基于OBE理念应用型本科院校“控制工程理论”课程的教学改革.pdf
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1、1842023 年 11 月上Agricultural Mechanization Synthetic Study农机化综合研究基于 OBE 理念应用型本科院校“控制工程理论”课程的教学改革*邱媛媛,贺少鹏,凤超,宋喜艳,王伟军,张鹏(新疆理工学院,新疆 阿克苏 843100)摘要:“控制工程理论”课程是机械工程专业的一门核心必修课程。在新工科建设的背景下,结合应用型本科院校人才培养方案和课程目标,基于OBE理念对“控制工程理论”课程教学改革进行研究。课题组探讨了课程特点与现存问题,并基于OBE“以学生为中心,以成果为导向”的理念开展课程教学设计,制订合理的课程考核方式。结果表明,利用OBE理
2、念开展“控制工程理论”课程教学改革,培养了学生的专业素质与能力,科学提升了教学的质量与效率,更好地实现了应用型本科院校专业人才培养目标和课程目标。关键词:“控制工程理论”;OBE教育理念;教学改革中图分类号:G712 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-3872.2023.21.0500 引言OBE(Outcome Based Education)理念作为成果导向教育理念,注重学生通过教育能够获得什么能力或成果,明确学习的目的和意义,帮助学生取得想要的能力或成果。我国作为国际本科工程学位互认协会 华盛顿协议 的正式成员,积极向国内各高校推广成果导向的教育模式,力求实
3、现国家本科教学质量的提高1。在新工科建设方案提出的背景下,OBE教育理念进一步为高校工科专业的工程人才培养和课程教学指明了方向,成为我国教育行业教学改革的重要指导理念2。OBE理念关键性内容包括三方面,以学生为中心、以成果为导向和以持续促发展,旨在培养学生的学习主观能动性、目标成果的获得感和持续终身学习的意识。随着社会科学技术的进步,自动控制技术得到迅速发展,并广泛应用于工农业生产、交通运输、国防事业、航天航空等各个领域3-4。“控制工程理论”是一门针对机械工程专业的专业基础课程,主要学习如何使用经典控制理论方法解决机械工程领域中广义系统的动力学问题。课题组将探讨应用型本科院校背景下基于OBE
4、理念的“控制工程理论”课程教学改革,分析“控制工程理论”课程特点及现存问题,提出基于OBE理念的课程教学设计和考核方式,探索课程成果导向的教学模式,以提升教学效果。1 课程特点与现存问题1.1 课程特点“控制工程理论”是高校针对机械专业开设的重要专业课程,具有理论性强、知识点难、综合性强的特点,主要介绍经典控制理论如何解决广义系统动力学问题5,可为后续开设专业课程的学习和工程实践应用打下基础。控制工程理论作为一种唯物辩证的方法论,注重研究机械工程系统中信息的传递、交互与反馈,要求学生掌握控制理论基本原理和方法,并能促进学生逻辑思维的启发和锻炼。“控制工程理论”课程具有理论性强、知识点难、综合性
5、强的特点,同时兼有课程设置学时少、课程内容多的情况6。课程涉及的基础课程较多,主要包括“高等数学”“复变函数”“理论力学”“电工电子技术”等。该课程需要学生具备较为扎实的基础课程知识,以轻松解决课程面对的问题,如进行数学公式推理与计算、分析控制系统建立数学模型、进行控制系统的性能分析等。课程学习内容明确且逻辑思路清晰,主要学习控制工程理论基础概念知识,以及控制系统的数学模型建立、时域分析、频域分析、稳定性分析和校正与设计等7,通过教学培养学生应对机械工程系统动力学问题的科学分析思维和解决问题的能力。1.2 课程现存问题1)课程理论性强,传统“满堂灌”教学模式教学效果差。“控制工程理论”课程知识
6、理论性强,综合性强,涉及多门课程知识,对于基础课程知识的掌握要求高。课程教学采用传统“满堂灌”教学模式,以理论知识为主,内容抽象且数学推导计算多,学生普遍学习兴趣不高,缺乏以学生为中心的本位思想,教学质量和学习效果均不理想。基金项目:新疆维吾尔自治区高校本科教育教学研究和改革项目(XJGXPTJG-20282)作者简介:邱媛媛(1992),女,浙江乐清人,硕士研究生,讲师,研究方向为机电检测与控制。通信作者:贺少鹏(1990),男,河南洛阳人,硕士研究生,助教,研究方向为机电检测与控制。2023 年 11 月上185Agricultural Mechanization Synthetic St
