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OBE理念下工程教育基础课教学研究与实践

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王国华　王佳楠

摘要：全球范围内的工程教育改革已基本形成了共识，越来越需要更多的技术学院与社会对接。而以学生为本的预期学习产出教育模式——OBE工程教育，强调成果导向教育。以毕业生成为“未来”工程师的教育培养目标，有利于社会需求与学生个人成长，也明确了教育组织结构和最终学习目标是为社会服务。对职业化高校的基础课教学改革提出了挑战，在没有相应的专业支撑，课时、内容难定夺的情况下，如何按照CDIO的质量标准来量化，本文以OBE理念讨论基础课教学研究与实践。

关键词：OBE理念;职业化;基础课;

【中图分类号】G【文献标识码】B【文章编号】1008-1216（2019）09B-0120-03

一、OBE的历史背景和基本理念

OBE（Outcome-Based Education）是1981年～2002年，由美国的W.D.Spady教授提出的一种以成果回溯方案的教育模式。上世纪80年代初，美国、日本、澳大利亚的教育几经改革，不断改善教育内容与社会需要之间的矛盾，即学习与成功、教育质量问题、优秀工程人才国际流动等三个突出问题。学校为社会提供和培养了多少可供现在和未来一段时间有用和可用的人才？学校的专业设置和技能培训是否是社会之需？是否出校门就能很快与社会先进技术与操作对接，缩短工程师成长的培养时间。优秀工程师本身是一个动态的社会资源群体，社会发展快，技术不断更新，掌握新技术的工程师或技术工人比较匮乏。学校的专业设置新技术的发展，大部分仪器设备与社会脱节，更新太慢。教授、学生都不太会用。鉴于此，Spady提出了对工程教育的一种改革方案——学习产出OBE教育模式。他认为清晰地聚焦和组织教育系统，使之确保学生在未来生活中获得实质性成功的经验更重要，强调学生学到了什么和是否成功更有意义。如何衡量呢？实际上是：

1.学生如何知道学习成果的重要性和怎样取得这些学习成果，教师该如何有效地帮助学生学习。首先，教师要能对学生进行个别化设计和评定，因材施教，对不同学生有不同的培养方式，类似于我国现在提出的“精准扶贫”一样，以学生个体的最终学习成果论。其次，学习的内容确实可以使学生成功，这就要求教材本身具有先进性和可行性。这是一个大缺口，需要认真研究实践。

2.教学评价应以每位学生理解教学内容为前提，以提供学生适宜的学习机会和个人内化的历程，强调学校比学生更应该为学生的成绩负责，并提出具体的评价及改进意见。同时，要调节学生的能力本位——適应未来社会发展和生活的能力。教师要成为评定学习成绩的评判者，这与我国现行的班级授课制、教务处职责管理有矛盾。

2004年Spady提出了CDIO（Conceive构思、Design设计、Implement实现、Operate运行）质量标准，即1个愿景、1个大纲和12条标准，其愿景是为学生提供一种强调工程基础的、建立在新兴的真实产品和完整的工艺流程上的标准。CDIO过程，要在不断地设计产品和设计生产产品的机器中，将工程师必备的工程基础知识、个人能力、团队能力逐级细化，使工程教育具有更加明确的方向性、系统性、可操作性。当然，它的课程和教材是能够培养出好学生的。它类似于运筹学中的投入产出模型，为预期目标设定投入量产化，强调的是结果。按群元形式来规划行列元素。这样，就形成一个动态的、系统化的群元和最优化设计，并不断根据市场产品的真实变化来调整教学的每一个环节，有目的地注入到每一个学生的脑中和每一堂课程。

显然，这是一个好的教育模式，只是对教师有很高的要求。西澳大利亚教育部门把它定义为基于实现学生特定学习产出的教育过程，教育结构和课程被视为手段而非目的。如果它们无法为培养学生特定能力作出贡献，就要被重组。学生产出驱动教育系统运行。二十年间，不断有学者支持OBE的框架，并不断地丰富和发展。

同时，一些国家的工程认证委员会也积极配合。美国工程委员会（ABET）在EC2000中就将其作为一条质量标准推出。《华盛顿协议》各成员国也积极响应，以成果导向为目标促进各专业持续改进。加拿大工程认证委员会（CEAB）规定参加高校专业认证的毕业生到2014年必须达到12条能力。日本工程教育认证机构（JABEE）于2012年也实施这一新的认证标准，即从规划（Plan，制定8点能力）、做（Do，实现能力）、评估（Check，检查学生的学习产出）、改善（Act，改善教学），简称PDCA。欧洲、南非等也准备实施这个标准。《华盛顿协议》《悉尼协议》《都柏林协议》都认可12条能力的CDIO标准。中国2013年6月被接纳为《华盛顿协议》签约成员，教育部在各高校推行“卓越工程师”方案。

