基于OBE理念的动车组设备课程教学改革与实践

［摘 要］为了适应国家新时代高校教育发展的趋势，文章提出在动车组设备课程教学中融入OBE理念，以学生为中心进行课程教学改革。根据企业对车辆工程专业本科生的能力需求，制定课程教学目标及其对应的毕业要求，通过开放式教学、翻转课堂等方式，提高学生学习的积极性和课堂的参与度。利用多元化的课程考核评价方式，提升学生的专业技能、团队意识和解决问题的能力，提高课程教学质量，为社会输送高质量人才。

［关键词］动车组设备；OBE；教学改革；考核评价

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）21-0055-03

引言

OBE（Outcome-Based Education）理念被称为产出导向式教育，是由美国学者William Spady提出的一种本科教育理念，倡导以学生为中心、以结果为导向和质量持续改进[1]。因其理念的实用性、先进性和科学性，OBE理念逐渐被美国、欧盟、加拿大等国家和地区接受，应用于国际专业标准制定和工程人才培养中，至今已形成了完整的理论体系[2]。在新工科和工程认证背景下，该理念逐渐被应用于我国高校工科教学改革[3]。与传统的教学模式相比，OBE理念不再以教师的教为重点，而是围绕特定的教育目标引导学生进行学习，通过提升学生学习的内驱动力来提高教学质量[4]。

动车组设备课程对于动车组方向本科生的专业理论知识学习和工程实践能力培养具有重要作用[5]。目前，该课程仍然以传统的灌输式、机械式教学模式为主，在一定程度上不能满足专业对课程的考核要求，也不能很好地适应新时代国家教育形势[6]。因此，需将OBE理念引入该课程教学改革中，采取逆向思维，以学生的最终学习成果为起点，反向对课程结构和体系进行设计，明确教学策略，对教学过程进行评价与考核，提高学生在课程中的参与度，促进课程教学目标的达成，保障课程教学质量。

一、课程特点及存在的问题

动车组设备课程是车辆工程专业动车组方向的一门专业基础课。该课程既有动车组辅助供电系统的理论性基础知识，又有针对具体型号动车组设计的电气设备等工程性知识，系统性地介绍了动车组辅助供电系统、动车组车内电气设备、动车组空调系统、动车组通信和网络控制系统四部分内容，是对不同型号动车组电气系统和关键设备的全面阐述，涉及机械、电气、通信、网络等多领域知识，具有多学科交叉融合、教学内容多、课时少等特点。目前，采用传统的动车组设备课程教学模式存在如下问题。

（一）理论与实践教学目标不统一

理论教学的目标是使学生理解有关原理和理论，掌握课程中的重要知识点，进而利用理论知识解决实际问题。实践教学的目标是为了有效补充理论教学，使学生对理论知识具有更深刻的认识。目前，动车组设备的课程实践教学环节主要通过VR技术，使学生了解动车组的运行和控制；通过展示变流器、变压器等实物，使学生认识电气系统的关键部件。然而，理论教学环节的电气系统从供电网取电后，进行交流和直流、单相和三相电压的复杂变化，动车组空调制冷剂在蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀之间的循环过程等，未能在实践教学环节进行充分演示，导致学生难以掌握不同概念的内在逻辑，无法通过实践课程有效巩固对理论知识的理解和掌握。实践教学不足以补充理论教学，且一般由不同的教师分别担任理论教学和实践教学工作，难以实现理论教学与实践教学目标的统一。

（二）教学方法单一

传统的教学方法采用教师讲授、学生听课的方式，学生上课时无法全身心地参与课堂教学。如该课程在讲述动车组辅助供电系统时，单相交流电通过牵引变流器变换为直流电，再经过辅助变流器变换为三相交流电，两个变流器的名词相近且工作原理和理论抽象复杂，考虑到不同型号动车组辅助供电系统结构的差异性，课堂上仅凭教师讲授这部分内容，学生一方面容易混淆相关的原理知识，另一方面比较难理解课堂内容，导致学生学习的压力增大，学习积极性降低，进而造成教学效果不佳。

