基于成果导向教育理念的应用型本科高校控制工程基础课程改革与实践

［摘 要］控制工程基础课程是机械类工程专业的一门重要的专业核心课程。文章针对控制工程基础课程的特点及当前一些应用型本科高校教学过程中存在的问题，将成果导向教育（OBE）理念运用到课程教学中，主要从课程目标设计、课程教学策略设计以及课程考核评价体系设计等方面进行改革探索。通过教学模式改革与实践提升高校应用型人才培养质量、激发学生的学习潜力、提高学生理论知识和实践能力水平，以期促进控制工程基础课程建设，提升教学效果，满足用人单位的岗位需求。

［关键词］成果导向教育；课程改革；控制工程基础；应用型本科高校

［中图分类号］G642.0 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）24-0048-09

成果导向教育（Outcome⁃Based Education，OBE）是指基于学习产出的教育模式，该模式强调教育是一种能力培养、能力锻炼的过程，是一种强调以学生为中心、以成果为导向和持续改进的教学理念[1]。该理念由美国学者威廉·G.斯派帝（William G. Spady）于1981年率先提出，最早应用于美国和澳大利亚的基础教育改革，之后便以惊人的速度获得了广泛重视和应用。斯派帝在《基于产出的教育模式：争议与答案》一书中，将OBE定义为“清晰地聚焦在组织教育系统，使之围绕确保学生获得在未来生活中取得实质性成功的经验”[2]。

OBE理念在1981年被正式提出，至今仍被认为是追求卓越教育的正确方向。OBE理念贯穿于工程教育认证标准的始终，得到了美国工程与技术认证委员会（Accreditation Board for Engineering and Technology， ABET）的全面接受。OBE理念的根本在于充分发挥学生学习的主观能动性，使学生积极主动地参与课堂学习，鼓励学生主动独立思考、获取知识，提高自主学习能力，培养创新和实践能力，加强学生在教学活动中的主体地位[3]。

我国对OBE的研究始于2003年，但直到2012年，我国学者有关OBE理念的研究才逐渐增多。部分研究者在开展以学习产出为质量标准的工程应用型人才培养时，将革新的理念作为重点，构建了工程应用型人才队伍的培养体系和良好的保障体系，从而实现了对工程应用型人才培养质量的有效监控[4-6]。

2016年6月，中国成为国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式成员，以成果导向教育理念引导工程教育改革具有现实意义[6]。

一、课程建设与OBE

教育部于2019年10月发布了《关于一流本科课程建设的实施意见》，其中明确提出，要确立学生中心、产出导向、持续改进的理念，提升课程的高阶性，突出课程的创新性，增加课程的挑战度[7]。淘汰“水课”、打造“金课”是当前本科教育改革的重要目标。

控制工程是处理自动控制系统各种工程实现问题的综合性工程技术。通过控制工程基础课程的学习，学生应能够掌握控制工程原理基础知识；能够针对具体控制系统建立合理的数学模型并进行求解和理论分析；能够运用数学、物理学和控制工程的基本原理，识别和判断复杂控制系统或自动化装置的关键环节和参数；能够根据控制系统性能指标要求，确定设计方案，进行参数计算，并对系统进行分析、仿真、优化和综合。该课程不但注重理论知识的教学，还强调动手能力的培养。

然而，该课程理论性非常强，存在较多的公式推导和复杂的数学计算。在课程学习过程中，学生普遍感觉难度大、理论抽象，部分学生甚至产生了畏惧心理，学习积极性受到打击。因此，以学生为中心，让学生自主参与到课堂中、产生学习控制工程的兴趣，是至关重要的。

（一）OBE与课程改革的关联

基于OBE理念的课程改革与实践能够满足新一轮工业革命和我国智能化发展战略的需求，弥补传统工程教育模式的培养缺陷，是提升应用型人才培养质量的有效途径，为“中国智造”培养优秀的工程技术人才。

