李響

摘要：近年來我國高等教育領(lǐng)域出現(xiàn)了新工科建設(shè)、“互聯(lián)網(wǎng)+”以及工程教育認證等各種新浪潮。在這種新形式下，對工科教育中具有重要地位的《控制工程基礎(chǔ)》的教學(xué)改革迫在眉睫。本課題應(yīng)用OBE教學(xué)理念，對所在專業(yè)的該課程進行了改革實踐探討，通過調(diào)整教學(xué)過程中的教育理論、系統(tǒng)的教育結(jié)構(gòu)和特定的教學(xué)實踐方法，達到提升學(xué)生綜合能力的目的。

關(guān)鍵詞：OBE;教改;控制工程基礎(chǔ)

中圖分類號：G642.463 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-2177（2021）18-0071-02

0 引言

近年來，高等教育領(lǐng)域呈現(xiàn)出很多新形勢[1-2]，如新工科建設(shè)，“互聯(lián)網(wǎng)+”以及工程教育認證等。在我國，工程教育是近現(xiàn)代高等教育的重要組成部分，它是由專業(yè)認證機構(gòu)執(zhí)行，針對大學(xué)等機構(gòu)教育、教學(xué)過程中涉及的工程專業(yè)教育進行評價?！度A盛頓協(xié)議》是該領(lǐng)域中最為權(quán)威與普及的國際互認協(xié)議，我國于2016年加入此協(xié)議組織。該認證體系為工程技術(shù)專業(yè)人才畢業(yè)后從事實際工程工作提供了有力保證[3]。近20年來， “互聯(lián)網(wǎng)+”的相關(guān)概念與技術(shù)已經(jīng)深入到高等教育的各個環(huán)節(jié)之內(nèi)，對以前的教學(xué)組織形式產(chǎn)生了巨大沖擊與影響。聯(lián)合國教科文組織，早在五年前就表示說深遠的改變已經(jīng)在學(xué)習(xí)模式與知識來源等環(huán)節(jié)中發(fā)生?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”的浪潮正在漸漸改變高等教育的教學(xué)形式、使用教科書、教育模式、師生角色、院系各級分工及其他等多個環(huán)節(jié)，隨著技術(shù)與理念的發(fā)展，高等教育必然呈現(xiàn)新的格局[4]。四年以來，我國正在積極推進新工科的相關(guān)建設(shè)，非常多的大學(xué)參與了“復(fù)旦共識”和“北京指南”等協(xié)議組織，教育部也就此發(fā)布了多項指南與通知，這些都為高等教育強國建設(shè)提供了動力與基礎(chǔ)[5]。

除此之外，近兩年來，新冠病毒疫情的暴發(fā)，使得全球公共衛(wèi)生進入緊急狀態(tài)，嚴重影響人類生命健康，趨于常態(tài)化的疫情管控也對高等教育提出了新的困難與問題。

1 OBE教學(xué)理念

OBE（Outcomes-Based Education）即成果導(dǎo)向教育，也被稱為基于目標(biāo)的教育或基于成果的教育。它是近年來一種被普遍認可的教育理論。世界各地的教育系統(tǒng)已在多個層面采用了基于結(jié)果的方法[6-7]。澳大利亞和南非從1990年代到2000年代中期采用了OBE政策。1994年以來，美國已經(jīng)實施了OBE計劃。2005年，香港對其大學(xué)采取了基于結(jié)果的方法。歐盟已提議在其整個管轄區(qū)域內(nèi)將轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅爻晒慕逃龑?dǎo)向。華盛頓協(xié)議同意接受使用OBE方法獲得的本科工程學(xué)位。新西蘭與澳大利亞、日本、加拿大、我國的臺灣與香港地區(qū)、印度、愛爾蘭、韓國、俄羅斯、新加坡、南非、斯里蘭卡、土耳其、英國、巴基斯坦、中國和美國均已經(jīng)協(xié)議簽署實施OBE教育。該教育理論以目標(biāo)（結(jié)果）為基礎(chǔ)建立教育過程與教育系統(tǒng)中的每個部分。在教育整個過程結(jié)束時，參與教學(xué)活動的每個學(xué)生都應(yīng)該實現(xiàn)了此前設(shè)定的目標(biāo)。在OBE中沒有單一的，確定的教學(xué)或評估形式，恰恰相反相反，課程、機會和評估都應(yīng)該幫助學(xué)生實現(xiàn)指定的結(jié)果。教師在教學(xué)過程中的角色根據(jù)目標(biāo)或結(jié)果調(diào)整為講師、培訓(xùn)師、促進者和/或?qū)煛?/p>

OBE與傳統(tǒng)教育方法的主要區(qū)別在于它包含三個要素：教育理論、系統(tǒng)的教育結(jié)構(gòu)和特定的教學(xué)實踐方法[8]。它將整個教育系統(tǒng)組織起來，使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)體驗結(jié)束時成功完成被認為是必不可少的。在這個模型中，“結(jié)果”是核心概念，有時與術(shù)語“能力”“標(biāo)準(zhǔn)”“基準(zhǔn)”和“實現(xiàn)目標(biāo)”互換使用。OBE 還使用在實際工作場所正式和非正式采用的相同方法來實現(xiàn)結(jié)果。制定課程和成果時，它側(cè)重于以下技能：生活技能;基本技能;專業(yè)和職業(yè)技能;智力技能;人際關(guān)系和個人技能。

