（一） OBE理念

成果导向教育是1981年由William Spady率先提出的，OBE是指以预期学习成果为中心来组织、实施、评价教学的过程，OBE强调教育是能力培养的过程，是全球高等教育的发展趋势。2016年中国加入《华盛顿协议》成为签约成员，中国工程教育认证国际化之路由此开启，OBE也成为中国工程教育改革的主要方向。以成果为导向、以学生为中心，已成为中国工科教育的核心思想。

OBE理念的关键在于以学生的学习成果为导向，从学校-院系-专业-课程多层次制定教学目标。基于OBE理念，采用“反向思维”进行教学设计，以达到教学目标。Acharya[5]提出了实施OBE的四个步骤：定义学习成果（Defining），实现学习成果（Realizing），评价学习成果（Assessing）和使用学习成果（Using）。

OBE理念对在线开放课程的建设具有启发作用，在线开放课程的目标、内容、资源、服务和评价等都因OBE理念的引入而发生了显著的变化。要根据预期结果，对在线开放课程的内容、结构、资源设计等方面进行反向动态调整。

（二） 教学资源结构模型构建

“互联网+”的主要特征是资源重构、尊重个性、开放融合和万物互联，这为基于OBE理念构建的在线开放式课程资源架构模型指明了方向。该模型具体包括：定义学习成果，实现学习成果，评价学习成果和使用学习成果四个环节[4]。

1 定义学习成果

OBE教育理念的核心——保证所有学生都能获得相应的学习成果，获得未来成功所必需的能力。因此，定义具体的成果产出目标是OBE思想的关键。

水电站课程的任务是使学生能够综合运用所学的基本专业理论和知识，并通过实践性教学环节的训练，培养学生分析和解决实际问题的能力，使学生能够综合运用所学的专业基础理论和基本知识，获得水电站枢纽工程的基本理论、基本知识和基本技能。定义水电站课程学习成果有5个课程目标：课程目标1为掌握水轮机的工作原理、性能、构造及选择方法；课程目标2为掌握水电站建筑物的功能、结构型式、荷载及结构计算等设计的基本理论、方法、技能；课程目标3为能运用水轮机的原理与知识进行水轮机选型，能分析与判断水轮机在运行中出现的问题，并获得有效结论；课程目标4为能运用水电站建筑物的设计理论、方法及技能并考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素进行水电站枢纽的规划与设计；课程目标5为能运用数学及力学知识识别与判断水电站建筑物在设计与运行过程中出现的复杂工程问题，并能进行相关研究。

工程认证对专业的毕业要求的标准：明确、公开及可量化，各专业核心课程的课程目标能满足工程认证标准且能在培养目标的实现过程中为毕业要求提供支撑。水电站课程作为专业核心课程，课程目标与毕业要求关系见表1。

2 实现学习成果

实现学习成果是指根据学习成果反向设计生成课程资源。社会的发展对人才能力要求不断变化，课程资源的生成与教学模式必须与时代接轨。课程建设需要对学校、企业进行调研，与多领域专家进行讨论、沟通，先定义学习成果，再以学生为中心，以学习成果为目标，反向设计并重构课程资源，关注学习者在学习过程中的目标达成。在线开放课程的课程学习资源主要包括四个部分内容，具体见表2。

表2 在线开放课程学习资源列表

3 评价学习成果

评价学习成果，是指利用测评信息，对学习者的学习效果进行形成性评价。在线公开课程可进行包括系统自动测评、学员自评、互评和助教测评在内的多科目、多方式的测评。

4 使用学习成果

使用学习成果是指学生在学习和实践中运用学习成果的过程。该过程既能检验学习成果，也能促进课程设计的优化。

以OBE理念为基础的在线开放课程设计框架如图1所示。

图1 基于OBE理念的在线开放课程设计框架

（三） 基于OBE理念的“三融合”教学模式

面对“互联网+”给课程建设与教学模式带来的影响，新型教学模式层出不穷，比如创客教学模式、混合式教学模式、课堂教学模式及探究式教学模式等[6-7]。创客教学是将教育与创客文化结合起来，在学生个人兴趣的基础上，以项目学习方式、利用数字技术培养学生的解决复杂工程问题能力、团队精神和创新性；混合式教学模式有利于将传统课堂和在线学习的优势结合起来，充分发挥教师在教学过程中引导、启发、监督的主导作用，而且强化了学生作为学习过程主体的主动性、积极性、创造性，从OBE教育理念角度上更能实现以学生为中心的基本原理[8]。这种教学模式强调学生在学习过程中的主体地位，它不再是为了单一的知识传授，学生可以根据自己的学习能力与时间安排进行个性化学习，并积极与老师在线上进行讨论和交流。教师可以根据学生的特点因材施教，实现差异化教学。课堂以学生为主体，学生在与老师和同学的互动与实践中完成学习任务；智慧课堂模式是利用“互联网+”技术和大数据，将传统课堂改造成智能化的教学环境。让学生通过互联网与移动终端学习并创建教学模式，实现课前掌握基本原理，课中讨论复杂问题，课后自我完善与提高。智慧课堂与传统课堂相比具有以下特征：第一，教学资源数据化。依托云课堂帮助教师获得教学资源数据。第二，教学内容个性化。教师除了可以上传教学内容外，还可以上传课程实训任务、课外拓展学习材料等内容。学生可以根据自身兴趣爱好和能力完成学习内容，教师可以根据学生上传的学习数据掌握学生的学习情况，更好地实施个性化教学。第三，教学过程高效化。采用智慧课堂教学，老师和学生在教与学的过程中可以进行合作与交流，激发学生的学习兴趣，提高学习的积极性及学习效率。探究式教学是将一些课程的内容转化为不同的问题、项目或设计，旨在提高学生的自主学习和探究能力，使学生在探究问题的过程中能够自主学习，激发兴趣，提高热情和潜能，提高自主学习和创新能力。