课程教学大纲是以纲要形式对一门课程的教学活动作出规定的教学指导文件。它既是教师进行教学的主要依据，也是指导和评价学生学习的重要依据。因此，建立基于OBE实现“三挂钩”（即课程目标分别与教学内容和方法、课程考核方式和评分标准，以及毕业要求分解指标点挂钩）的教学大纲，成为以OBE推动高校课程改革的首要任务。

（二）OBE实施要点

1.明确学习成果

学习成果是表述清楚并且可以直接或间接测评的绩效指标，它既是OBE的起点，也是其终点，是充分考虑政府、学校、家庭与企业的具体要求而形成的。

2.构建课程教学体系

学习成果是学生能力结构的具体表现形式，而学习成果的产生，主要借助课程教学体系来实现。也就是说，课程教学体系是决定学生学习成果达成、实现学生能力培养的最重要、最关键的因素。课程教学体系的构建必须与学习成果相挂钩，教学体系中的每一门课程都对应某些能力的培养，也都以达成学习成果为目标。因此，学生完成课程教学体系的学习、取得相应的学习成果，就证明学生具备了相应的能力结构。

3.确定教学策略

OBE颠覆了传统的被动式教学策略，摒弃“车厢”式教学，强调教学的输出过程，将教学策略的重点放在学生身上，关注教学内容，注重采用研究型教学模式。在教学策略的制订过程中，需关注每一位学生的学习基础、学习目标、学习进程和学习轨迹，结合不同的教学要求，有针对性地确定个性化的教学策略，确保每位学生都能在学习中有所得，真正实现因材施教。

4.自我参照评价

传统教学模式中的教学内容、学习时间和学习方式已不再是OBE教学评价的核心内容，学习成果成为教学评价的焦点所在。教学评价采用多元化、阶梯式的评价标准，不强调学生之间的竞争，而是强调达成学习成果的内涵以及个体学习的进步。根据每位学生学习成果的达标程度，开展针对性评价，在明确掌握学生学习状态后，给予学生从“不熟练”到“完美”的不同评分等级的评价，为学校和教师教学改进提供参考。

5.逐级达到顶峰

OBE将学习进程划分成各个不同阶段，为每一阶段设定明确的学习目标。随着学习进程的推进，学习目标从最初的初级目标，上升到高级目标，最终达到顶峰目标。在这种模式中，不同学习能力的学生虽学习时间、学习途径、学习方式各不相同，但最终都会达到同一学习目标，从而真正实现个性化学习。

二、基于OBE理念的课程改革实践

控制工程基础课程是机械电子工程专业的一门专业基础课程，是传统的机械工程学科向以机、电、液相结合为主的现代机械工程学科升级跨越的主干支撑课程，也是后续专业课程的基础。该课程主要介绍控制系统的基本概念、控制系统的数学模型、控制系统的时域分析法、控制系统的复域分析法、控制系统的频域分析法和控制系统的综合与校正。通过学习该课程，学生可以掌握控制理论的基本原理和方法，学会分析机械和机电工程中关于信息传递、信息反馈及信息控制方面的内容，深入研究机械和机电系统的动态特性，学会以动态的观点看待机械系统，为学习机电传动控制、电气控制与PLC、机电一体化等课程奠定良好的基础。

在当前教学中，控制工程基础课程仍主要采用“教师讲授，学生记忆”这种传统的讲授式教学模式。这种教学模式难以培养学生的工科思维和实践技能，导致部分学生对专业知识的理解停留在理论层面。随着近年来新课改的推进，传统的讲授式教学模式越来越难以满足学生需求，教学模式改革和创新已迫在眉睫。教师需基于OBE理念，对教学模式进行改革，以学生为中心，基于学生的学习基础与目标进行教学内容分析和教学目标制定，通过单元及课时划分、教学媒体运用、教学形式和方法选择等，制定合适的教学策略（如图1所示）。

（一）基于OBE理念的课程目标设计

OBE在教育教学过程中贯彻人人都能成功的理念，也就是说，只要选择合适的方式并加以努力，每个学生都能取得学习上的成功。一切教学目标的制定、教学活动的实施和教学结果的评价，都应以预期学习产出为导向。教师不再以分数的高低评判学生，而是向每位学生提供适合其能力的学习机会，培养学生解决问题的核心能力，促使学生达成最终学习目标。

