基于OBE的机电专业实践教学研究

［摘 要］ 针对新工科和产业升级优化对机械电子工程专业人才的新需求，在分析了实践教学存在的问题和改革必要性的基础上，构建了基于OBE理念的机械电子工程专业实践教学体系，突出学生的中心地位，积极对接经济发展需求，从实践教学内容、教学方法、师资队伍建设、评价体系等方面阐述了实践教学改革的路径。教学实施效果表明，该实践教学体系目标明确、课程设置合理，通过引导学生主动学习和思考，培养学生分析和解决复杂工程问题的综合能力，实现知识、能力、素质的全面提升，有效、持续地推进了机械电子工程专业人才培养质量和教学成效，为探索适应时代发展的实践教学改革提供了新思路。

［关键词］ OBE理念；实践教学；机械电子工程；工程实践；教学改革

［基金项目］ 2022年度广东省民办教育协会民办高校教育研究课题“‘新工科’背景下基于OBE的民办高校机械电子工程专业实践教学体系研究”（GMG2022011）

［作者简介］ 王 蕊（1982—），女，天津人，硕士，广州城市理工学院机械工程学院&机器人工程学院讲师，主要从事机电控制及自动化研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）21-0164-04 ［收稿日期］ 2022-12-21

引言

随着新一轮科技革命和产业变革的快速蓬勃发展，许多国家越来越重视以科技促进产业转型升级，我国也相继提出了“互联网+”“中国制造2025”“创新驱动发展”等一系列重大战略［1］。在这新一轮的国际竞争中，智能制造、大数据、人工智能、物联网、工业机器人等技术的应用，使得工程实践环境越来越复杂多变，因此迫切需要具有多学科知识、能解决复杂工程问题的创新型工程技术人才，这就对高校人才的培养提出了新的要求。2017年提出了新工科的概念，就是为了适应新经济发展的需要，建立与新经济结构相互支撑的人才培养体系［2］，实现新职业与传统学科跨界交叉融合，培养新的工程技术人才。机械电子工程专业融合了机械、电子、计算机和控制工程等多学科知识，是新工科的典型专业，其培养目标与新工科倡导的新理念契合。由于实践教学是培养学生创新实践能力和工程意识的重要环节，因此，改革机械电子工程专业的实践教学体系，对于提高人才培养质量显得尤为重要。

OBE（Outcome-based Education）是一种基于成果导向的教育理念，主张以学生预期学习成果为导向，反向设计教学实施过程和进行教学效果评价［3］。它已在欧美等多个国家和地区获得广泛应用，并取得了良好的教学效果和社会评价［4］。目前，OBE理念已在国内很多高校教学改革中得到推广，强调以学生为中心，注重学生应能达到的最终学习成果和具备的能力，适应当前经济发展和创新发展对应用型人才的需求，为提高人才培养质量提供了有效支撑。因此，探索一种基于OBE理念的机械电子工程专业实践教学模式，对于推进实践教学改革、提高人才培养质量具有重要的意义。

一、目前实践教学存在的问题

（一）实践教学内容不能满足社会需求

当前，智能制造、人工智能、工业互联网等技术蓬勃发展，但很多高校实践教学内容陈旧，缺乏学科前沿知识［5］，不能结合新工科、工程教育专业认证、课程思政等新时代要求对实践教学内容进行调整和改革，导致与市场人才需求的对接度较低，很难适应新产业对人才的新需求。

（二）实践教学没有突出学生的主体作用

实践教学对知识的综合应用不突出，缺乏对学生自主学习能力和解决问题能力的培养，让学生处于被动学习中，参与度不高。另外，教学内容是从大多数学生的需求出发，没有体现学生个性化的培养措施［6］，忽视了学生个体的差异性和能力目标的达成。

（三）实践教学缺乏系统性

实践教学缺乏明确的系统目标，没有整体合理地规划实践教学资源，各实践课程教学内容彼此独立，缺乏系统性和连贯性［7-8］，让学生很难把握课程之间的相互关系，也难以呈螺旋状上升，逐步培养学生的实践能力。