7、udy农机化综合研究2)课程内容多,但学时设置紧张。由于课程内容多且涉及多门基础课程知识,需要为相关基础课程知识进行答疑,增加了授课难度,导致教师难有时间精力将理论知识同工程实践相联系,未对学生进行必要的拓展和延伸。因此,培养的多数学生缺乏科学逻辑思维、创新思维、知识迁移能力、问题解决能力和终身学习意识,难以达到新工科人才培养的目标。3)学生存在个体差异,难以因材施教。传统的“满堂灌”教学方式和存在时滞性的书面作业均无法及时客观真实反映学生的个体差异,无法实现因材施教和个性化教学,导致更多学生失去课程的学习兴趣。2 基于OBE理念的课程教学设计2.1 基于OBE理念的课程教学目标OBE教育理念
8、注重以成果为导向,以学生为中心,以持续促发展,其教学目标可归纳为知识目标、能力目标和素质目标三方面8-9。立足于新工科建设对于工科专业人才培养的目标,紧密联系OBE教育理念,“控制工程理论”课程教学目标如表1所示。表1基于OBE理念的“控制工程理论”课程教学目标课程教学目标课程教学目标具体内容知识目标学习经典控制理论知识与方法,掌握机械工程控制理论的基本概念知识,包括控制系统的工作原理、分类、结构组成及系统性能评价指标等知识,理解和掌握控制系统的建模、时域分析、频域分析、稳定性分析和校正与设计等方法能力目标具备扎实的控制理论功底,初步具备独立应对机械工程领域控制系统问题、科学系统分析问题和解决
9、问题的能力,具备对控制系统进行分析与校正和运用现代仿真软件的能力,初步具有分析和解决实际机械系统控制问题的能力素质目标通过开展线上线下混合式教学,培养学生扎实工程理论、良好工程素养、较好创新思维,以及良好的团队合作能力、自我表达能力、终身学习意识、严谨科学态度,教育引导和激发学生科技强国的浓厚家国情怀和使命担当2.2 基于OBE理念的课程教学模式传统课程教学模式,采取“满堂灌”的方式,将理论知识传授于学生,忽略了专业人才培养方案中的毕业指标,即毕业生应达到的专业水平与能力。在新工科建设的大背景下,运用成果导向教育理念进行反向课程教学设计和正向课程教学实施,开展有效的教学成果评价和人才反馈调研,
10、以持续性改进人才培养质量10。为高质量实现基于OBE理念的课程教学目标,线上线下混合式教学模式应运而生9。基于OBE理念的“控制工程理论”课程线上线下混合式教学模式如图1所示。基于课程教学目标和线上线下混合式教学模式,教师需要在开课前做好网络教学资源建设,将教学资料高度完善,包括教案、授课计划、讲稿等,结合人才培养方案和课程教学目标梳理课程的教学内容,明确课程的重难点内容,可将教学内容的重点部分进行微课录制或者寻找合适的微课资源,建立课程的在线课外阅读资源库和课程思政库,为课程匹配合适的案例分析、讨论题以及习题等制作在线题库,实现课程教学资源信息化设计11。教师:及时发布线上任务线上教学课前预
11、习:微课学习视频、思考题、案例讨论题、阅读资料等课中学习:课中在线答题课后作业:思考题、案例讨论题、课外阅读资料线下教学课前预习:课前预习任务的点评,针对案例思考题、讨论题等进行小组讨论、教师总结课中学习:知识讲解,案例分析,小组讨论,教师归纳总结课后作业:思考题、案例讨论题、课外阅读资料学生:认真完成线上任务根据线上教学情况指导线下教学根据线下教学情况丰富线上教学学生:认真听讲,主动思考,积极讨论教师:讲授知识,联系实际,案例分析,归纳总结线上指导线下线下丰富线上图1基于OBE理念的线上线下混合式课程教学模式教师将借助网络平台提前发布课前预习任务,可安排课程学习委员协助教师开展督导工作,通过
12、QQ群通知学生及时开展预习任务,学生接收任务消息后认真开展预习任务。待预习任务结束后,教师及时查看平台反馈的学生课前预习的学习情况,重新梳理课程教学内容的重难点和教学组织设计,增设学生疑难问题的相关案例,以提高课程的教学效率并促进学生对课程知识的理解与掌握。在线下课程教学过程中,充分利用好现代教学工具,教师对课前预习情况进行点评,结合案例思考题和讨论题引导学生进行小组讨论,对学生讨论结果进行归纳总结并引入新课学习。教师结合工程实际案例讲授课程知识,可借助线上学习平台进行课上的习题测试,可组织学生开展相应小组讨论,学生应认真听讲、主动思考、积极讨论和理性总结。课程结束后,教师需要梳理本课教学内容
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