2 《控制工程基礎(chǔ)》的教學(xué)改革實踐

2.1 《控制工程基礎(chǔ)》課程概況

《控制工程基礎(chǔ)》是面向北京信息科技大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院光電系大三學(xué)生的必修課，此課程主要講述控制系統(tǒng)的基本概念、控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立的基本方法、線性系統(tǒng)的概念、微分方程數(shù)學(xué)模型、傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型、方框圖數(shù)學(xué)模型及其簡化、信號流圖及其簡化、頻率特性數(shù)學(xué)模型及特點、時間域分析方法、時間域性能指標(biāo)、頻率域分析方法、脈沖響應(yīng)函數(shù)概念、穩(wěn)定性分析、穩(wěn)態(tài)誤差分析和瞬態(tài)誤差分析及系統(tǒng)校正等內(nèi)容。

《控制工程基礎(chǔ)》利用Laplace變換等數(shù)學(xué)方法建立反饋系統(tǒng)的精細模型，通過時、頻域分析等方法來評價控制系統(tǒng)優(yōu)劣，并對系統(tǒng)進行校正。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，光電專業(yè)學(xué)生由于是非控制專業(yè)，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對薄弱，對概念感覺過于抽象，用數(shù)學(xué)理論描述的模型難以實現(xiàn)為具體系統(tǒng)。在實驗教學(xué)中，硬件實驗效果也存在一定問題。

2.2 基于OBE理念的教學(xué)探討

正是由于存在上述各種問題，本課題試圖以《控制工程基礎(chǔ)》為試點，通過將OBE成果導(dǎo)向教育模式應(yīng)用于課程的教學(xué)中，分析《控制工程基礎(chǔ)》課程中各教學(xué)環(huán)節(jié)和方法對學(xué)生能力形成的影響與作用，進行《控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容及方法改革，以期提高學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗與教學(xué)效果，對培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力，大大增強其畢業(yè)后對工作崗位的適應(yīng)能力。

縱觀內(nèi)外各高校的《控制工程基礎(chǔ)》的教學(xué)，往往更加偏重各個理論知識點的傳授，使得這門課程變成了由各個獨立的知識單元堆砌而成，缺少有機連接，更加不利于知識體系的建構(gòu)，本課題希望利用成果導(dǎo)向理論，在《控制工程基礎(chǔ)》課堂教學(xué)中，打破以往教學(xué)環(huán)節(jié)對各個知識點的刻意劃分，而以某一個典型系統(tǒng)為主線，將各個單元知識點進行有機連接構(gòu)建完整學(xué)科體系，在進行《控制工程基礎(chǔ)》的整體理論策劃時就利用連貫的知識結(jié)構(gòu)體系為基礎(chǔ)以避免之前的弊端，更加有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)與掌握。

結(jié)合OBE理念，在《控制工程基礎(chǔ)》實踐教學(xué)中應(yīng)深入理解“成果”的幾重意義：第一，成果不只局限于期末成績，我們課程教學(xué)組將其更寬泛地理解為為產(chǎn)出，即OBE理念為產(chǎn)出導(dǎo)向教育。第二，在我們的實踐教學(xué)改革實施過程中，明確考核指標(biāo)，成果包含著本學(xué)習(xí)成績、課程實驗、測評等教學(xué)環(huán)節(jié)中受教者表現(xiàn)出的思考與創(chuàng)新能力、社會適應(yīng)能力，結(jié)合教育工程專業(yè)認證的推動，我們甚至追蹤學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)情況，收入情況等綜合指標(biāo)，上述等指標(biāo)參數(shù)的綜合才是教學(xué)結(jié)果的真實評估。第三，學(xué)習(xí)成果的取得和衡量不是橫向比較，更多的是縱向比較，是反映個人完成某一個過程和步驟后取得的進步，這也與教育工程認證中的持續(xù)改進理念相契合。

按照OBE的成果導(dǎo)向理念，我們課程組在實踐教學(xué)嘗試推行加分鼓勵制度，增加預(yù)評估（pre-assessment）環(huán)節(jié)作為每堂課的導(dǎo)入（bridge），在知識點學(xué)習(xí)后再次進行評估，對比學(xué)習(xí)后的成績，對學(xué)生做出評價。假設(shè)學(xué)生在本知識點環(huán)節(jié)前知識儲備和各項能力為零，在進行了一定的學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)后即可以獲得一定的分數(shù)，各項分數(shù)不斷相加，獲得最終的成績。

同時，最后總評方式不再只局限于期末考試，大量增加隨堂測試，例如，每次課，利用五分鐘進行當(dāng)堂結(jié)果考評，或下課后，利用網(wǎng)絡(luò)課堂進行考評，計入最后期末總評。不但能對學(xué)生的情況有更好的了解，也可以更好的督促學(xué)生投入學(xué)習(xí)，而不是在考前一周進行突擊。

同時，針對疫情的爆發(fā)，要積極利用網(wǎng)絡(luò)資源，包括雨課堂，超星課堂等網(wǎng)絡(luò)授課手段，課后利用微信，qq等手段與學(xué)生緊密聯(lián)系，利用中國MOOC大學(xué)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源作為課堂教學(xué)的有益補充。

3 結(jié)論

由于幾年了的新形勢，基于OBE理念的《控制工程基礎(chǔ)》教學(xué)實踐在我校的實施已是迫在眉睫。以學(xué)生綜合能力提升的OBE教學(xué)是未來新工科專業(yè)建設(shè)的重要途徑，也是提升學(xué)生動手實踐能力的良好手段。本文在總結(jié)當(dāng)前自動控制原理實驗課存在問題的基礎(chǔ)上，以成果導(dǎo)向教育和學(xué)生能力提升為理念對《控制工程基礎(chǔ)》進行了教學(xué)實踐探討，能夠有效提高受教育群體的自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)造力，能夠有效幫助學(xué)生掌握課程知識點，提高學(xué)生的能力，培養(yǎng)更高質(zhì)量的綜合性人才。

參考文獻

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（責(zé)編：楊梅）