文华学院机电学部 张新建

为落实学院“建设高水平应用型大学”，培养“具有现代创新创业能力和高度社会责任感的高素质应用型人才”的战略定位，机电学部近几年对社会需求进行了广泛的调查并进行了初步的实践。在此基础上，“以学生为中心，以学习成果为导向，不断持续改进”，深入开展项目式教学、翻转课堂教学等课程设计改革，取得了一定的实效。本文仅对其中工程实践创新课程设计做相关介绍，阐述设计原则和若干具体思路。

一、顶层设计

1、个性化教育理念指导

教育对象千差万别，学生个体差异很大，世界各国教育改革目前都在都倡导针对学生个体差异实施个性化教育，个性化教育(Individuality Education, IE)是现代教育的发展趋势，是社会发展的需要，是符合学生身心发展规律的教育方式^[1-3]。个性化教育面向每个不同个体的发展，强调良好个性潜能和优势的发掘与发展，主张培养个性素质全面和谐发展的人。

个性化教育是未来教育的发展方向，在进行课程设计时必须要把个性化教育作为其根本指导和基石。文华学院在刘献君教授带领下率先开展个性化教育，经过十余年的探索和实践过程中，形成了完整的“三九”个性化教育模式^[4]，如图1所示，取得了一定成效。笔者所在部门在个性化教育理念指导下，在工程实践类课程设计过程中，借鉴成果导向（OBE）模式和CDIO教学设计原则，努力探索如何为每一个学提供合适的教育。

图1 三九个性化教育模式

2、OBE模式

成果导向教育(Outcome based education，简称OBE）作为一种教育理念^[4]，于1981年由美国学者斯派蒂(Spady)等人提出后至今已形成了一套比较完整的理论体系和实施模式，并已成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念。1989年，美国联合英国、加拿大、 爱尔兰、澳大利亚、新西兰签订了《华盛顿协议》。根据《华盛顿协议》，签订该协议的国家或地区的本科学历的工程毕业生均应被其他签约国或地区视为已获得从事初级工程工作的资格。我国于2013年加入该协议成为预备成员，并于2016年成为正式成员。中国工程教育专业认证协会在教育部授权下，根据《华盛顿协议》建立了国际实质等效的工程教育认证体系，其根本目的也是为了提高我国高等工程教育的质量。

根据OBE理念，工程实践创新教育中需要在设计时至少要考虑以下关键问题^[4]：

（1）目标：我们想让学生取得的学习成果是什么？

（2）需求：我们为什么要让学生学习这些内容？

（3）过程：我们如何有效地帮助学生取得这些学习成果？

（4）评价：我们如何知道学生已经取得了这些学习成果？

（5）改进：我们如何保障学生有效的取得这些学习成果？

在OBE理念下，传统课堂教学设计与OBE课堂教学模式存在明显差异，区别如图2所示。显然，OBE课堂教学设计体现了个性化教育的差异性和针对性，以学生为中心，适合学生成长发展规律。

图2 传统课堂教学设计与OBE课堂教学模式区别

3、CDIO教学设计原则

CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate），是以实际项目工程为载体，将课程系统地、有机地结合起来融入项目设计中使学生主动、积极学习工程的方式来学习知识，提高实践能力，是实现OBE的最佳途径。CDIO是“做中学”和“项目式教育和学习（Project-based education and learning）的集中概括和抽象表达，体现了系统性、科学性和先进性的统一，代表了当代工程教育的发展趋势。

OBE是个性化教育的预期标准成果，CDIO是OBE的具体过程实施，将OBE与CDIO相结合，可以有助于培养学生工程应用和创新能力。OBE是一种“以学生为中心的”的人才培养模式，更是个性化教育理念下“为每个学生提供适合的教育”的人才培养目标导向，体现为学习者的学习要有一种预期的标准化的可测量的结果。

二、 OBE工程实践创新课程设计思路

在OBE理念下，工程实践的总目标是培养学生包括基础知识能力、专业知识及应用能力、个人素质、职业能力、人际交往能力等在内的综合能力，可概括为知识、能力、素质三个方面^[6]。在课程设计环节，需要将这些目标能力分解融入各个实践课程项目的教学目标，确保培养过程中帮助学生达到学习成果。课程设计的目的是使学生明白“为什么学”，反向设计，正向实施。OBE实践课程设计思路如图3所示。

图3 OBE实践课程框架设计思路

根据OBE课程设计思路，每一门课程都应根据专业培养目标、毕业要求和课程对应关系矩阵，从知识、能力和素质三个方面确定课程教学的知识目标、能力目标和素质目标。以工程实训实践课程《金属热处理》为例，其对应的课程知识、能力和素质的关联矩阵如表1所示。这种设计以学生为中心，更加强调知识的应用性和创新性，根据培养目标构建教学内容知识体系，知识体系支撑人才培养目标。