综上所述，各主要教学模式在表述上虽然有差异，但在具体操作上互相融合，如智慧课堂的特征是教学资源数据化、教学内容个性化及教学过程高效化，这些特征与混合式教学模式的特征是一致的。创客教学模式与探究式教学模式的目标是培养学生的创新能力及探究式能力，这也是混合式教学与智慧课堂教学的共同目标。因此，将各教学模式严格区分开是没有意义的，在“互联网+”时代，发挥“互联网+”技术优势将教学资源数据化，实现教学手段的多样化、师生交流的便利化、教学管理的规范化，将学生的学真正作为教学的核心来看待，重返学生主体地位是各教学模式的共同目标。水电站课程具有复杂性、实践性强的特点，发挥各教学模式的综合优势，将线上（慕课、SPOC、微课）与线下（翻转课堂+项目化教学+案例教学）融合，课内知识与课外拓展融合，过程性评价与结果性评价相融合，构建“三融合”新型教学模式。新型教学模式具有如下特征。

课程内容碎片化：将课程若干个知识点，每个知识点录制微视频、建设试题库，补充相关工程项目的视频、论文等拓展资料。

学习时间的自由化：解决移动环境下“学生随时随地学习”“教师随时随地引导学生学习”的瓶颈技术，实现学习时空跨边界，成为“处处能学、时时可学”的学习新形态。

教学手段的多样化：重塑教学结构，采用线上、线下的O2O（Online To Offline）结合。教师从课堂授课，站在讲台前讲课，转变为“导学”“诊学”“助学”。实现了“互联网+”背景下教学手段的多样化。

师生交流的便利化：充分利用社交媒体的作用，通过手机APP、微信公众号、课程QQ群推送微视频，创建课程论坛及聊天室，实现每问必答，每贴必回，实现教师与学生沟通的便利化，让学生积极参与到课程的构建中来。

教学效果的数据化：解决“课程一考定终身”的顽疾，对学生学习过程、学习行为生成的大数据进行分析，评估学生学习，发现潜在问题并提供指导。

教学过程管理的规范化：通过在线课程平台记录学习过程，形成的大数据既能评估学生的学习行为及学习效果，也能实现教学过程管理的规范化。

二 “三融合”新型教学模式的实施

（一） 线上与线下融合

传统课堂教学以教师讲授为主，而基于OBE教学理念的“三融合”新型教学模式以成果为导向，强调师生共同参与，教与学的中心地位发生转变，将学生的“学”真正作为教学的核心。线上与线下融合教学实施过程分为两步[9-10]。

第一步，线上学习。老师课前在网络平台上发布学习任务单，提出引发学生思考的问题，指明需要完成的任务。学生在学习任务单的引领下，通过MOOC、SPOC和微课三种教学形式以自主学习的方式完成学习任务。学生可以分成几个小组，有疑问时先在小组内进行讨论或者通过平台讨论区及课程QQ等进行公开讨论。