（四）实践教学师资队伍较薄弱

专任教师理论知识丰富，但部分教师参与科研项目的热情不高，缺乏工程实践经验，很难将新技术和工程实际问题引入教学环节中，不能符合理论联系实际的教学要求［9］。企业兼职教师实践经验丰富，但是理论知识掌握得不全面，教学时间也很难保证。

（五）实践教学评价方式单一

传统的实践教学注重对实践成果的考核，没有重视学生的整个学习过程，缺乏对学生自我认识和改进的引导，单一的评价方式很难准确地衡量实践教学是否达到了预期效果。

二、基于OBE理念的实践教学体系

（一）OBE实践教学体系的设计思路

围绕区域经济和行业发展要求，结合新工科和工程教育认证对工科学生的毕业要求，笔者确定了实践教学体系的培养目标及其与毕业要求指标点的支撑关系，以知识、能力、素质培养为核心，构建基于OBE的机械电子工程专业实践教学体系，并通过校内和校外两个途径全面评价学生的学习效果，以便持续改进和完善实践教学体系。

（二）实践教学内容体系

紧密围绕经济发展对人才的需求，根据学生学习过程和能力的形成规律，笔者重新梳理和规划了各实践课程的教学目标、内容及其相互之间的关系，将实践教学合理地划分为三个层次，由易到难，呈上升状态，逐步培养学生的创新实践能力，如图1所示。第一层是基础层，主要依托基础实验、金工实习、电子工艺实习、机械原理课程设计和机械设计课程设计引导学生掌握专业基础知识和基本技能，初步形成创新思维和创新意识。第二层是综合层，主要依托综合课程设计、专业训练项目，采用项目驱动方式，逐步培养学生对所学专业知识和技术的综合应用，以及开展系统分析和应用设计的能力。第三层是创新层，以毕业设计为主，依托校级、省级、国家级科技竞赛、大学生创新创业训练计划项目和教师科研项目，培养学生分析和解决复杂工程问题的能力，以及自主创新能力、团队协作沟通能力等。

从图1可以看出，实践教学内容按照“基础层—综合层—创新层”的路径，每层实践教学环节之间相互衔接，能力逐层递进培养，有效地增强了实践教学的系统性和整体性。

（三）实践教学方法的改革

1.以项目驱动方式开展教学。围绕课程核心培养目标，教师采用项目教学法将学生分成若干小组。在教师的指导下，学生从题目选定、市场调研、方案拟订、具体设计与实现到最后的汇报答辩等，均以团队形式共同完成，突出学生的主体作用，引导学生积极思考和参与。同时，考虑到学生的差异性，可以根据兴趣和自身情况自由选择项目内容，对实践能力强的学生提出更高的要求，使每个学生都能主动学习，在实践中提高综合能力。

整合“机械设计课程设计”“机电控制系统设计”和“工程能力综合训练”的教学内容，使其前后衔接，要求学生以小组的形式在三个学期内完成一个机电系统（产品）的结构设计、控制系统硬件设计、软件编程和系统装配与调试、设计项目实物化和工程化，培养学生的工程思维和对不同学科知识融会贯通的能力。

2.教学内容注重对接产业发展。为适应新产业对人才培养的新需求，理论教学新增机器人技术及应用、机器视觉和图像处理、工业机器人系统集成技术、物联网技术等内容，工业自动化技术强化训练实践教学增加基于工业机器人技术和智能制造技术的实训项目，并采用项目教学法进行分阶段教学。第一阶段完成机器人搬运、码垛、喷涂、装配等基础应用技能的训练，第二阶段完成基于自动化机器人分拣与姿态调整工作站、机器视觉检测平台、多工位柔性生产系统等教研级工业智能制造系统的训练项目，从认知能力到基础应用能力，再到面向模拟工业生产的综合创新能力，分层次逐步培养学生解决复杂工程实际问题的能力，实现高校教学和企业生产的无缝衔接。