（三）考核评价方式不合理

传统的考核评价方式包括平时考核和期末成绩两部分，平时考核（包含考勤情况、作业成绩、实验成绩等）占总成绩的30%，期末成绩占总成绩的70%。考核评价方式过于注重学生的考试成绩，追求班级学生成绩符合正态分布，对学生学习过程的评价较少。另外，传统的考核评价是单向的，缺乏学生有效及时的反馈，教师对教学内容和方法的改进相对滞后，难以实现以学生为中心。

二、基于OBE理念的课程教学改革

针对现有教学模式存在的问题，基于OBE理念，依据工程类专业的毕业要求，对动车组设备课程的教学目标、教学方式和教学评价体系进行反向设计，有机整合实践课程、课堂教学、期末考试和平时作业等教学环节，解决该课程理论和实践环节不统一、教学方法单一、考核评价方式不合理等问题，从而提高学生学习的主观能动性，锻炼学生的创新思维，培养学生解决复杂工程问题的能力，全面提高教学质量。

（一）教学目标设计

基于新工科、工程认证和企业对毕业生的要求，重新梳理动车组设备课程的内容和结构体系，修订课程教学大纲，确定支撑动车组设备课程毕业要求的4个指标点，梳理课程教学目标与毕业要求指标点的映射关系，使学生具备动车组设备理论和原理的基本知识，拥有对机电设备系统进行优化设计与分析计算的能力，为解决实际工程问题打下扎实的理论基础。根据OBE理念，制定细化后的课程教学目标及其毕业要求如表1所示。

（二）教学过程设计

1.通过融入课程思政，拓宽学生视野

将我国高速铁路的发展史融入动车组设备课程教学活动中，以铁路六次大提速为背景，介绍我国动车组的诞生；借助春秋战国时期“二桃杀三士”的故事，讲述高速铁路从学习模仿外国的先进技术，到拥有知识产权和自主设计的能力，直至能够制定行业标准和成为行业领导者的发展历程。通过课程思政，激发学生学习的兴趣，使学生了解动车组的机、电、液、光等先进技术。引导学生通过中国知网和外国电子期刊查阅动车组技术发展的最新动态，拓展知识面，培养学生查询资料、总结和思考的能力。指导教师向学生介绍其研究方向和内容，适当条件下邀请学生参与到相关的科研项目中，通过接触实际的工程问题，培养学生的科研素养。

2.通过翻转课堂，提高学生的课堂参与度

翻转课堂采取学生主讲，其余学生提问和讨论，最后由教师点评和补充的教学方式开展教学。在动车组辅助供电系统和动车组空调系统两个章节，将全班学生分为8个小组，每个小组4～5名学生。每个小组主讲一节内容，小组中的每位学生都要参与备课，做到分工明确，如制作PPT课件、课堂讲解和回答问题等。通过翻转课堂，进一步提高学生的课堂参与度，使学生对相关原理有更深入的理解，锻炼学生相互协作、解决问题的能力。

3.采用形式多样的实践教学方法，提高学生的实践能力

利用小长假和周末学生乘坐动车组返乡或旅游的机会，引导学生仔细观察动车组的照明系统、信息显示系统、空调系统等硬件设备，同时在不影响列车员工作任务的基础上，与列车员沟通交流，发现理论学习中容易忽视但在实际中比较关键的动车组设备问题，待返校后与同学和老师分享，并根据自身体会完成一次课外实践报告。这种实地调查研究的方式，可以进一步加深学生对动车组设备的理解和认知。此外，在实践教学过程中，让学生根据课程理论和原理进行实验方案设计，如辅助供电系统搭建、网络通信系统设计等，进一步提高学生的动手能力、工程实践能力、创新能力。

4.根据学生的意向工作单位，开展有目标的重点学习

我国主要有四家企业生产动车组，分别是青岛四方车辆股份有限公司、唐山机车车辆厂、南京浦镇车辆有限公司和长春轨道客车股份有限公司，各家公司生产的动车组型号各不相同，主要包括CRH1/2/3/5、CRH380A/B/C/D、复兴号等，为以后从事相关专业方向的工作打下坚实基础。学生可根据自己的意向工作单位，有针对性地重点学习相关型号的动车组，如学生选择去青岛四方车辆股份有限公司，则需要加强对CRH2、CRH380A等型号的列车设备的学习；如学生的意向工作单位是长春轨道客车股份有限公司，则需要掌握CRH5、CRH380C等型号列车的设备特点。