1.主要问题

课程目标设计存在的主要问题如下：

（1）从教师教学的角度，而不是从学生学习成果的角度来设计课程目标。

（2）课程目标生搬硬套指标点要求，脱离课程教学任务，导致考核无法体现学生学习成果，影响目标达成的有效性。

（3）课程目标笼统抽象，学生课程学习后的知识与能力发展预期不清晰，导致学生学习结果难以评价。

（4）重视即时目标，忽视长远目标。课程目标分为即时目标和长远目标，即时目标就是掌握课程知识、完成期末考核，长远目标就是培养学生将在课程中学到的知识应用于实际工程、解决工程实际问题的能力，但长远目标往往被忽视。

（5）课程目标设计思政元素少，难以发挥课程育人的特点，不能构建覆盖全面、内容多样、层次递进的课程体系，导致课程与思政元素之间的有机结合难以实现。

2.基本要求

课程目标设计基本要求如下：

（1）课程目标与毕业要求清晰对接。课程目标对应支撑毕业要求中的具体素质与能力要求。

（2）课程目标能体现学生的学习成果。课程目标应该清晰并准确地定义学生能够“做”些什么，描述出学生通过本课程学习活动应发展的关键能力和应做出的行为表现，是课程教学设计、实施与评价的根本遵循。

（3）课程目标能引导课程的教学与考核。课程目标决定课程内容选择与课程资源开发，引导课程教学方式方法选用、课程教学过程实施，引领课程考核内容、考核活动与方式，以及考核评价标准。

（4）课程目标与实际操作相融合。课程目标应与实践能力相挂钩，通过实验课促进学生对知识的深入了解。

3.课程目标及其对毕业要求观测点的支撑

OBE理念将专业培养目标与社会需求对接，将课程教学作为专业培养目标的实现途径。因此，了解社会需求是设立课程培养目标的前提。可通过走访企业，了解企业生产中相关专业就业岗位类型，分析就业岗位对应的专业知识、能力与素养要求；结合社会需求，对接工程教育认证标准，调整人才培养目标与毕业要求，全面着眼专业素养与综合素养，根据学生当前学习情况，统筹考虑，制定课程目标（见表1）。

（二）基于OBE理念的课程教学策略设计

1.教学内容设计

教学内容设计是指为了达到预期的课程目标，运用系统观点和方法，遵循教学过程的基本规律，对教学活动进行系统规划的过程。基于OBE理念的控制工程基础课程教学内容的设计见表2至表5。

基于OBE以学生为中心的理念，关心每一位学生的成长和学生的全面成长，在教学内容中增加思政元素，加强对学生的思想文化教育，关注学生身心健康发展，以帮助学生提升自身的综合素质、更好地适应就业市场。

学习成果既是OBE的终点，也是其起点。学习成果应表述清楚，便于在实施中测评，如理论教学内容2的设计中预期学习成果表述为“掌握线性系统微分方程和传递函数的求取……”。

2.教学方法与教学手段设计

（1）采用“粉笔+黑板”与多媒体教学相结合的教学手段。在黑板上设计并书写好板书，直观地展现出教学的框架结构，突出教学的重难点，有利于提高学生的概括能力，便于总结归纳和复习巩固，再配合例题的讲解及适当的思考题，保证讲课进度，关注学生的掌握程度和课堂的气氛。同时，利用多媒体给学生带来视觉和听觉的冲击，拓宽学生的知识面，激发学生的学习兴趣，使学生能够更加深入地理解课程内容。

（2）将传统的讲授式教学模式与案例教学、课堂讨论、网络教学等相结合，通过互动研究型教学，着力培养学生的理论素养，提升学生分析问题与解决问题的能力。学生需要开展课前预习，阅读教材相关部分和参考文献；在课上积极参与讨论互动；在课后按时完成教师布置的作业，积极进行教学交流。