冶金机械专业课程基于OBE理念的项目化教学改革实践

李明+王东城+孙建亮

（燕山大学 机械工程学院，河北 秦皇岛 066004）

摘要：冶金机械专业是典型的工程专业，在专业课程《板带轧机系统自动控制》的教学过程中，一直存在形象化缺失、锻炼性不足的问题。基于OBE的工程教育理念模式，加强学生在校内课程中的锻炼，实施了全课程跟随式项目教学的实践，得到了有益的效果，对专业课程改革推进具有一定的借鉴意义。

关键词：冶金机械；OBE；项目式教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）18-0098-02

《板带轧机系统自动控制》是冶金机械专业的主干课程，教授轧机生产设备的自动控制和板带产品质量的自动控制两方面内容，强调实用性和系统性相结合。本课程是典型的由工程实践推动理论体系建立的专业理论课，工程应用特点鲜明，课程涉及的知识面多，是轧机设备、轧制工艺、力学、自动控制和通信系统等多领域知识的综合。之前的教学过程主要以课堂讲解理论知识的方式进行，内容抽象，学生在学习过程中不能很好地理解和消化，也不能很好地将学到的知识用到实际中，造成教学与生产实际脱节的情况。面对目前行业发展的现状，需要探索教学和企业实际生产相结合的课程教学模式，建立理论教学与实际应用相结合的课程体系，还应该认真总结与分析以往的教学经验，结合学科科研成果，以建立一个体现优势与特色、符合行业培养需求的课程。20世纪80年代以来，随着我国经济形势的发展，高等学校的理论科研工作不断加强，但工程教育的实践性却越来越弱，高校教育与就业的不匹配问题越来越明显，引起了教育界的广泛重视。国内高校的教育工作者借鉴国外经验，提出“工程教育回归”的理念，重视工程教育的实践性本源，针对高等教育机构的工程类专业实施了工程教育认证。OBE理念是工程教育专业认证强调的三个核心理念之一[1]。燕山大学是一所具有传统机械优势的高校，近十年来在工程教育方面进行了持续不断的改革，取得了良好的效果[2]。借鉴我校在教学改革上的成果，我们开展了《板带轧机系统自动控制》的课程教学改革，对课程的教学计划、教学方法、考核方式等进行了探索。

一、基于OBE理念的课程能力目标

结合工程认证的OBE理念，修订了板带课程教学的具体目标（教学的产出，即计划培养的学生能力）。基于OBE工程教育认证的12条毕业能力要求及课程规划，修订的课程培养能力是：（1）使学生掌握板厚控制、板形控制的相关概念，熟悉相关控制方法，了解其基础理论；（2）使学生能够理解常见的厚度控制方法及模型、板形控制方法及模型，能将课本知识与专业知识结合运用于解决复杂工程问题；（3）使学生具备实验数据分析和解释的能力，能够结合专业知识和课程知识对复杂现场工程问题进行数据分析和综合，并得到有效结论。

课程能力目标的核心是让学生了解理论，学会运用，能对具体问题进行分析，能从复杂问题中提炼解决对象并进行分析，帮助学生形成正确的思维方法、研究方法，激发学生的创造性，提高学生的综合素质。

二、课程项目化设计与CDIO教学思路

在课程中，采用CDIO教学模式开展学生能力的培养。CDIO是工程教育模式改革的新思路[3]，充分体现了“做中学”思想，在高校教育中得到了广泛借鉴和应用。

1.项目化设计。在课程中设置板厚板形综合控制项目，设定的原则是：项目内容覆盖课程主要内容；项目题目以具体工况为背景；对项目实施不求全责备，根据学生完成项目过程中表现出的能力进行模糊评价。教学过程中，充分利用学科科研成果资源，从中提取教学案例，持续更新并注意课程案例的故事性，提高学生兴趣。在课堂上，以短课堂形式授课，关注3—5个关键词，将案例简化集中于课程知识点，辅助以小组形式讨论和知识总结的互动交流。结合各小组项目，提出知识点的案例实训要求，与所提取案例的成果相对照，加深知识理解。为避免产生过大的学习压力，项目随教学过程分段完成，分段渐进式配合教学进度，包括分阶段的作业（完成知识点考核与项目指导）、实验（完成知识点的应用与项目验证），通过这些贯穿教学过程的安排，逐步推进项目实施，课程过程中的能力考查也有了相对明确的判定依据。同时，在项目实施过程中，鼓励学生深入了解、充分调研与进行项目交流。