第二步，线下学习。根据课程中不同的教学目标和教学内容，线下学习主要采用以下三种方法：①翻转课堂。学生通过线上学习，在出现问题时可以先内部讨论，提出疑问。教师通过关注学生讨论区进行“诊学”，发现学生在学习中存在的问题。在线下课内讨论阶段，老师把“诊学”中发现的问题告诉学生，并分析问题产生的原因，有针对性地重点讲解；学生可以将学习过程中的困惑、在解决问题中产生的思考及对课程建设的一些建议带到课堂上，通过与老师及同学间的交流、讨论实现知识的掌握与提高；教师通过课堂教学情况掌握学生学习效果，发现并提出新的问题，教学相长，实现课程建设的持续改进及教学模式的完善。翻转课堂既培养了学生的自主学习能力，还可以节省对基础知识的讲解时间，便于深入学习和解决疑难问题。②项目化教学。项目化教学是针对学生毕业要求中培养学生的研究能力、运用数学及力学知识解决复杂工程问题的教学目标设计的，通过教学项目，将理论和实践相结合，以达到实践能力和研究创新能力的要求。如调压室的波动及稳定计算，通过具体的工程项目的手算和电算设计训练，将理论知识应用到实际工程中去，培养学生的创新能力，激发学生的积极性及创造性。③案例教学。案例教学是针对学生毕业要求中培养学生的设计/开发解决方案能力，能够运用专业知识并考虑多因素进行相关水利水电工程项目规划与设计，可以检验学生学习的效果，也可以培养学生的知识运用能力和解决问题能力。工程设计方案优化比选没有标准答案，但却蕴含解决问题的科学合理的思维和逻辑。教师在课前根据课程内容所涉及的理论知识选择特定案例，指导学生提前查阅资料并给出优选方案。课堂上针对案例组织学生开展讨论或争论，不断启发和引导学生思考，让学生明确案例中需要解决的问题、需要运用的知识或技能，以及有效解决问题的途径。如水轮机选型，以一个典型工程的水轮机选型方案比选为案例，学生可以通过案例提供的各种信息，结合所学知识和自身经验，阐明自己或小组的观点，培养学生设计/开发解决方案的能力。

（二） 课内知识与课外拓展融合

在课堂学习之外，教师要鼓励和指导学生进行课外拓展。首先，教师在网络教学平台上传知识拓展材料（如视频、论文、新闻等），提出引导性问题。鼓励学生跟踪学科发展的前沿技术，将所学知识运用到对问题的分析上。对于热点技术问题，可以采用线上或线下“专题讨论”的方式进行，这样既提高了学生的参与意识，增强了学生学习的主动性和积极性，又提高了学生解决实际问题的能力。其次，教师鼓励学生参加学科创新活动及研究性的学术会议。创新精神和创新能力的培养是现代教育的发展方向，各类创新竞赛等创新活动对提升大学生专业创新能力具有重要意义。专业教师在传授课内知识的同时要积极为学生提供专业指导，鼓励学生参加科技创新活动。学生通过积极参与创新创业活动及研究性的学术会议，不仅可以更好地理解所学专业知识，培养研究兴趣，激发创新意识，而且还能学会独立思考，培养独立解决问题的能力。

（三） 过程性评价与结果性评价相融合

良好的课程评价体系的建立，在给教师教学效果提供参考的同时，也能调动学生参与学习的主动性，检验学生学习成果的达成程度。在线课程借助“互联网+”平台开展教学，对学习过程产生了大数据。教师对网络学习行为数据进行全程记录和分析，挖掘隐藏在数据之间的相互关系，引导网络学习评价从经验主义向数据主义发展，创造了过程评价与结果评价相互融合的条件，教师对网络学习行为数据进行了全程记录和分析。

因此，应围绕学习成果（培养目标）建立评价体系，对学生从知识、能力、态度等多层面、全方位、全过程进行考察。过程性评价包括在线学习、课堂表现、课后拓展等。其中在线学习成绩占20％，通过在线学习行为数据，包括线上学习时间、在线讨论发帖数量、单元测试和平时作业等考察学生的学习态度、学习热情，根据实际表现给分；课堂表现成绩占10％，包括学生出勤情况、随堂测验、课堂参与程度等，根据课堂表现给分；课外拓展成绩占10％，包括小组学习、科研论文等，教师根据实际情况给分。结果性评价是指课程的结课考试成绩，占60%。

过程性评价与结果性评价相结合，使课程的考核机制更加完善，考核结果更合理。

三 结束语

根据“互联网+”时代社会对人才的要求，以OBE理念为指导，以成果为导向和以学生为中心，采用反向设计、正向实施的方法对水电站课程进行教学改革。本文根据水电站课程综合性、实践性强的特点，提出线上（慕课、SPOC、微课）与线下（翻转课堂+项目化教学+案例教学）融合，课内知识与课外拓展融合，过程性评价与结果性评价相融合，构建“三融合”新型教学模式，并提出了具体的实施方案，为建设和发展在线开放课程提供参考。

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[3] 中华人民共和国教育部.国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xxgk/moe_1777/moe _1778/201507/t20150706_192586.html.

[4] 柏晶，谢幼如，李伟，等.“互联网+”时代基于OBE理念的在线开放课程资源结构模型研究[J].中国电化教育，2017（1）：64-70.

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[6] 汪潇潇，刘威童.基于OBE理念的MOOC课程设计与案例分析[J].远程教育杂志，2017（6）：104-110.

[7] 王鉴，安富海，李泽林.“互联网+”背景下课程与教学论研究的进展与反思[J].教育研究，2017，38（11）：105-116.

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[9] 田爱丽.转变教学模式促进拔尖创新人才培养——基于“慕课学习+翻转课堂”的理性思考[J].教育研究，2016，37（10）：106-112.

[10] 王竹立.在线开放课程：内涵、模式、设计与建设——兼及智能时代在线开放课程建设的思考[J].远程教育杂志，2018，36（4）：71-80.