说到底，OBE理念就是：教育者对学生毕业时应达到的能力及其水平有明确的认识，并通过相应的教育组织结构来保证学生达到这些预期目标。措施就是CDIO。

二、学生的现状

我国目前一些应用型学院多为民办职业化本科学校，多数有十几年的办学历程，长期以来也是模仿工科高校的办学模式，先是学习德国的1+1（理论与实践比例）模式，提倡教师要有“双师证”。近些年，按照教育部普通高校向应用型转型提升的试点要求，提倡按OBE理念、CDIO质量标准进行N+1+1的考核模式，提倡考核方式的多样化和全面性（N），降低期末考试（1）权重（0.5），增加“课堂学习（1）”的权重（0.4）。应该说，都在改革进步中。对于工科基础课，CDIO没有现成的教学模式，而且基础课（高数、大学物理及实验、大学英语、公体、思政类等通识课）的培养目标、大纲、课时、内容，方法与各个不同工科（如电力、化工、机械、建工、生农、商务、传媒等）院系的课程衔接都存在较大的问题，如何满足各学院的不同要求，合理衔接是需要研究的问题。从2016年开始，我们进行了专门的针对性研究实践。

三、职业化高校基础课的教学研究和实践

高等学校的人才培养方案、课程体系、教学大纲、教学计划是教育部宏观制定的，教师实际上是一个执行者，如何真正成为规划、设计、操作、执行和评判者是教育改革的根本。尤其是基础课的改革实际上是一个相当大的难题。我们主要进行了如下改革：

（一）由“内容为本”到“学生为本”的转变

不同专业的课程对基础课要求不同，在本科阶段，要从教他们“做人、做事、做学问”开始，既要教他们学会认知，又要为各专业课做理论铺垫是比较难的。比如，建工专业，大量用到的是力的平衡和力矩的平衡，数学上主要是用微积分和矩阵，那么，高数和物理怎么开，开到什么程度，如何评价和检验。它并没有直接接触实物，只是一个中间过程，教学目标先于教学内容而存在，课程资源开发、学生管理和辅导都要围绕预期目标而展开，就必须要按专业、按学生来设计。

因此，建工专业的高数开到微积分的前五章，线性代数从36学时调整为48学时，大学物理从48学时调整为64学时，且大学物理重点在力学部分，高数以物理中的实例、物理以工程实例组织教学，做一些应用型实例铺垫。

（二）以“能用、够用、好用”为主题的内容改革

“能用、够用、好用”是学校前一个阶段按德国1+1模式的一个试点，实践证明是有效的，也符合OBE教学理念。针对职业化学校的学生和未来职业去向，不需要对高数和大学物理有那么深的理解，因此，在内容上做一些调整，也是有必要的，只是相应的教材怎么编写，需要花费大量时间和精力研究，也需要由精熟高数和大学物理的教授来编著，我们通过几年的实践，编著了一本大学物理，实践证明是比较好用的。

（三）学生从“知道什么”到“能做什么”的转变

这是传统教育和OBE教育理念的一个区别，传统教育要求学生是从几个给定答案中选择一个正确的答案，或者给定问题按公式来计算，测试的是学生的记忆力，而没有让学生展示出他学会了什么;OBE强调的是理解而不是记忆，对内容的理解所体现出的认知能力比记忆重要得多，是一种开放式的解决问题的能力。

（四）从不同教学计划的执行中学会各种不同需求

近些年，民办学院，基于教育部和各省人民政府的要求和民办职业化特点，社会需求不断变化，学校也在不断地进行着各种改革尝试，总希望毕业生有一个好的去处。

根据市场变化和学校发展，大学物理学及实验课程的教学计划分为80+24=104，64+16=80等四种学时，不断改变实践，企图找到最佳学时，见上表。从表中看到，物理课学时调整较多，它与教育部推荐的本科教学评估128～160学时相差很大。原因出在各院系前些年按综合性大学改革为名，将一门课分解为4～6门，如建筑力学分解为建筑力学、工程力学、理论力学、结构力学及设计、抗震结构力学及设计。每门课都占课时，最后，只有挤压基础课课时了。实际上，走上社会才发现，真正使用最多的是基础课，这就是教育部反复强调基础课时不能减，专业课要整合资源，适度重组的原因。

（五）以不同工程案例引出物理概念，并重组教学设计

物理规律，说到底就是概念和定律。概念的产生来源于生活、实验和工程应用。我们尽量把物理概念结合各专业的一些工程案例中引出，主要是加强亲和感，也容易激发学生的学习兴趣。

總之，学校是一个系统，工程教育要按OBE模式执行，对学校、对学生、对社会都是一件好事，也是教育的本源。但具体做事需要系统性考虑。从学校层面上讲，需要有一定量的工程实训中心和比较现代的机器设备，可供师生共同实践。从教师层面上讲，要不断地紧跟现代企业发展步伐，并经常性地下企业，与企业家一起设计新产品、新机器，实时组编合适的教材、针对性地分组组织教学及教学设计。否则，谈工程教育改革是一句空话。

基金项目：本项目系广州工商学院2018校级科研项目，编号? KA201837。

参考文献：

[1]查建中.论工程教育国际化[J]，高等工程教育研究，2008，（5）.

[2]林建.面向“卓越工程师”培养的课程体系和教学内容的改革[J].高等工程教育研究，2011，（5）.

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