表1 《金属热处理》实践课程知识、能力和素质的实现矩阵表

三、CDIO项目式教学设计的实施

在以学生为中心的个性化教育理念下，教师是教学过程的引导者，学生是学习过程的主体，要吸引学生关注教学，主动参与，必须从一开始就要告诉学生明确的学习目标、课程体系关系，与我们未来的工作具有什么样的关联。在这个过程中，采用CDIO实施项目式教学设计最为有效。实施CDIO项目式教学一般分为四个部分（C、D、I、O）和三个阶段（课前任务布置、课中项目教学讨论和项目实施及答辩汇报、课后项目实施和拓展）。课程的教学设计最好结合学习通、雨课堂等在线教学平台，以学习通为例，借助这个平台很方便的实现CDIO个性化教学模块化设计，如图4所示。

图4 CDIO项目式教学设计

在课程构思(C)阶段，教师要根据OBE教学目标，进行需求分析，明确项目，确定教学完整设计方案、分解子任务。通过学习通平台发布学习任务或问题，提前推送给学生。为配合项目学习，教师可以提前录制或收集项目相关微课小视频模块，上传学习通供学生自学。教师也可根据项目教学需要，梳理教学单元，分离出讨论内容及讲授内容形成完整的课程构思设计体系。

在课程设计(D)阶段，主要是在课中完成课程项目教学开展的相关讨论及项目完成后的答辩点评等。在课中教学过程中，教师每一节课要进行项目动员，进行课程思政教育，同时做出整体课程项目思维导图，显示各个项目与对应课程知识关系。针对每一个小项目，设计对应的课程小项目思维导图。教学项目思维导图的设计旨在让学生在开始学习之前，让学生知道为什么学，学什么，怎么学。学生在课前了解了学习路径和学习效果后，相当于有了明确的学习方向。在具体教学过程中，利用学习通提供的多元化教学工具，根据提前设计好的问题，实现生生/师生互动。教师引导学生进行主题讨论，分组讨论。同时，借助学习通随机点人，抢答，投票，评分等方式营造紧张且具有竞争性的课堂氛围，抓住学生课堂注意力，促使高效学习，完成项目知识的学习。

在课程实现(I)阶段，主要是项目的方案实施讨论和实践阶段。可以借助软件Deform进行《金属热处理》的模拟操作，如加热炉的设置、添加介质、工艺程序设置等。通过模拟操作，可以提前了解热处理工艺的全过程，从加热、奥氏体化、淬火、回火到空冷等，能够在制造前检查、了解和修正潜在的问题或缺陷。在实操阶段，也可以直接对钢锯条通过加热炉加热，结合课程知识“四把火”进行观察和实验测试分析，并根据项目创意设计要求，完成项目创意设计。其他理论课程的实施情况类似，课中主要是实施中的问题讨论，而实施阶段主要放到了课后进行，如电力电子课程的开关电源设计等，这样就自然而然打通了第一课堂和第二课堂，形成了课程教学拓展。

在课程运作(O)阶段，主要为项目的答辩、互评、点评阶段。在该阶段教师组织各小组学生进行项目答辩和成果交流，并参照师生共同建立的评价标准，进行小组互评和老师点评。学生根据项目评价意见进行修改与完善，完成项目反思报告，梳理并回顾项目学习活动带来的收获与不足，开始下一阶段项目学习，直至完成整个课程教学过程。

四、总结

工程实践能力是应用型人才培养的关键，课程设计和教学组织实施实现应用型人才培养的重要途径，教育理念的认识和更新是高水平的课程设计和教学组织实施的核心，实践教学平台和实践教学体系的建设更是应用型人才培养的基础和支撑。这就要求我们，必须在对应的实践平台建设之初考虑实践创新课程目标与专业人才培养目标的知识、能力和素质的实现矩阵，建设对应的实践平台，实现人才培养目标、课程知识体系、课程项目教学、实践教学平台的层层递进融合，统一到高水平课程设计中，为最终实现一流应用型人才培养奠定坚实基础。

参考文献：

[1]刘献君.本科学生个性化教育体系探索[J].高等工程教育研究,2012(06):105-113.

[2]陈至立.大力提倡个性化教育[J].中国教育学刊,2011(10):3.

[3]顾明远.个性化教育与人才培养模式创新[J].中国教育学刊,2011(10):5-8.

[4]张男星,张炼,王新凤等.理解OBE:起源、核心与实践边界——兼议专业教育的范式转变[J].高等工程教育研究,2020(03):109-115.

[5]刘献君.个性化教育模式探索[J].高等教育研究,2020,41(01):1-8..

[6]孙福.基于OBE理念的在线虚拟训练项目设计[J].实验技术与管理,2021,38(03):210-213.