（三）教学考核评价优化

加强学生学习过程各环节的考核，多元化考核评价方式。在OBE理念的指导下，以结果为导向，全面评价学生的沟通能力、创新能力、团队协作能力、实践能力和理论知识掌握程度等，关注教学目标和毕业要求的达成度。动车组设备多元化的考核方式用于评价学生的课外实践报告、小组讨论和讲课、平时作业、实验和考试等方面情况，其中小组讨论和讲课成绩占总成绩的30%，平时作业、实验、课外实践报告成绩占总成绩的30%，期末考试成绩占总成绩的40%。通过多元化的考核评价，教师能够及时收到学生学习状况的反馈，快速调整教学方法，同时活跃了课堂气氛，提升了学生的参与度和积极性，贯彻了“以学生为中心”的教育思想。

三、教学改革效果

基于OBE理念的动车组设备课程教学改革取得了较好的实践效果。一是有效提升了课堂氛围，教师与学生、学生与学生之间在教学过程中能够进行充分的交流，学生学习的积极性和参与度进一步提高。二是形式多样的教学方式激发了学生的学习兴趣，进一步提高了学生的创新能力、团队协作能力、发现问题和解决工程实际问题的能力，增强了学生从事动车组专业方向工作的信心。三是学生的考试成绩明显提高。课题组于2022—2023年第2学期将未实施课程教学改革的班级和实施教学改革的班级的考试成绩进行对比，两个班级的学生人数都是50人，未实施教学改革的班级中，60分以下的学生占全班人数的2%，60～69分的学生占全班人数的18%，70～79分的学生占全班人数的20%，80～89分的学生占全班人数的46%，90～100分的学生占全班人数的14%。实施教学改革的班级中，考试成绩最低分高于70分，70～79分的学生占全班人数的20%，80～89分数的学生占全班人数的52%，90～100分的学生占全班人数的28%，大部分学生的分数在80分以上，整体成绩优于未实施教学改革的班级。结果表明，基于OBE理念的教学改革效果较好。

四、结语

教学实践表明，基于OBE理念的动车组设备课程教学改革，按照结果导向原则，丰富了课程内容，设计了多样的教学方式，激发了学生的学习兴趣，提高了学习的自主性，锻炼了学生的实践能力和解决问题的能力，为同类课程的教学改革提供了借鉴。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 吕俊燕，杨瑞青，陈福德.基于OBE理念的机械工程控制基础课程教学改革[J].汽车实用技术，2022，47（13）：138-141.

[2] 常清，李曰阳，成小飞，等.“机械设计”课程的OBE改革探讨[J].科技与创新，2021（15）：1-3.

[3] 夏小群，莫德云，朱慧霞，等.基于OBE教育理念的《机械学科教学论》课程教学改革与实践[J].创新创业理论研究与实践，2021，4（21）：156-159.

[4］ 陈天驰，邢邦圣，刘文艺，等.基于OBE教学模式的《数控原理与加工技术》课程教学改革与实践[J].教育现代化，2021，8（30）：71-74.

[5］ 刘堂红.《动车组技术》开放式课堂建设探讨[J].教育教学论坛，2017（13）：163-164.

[6］ 龙登燕.基于OBE理念的机械设计基础课程改革[J].农业工程与装备，2022，49（6）：56-57.

［责任编辑：黄紧德］

［收稿时间］2023-06-12

［基金项目］江苏省现代教育技术研究一般课题“专业知识与俄语语言深度融合的网络课程建设研究与实践”（2021-R-9158）；江苏省高校哲学社会科学研究项目“虚拟仿真实验环境中学习指标评价体系研究”（2021SJA1060）。

［作者简介］曹建斌（1986—），男，山西人，博士，讲师，研究方向为结构动态分析与状态检测。