3.依托学科竞赛和创新创业项目。在实践教学内容体系的“创新层”设置创新实践学分，制定学分认定文件，规定学生参与各类学科竞赛、创新创业训练项目、学术讲座以及发表论文、申请专利等，可以折算成创新实践学分。从新生入学教育开始，有计划地引导学生关注各类学科竞赛和科研项目，让学生通过以赛促学、以老带新的模式，利用课余时间在实验室进行项目研究并积极开展比赛，使学生对所学知识有更加系统化的认识和理解，极大地调动了专业学习的兴趣和热情，在享受科技创新带来的乐趣和成就感的同时，提升了综合素质和就业竞争力。

4.深化校企协同育人机制。应用型人才的培养主要是为了满足企业对人才的需求，因此要进一步深化校企合作协同育人［10］，让企业共同参与制订人才培养方案，共同商讨实践教学的培养目标和教学内容，增强人才培养的科学性和有效性。同时，聘请企业工程实践经验丰富的技术人员作为兼职教师，参与课程设计、生产实习、毕业设计等实践教学的指导工作，定期举办专业技术讲座，拉近校企的距离，让学生接触到企业生产实践过程中的实际问题，了解产业发展动态和对人才的需求，进而充分认识到掌握专业知识和创新实践能力对于个人未来职业发展的重要性，提高学生的能动性，在不断学习和实践中完善自我。

三、师资队伍的建设

（一）党建引领师德师风建设

党的二十大报告指出：“落实立德树人根本任务，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。”［11］目前，我国正处在产业转型升级阶段，急需有知识、有道德、有担当的工程技术人才［12］。教师肩负着为党育人、为国育才的光荣使命，教师的思想品德将直接影响学生道德情操的形成和发展，因此要以党建为引领，加强师德师风建设，提高教书育人的责任感和使命感，为课程思政源源不断地输送思想和内容，使学生在获取专业知识和能力的同时，实现素质品德的培养，在实践教学过程中培养家国情怀、科学思维和创新能力，支撑“具有人文社会科学素养、社会责任感和工程职业道德”的毕业要求指标。

（二）提高教师的科研和实践能力

教师的科研水平和实践能力关系到学生学习的成效和人才培养的质量。要提升教师的科研和实践能力，除了聘请企业技术人员参与实践教学外，还要引进高水平的专业人才，建立教师培训、交流、深造的发展机制，鼓励教师深入企业开展科研，做到产教研相融合。同时，改革教师的分类管理和考核标准，调动教师参与能力提升和科研的积极性。

四、构建多元化的实践教学评价体系

基于OBE的实践教学评价体系以学生发展为中心，注重将学生在实践过程中的表现和实践成果相平衡，从校内和校外两个途径全面评价学生的学习成效。校内评价主要是评价实践过程、对专业知识的理解和应用、实践能力的提升，同时要注重团队合作和个人贡献的均衡，评价体系由平时实践表现、实践作品质量、实践答辩、自评与互评等四部分组成，分别占比30%、30%、20%、20%，对学生的实践过程进行全面评价。校外评价即社会评价，通过对毕业五年左右的毕业生开展问卷调查或者召开座谈会，了解毕业生对岗位的适应度和其职业发展对高校教学的需求，通过实地走访或问卷调查的形式，了解毕业生的岗位胜任能力和企业对人才的需求。通过总结校内、校外评价结果发现了专业实践教学中存在的问题，并针对这些问题，修订了实践课程体系和教学内容，从而持续改进实践教学质量。

结语

新工科和经济转型升级对人才培养提出了新的要求。结合我校机械电子工程专业人才培养目标和办学特色，笔者构建了基于OBE理念的实践教学体系，增强了实践教学的科学性和有效性，培养了学生解决实际复杂工程问题的综合能力和创新实践能力，提高了人才培养质量，对进一步深化专业实践教学改革起到了良好的示范作用。

参考文献

［1］严寒冰，姚兰，秦东兴，等.面向智能制造的机电专业实践教学体系研究［J］.西南师范大学学报（自然科学版），2021，46（8）：124-131.

［2］李德毅，马楠.智能时代新工科：人工智能推动教育改革的实践［J］.高等工程教育研究，2017（5）：8-12.