2.课程项目的执行。在课程的开始时期，就要根据学生名单划分小组。在整个教学的过程中，使学生以小组的形式开展学习、讨论、作业、实验和项目。课堂分散而小组凝聚。这种形式的确立，有助于加强学生的集体感，也使得整个教学过程中的学习活动的进行有了明显改善。形成小组后，每个小组自由选择互不相同的实际工况作为题目，并明确所选项目的总体要求及考核标准。教师以一个完整的项目案例贯穿于整个理论教学过程中，学生则带着自己项目中的问题去理解、思考教师所讲授的内容。对于已经提出的项目，教师不要急于分析或讲解，要让学生充分发挥其想象力和智慧，独立或几个人协同对提出的項目进行讨论、分析，然后就需要完成的项目提出问题。在提出的问题中，对于一些以前已经学过的问题，学生必须自己给出解决的方案；对于另外一些没有学过的内容，即在项目中隐含的新知识、新观点或新方法，要充分调动学生的积极性和创造性，发挥学生的集体智慧和力量，采取学生小组讨论等方式或方法，必要时教师给予适当的提示。这样既能使学生取长补短，共同进步，提高学习效率，又能促进学生间良好人际合作关系的发展，培养团队协作精神和对科学知识的勇于探索精神。教师根据学生在项目实施过程中所体现的课程知识点与学生解决问题的能力进行综合评判。通过这种安排，课程的知识传授形成三层次逐步推进的模式：第一种是传统的老师教给学生；第二种是老师教、学生学，学生运用知识进而解决问题；第三种则是学生学、老师教，即学生发现问题，主动学习。

三、课程考核与能力评价

课程考核是检验教学内容和质量的重要环节，结合OBE的能力培养观念，我们提出能力考核、全程考查的想法，以知识点运用为关注点，轻理论，重实践，轻课堂，重课外，将课程考核分布到整个教学环节中，特别是能力训练的环节。具体措施如下：

1.考核包括结课考试40%，实践考核（实验、项目）40%和平时考核（作业、考勤）20%。

2.结课考试中按照60—40的比例安排理论教学知识点考题和实践性知识考题。理论教学知识点考题侧重于认知概念，不过多要求理论深入。实践性知识考题来自于课程实验和项目的实施过程，重点考查学生能否进行问题分析和知识点运用。

3.通过学生在项目实施过程中的表现，完成对学生学习效果的判断，考查学生完成具体项目的能力，不再进行简单的数值量化评价，而是以“能不能做”、“做不做得了”等实践能力判断标准进行。基于项目与作业、实验的关联，能力考查贯穿于整个教学过程。同时根据这些信息在后续教学过程中，提供针对性的指导。

4.通过以上考核，我们可以在课程结束时得到明确的学生能力的培养达成度指标。目标能力1的达成度通过作业和结课考试综合考评；目标能力2的达成度通过作业、实验、项目和结课考试综合考评；目标能力3的达成度通过实验和项目综合考评。

四、效果与展望

通过教学改革，学生在课堂上的互动性明显增强，在实验中能形成明确自我思路的学生比例大大提高，实验的锻炼效果明显改善。同时，通过一体化的项目实训体系，促进了学生对理论知识的掌握，学生对课程项目的理解得到了加强，项目完成度的优良率相比往年有很大提高，学生能力得到了充分锻炼。对于本课程教学改革的推进，个人认为拟重点关注教学体系和教学内容方面，在总结已有经验的基础上，借鉴和学习其他课程建设的优秀成果，采取如下措施：

1.加强课程体系建设，加强与其他专业课程的联系，促进专业培养要求的一体化体系建设。

2.深刻理解OBE的能力培养理念，进一步挖掘课程项目，提高项目的设计质量。

3.继续加强课程教学与实际的联系，计划开展校外课堂、现场教学课堂的探索。

参考文献：

[1]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，（1）：27-37.

[2]曾达幸，李飞，侯雨雷，等.基于OBE工程教育理念的机械原理课程设计改革[J].教育教学论坛，2016，（21）：57-58.

[3]查建中.工程教育改革戰略“CDIO”与产学合作和国际化[J].中国大学教学，2008，（5）：16-19.

收稿日期：2016-11-28

作者简介：李明（1976-），男（汉族），湖北应城人，博士，教授，燕山大学，研究方向：轧制强变形；王东城（1981-），男（汉族）河北张家口人，博士，副教授，燕山大学，研究方向：板形控制；孙建亮（1981-），男（汉族），河北廊坊人，博士，副教授，燕山大学，研究方向：轧制动态建模。