基于新工科及OBE的机械电子工程专业人才培养方案分析

张立勇　张华　赵军　张忍东　彭正

摘 要：人才培養方案是学生培养的根本性文件，起着重要的作用。本文针对新工科理念，结合专业认证中成果导向（OBE）及学生中心的理念，从毕业要求、课程设置、教学体系及实践等方面对机械电子工程专业人才培养方案进行了分析，并结合实际对课程体系进行改革和探索，给出了实践教学质量评价新模式，以期为培养出适应新时代要求的专业人才提供支撑，同时为解决新时代机械电子工程专业要培养什么样的人和如何培养的途径提供一些参考。

关键词：机械电子工程；人才培养方案；新工科；OBE理念

中图分类号：G642.0  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2023）11-0052-04

2016年以来，国家积极推进新工科建设，传统工科专业的教学模式已经不能满足社会经济高速发展对应用型高层次人才的发展需求。特别是地方应用型本科院校。OBE理念是在1981年由Spady率先提出的，首次开始反思教育的实用性以及教育成果的重要性。经过此后多年的发展，形成了比较完整的理论体系，至今仍被认为是追求卓越教育的正确方向。

1 现状分析

安徽科技学院机械电子工程专业作为安徽省省级特色专业，具有专业师资力量强、办学经验丰富、教学资源充裕等优势。但随着机械电子技术的快速发展，机械电子工程专业已成为融合自动化、机械工程、计算机科学与技术、微电子科技、控制工程、人工智能、高等数学与尖端物理等学科的前沿交叉学科。因此如何升级改造传统工科专业的教学模式，如何培养学生的工程实践创新能力，如何实现教学、培训、科研一体化实践平台以及科研成果的转化是目前急需解决的问题。本文试图通过基于OBE理念下的新思路对机械电子工程类专业实践教学体系存在的问题做对比，构建新的专业实践教学体系，从而能够培养出适应新工科建设需要的应用型高层次人才[1]。

2 融入新工科及OBE理念的培养方案修订

2.1 课程体系的修订

2.1.1 面向新工科整合教学内容，重构课程教学体系

新工科建设的要求给地方应用类大学的传统工科专业带来了全新的挑战，而实践教学又是培养具有创新精神、创业意识和创新创业能力的工程技术人才的重要环节，安徽科技学院机械工程学院对传统工科专业进行了转型、升级和改造。在学生学什么、如何评价学习效果以及考核方式等方面进行系统改革。许多重构课程具有鲜明的“侧重知识应用”的特征，主针对应用型本科人才培养，突出了“工程案例式教学”的特色，更加适合应用型本科高校的学生学习使用。如图1所示，在课程设置上，尽可能地与该专业的实践性人才需求相结合，突出该专业的特色；在教学过程中，我们重视理论联系实际，重视对学生的专业知识和实际操作能力的培养，重新安排了该课程的教学内容；以多目标多形式的考核取代单一科目的考核，以提高学生的综合素质，提高学生的创新能力。

现如今大中专院校正在使用的课本、所教学的要求重点掌握的技能和规范要求，存在学生进入职场时就已经被淘汰的情况。使用的教材中缺乏对智能制造行业领域所需要突破的新材料、新技术、新工艺、新规范的深度剖析和思考，使得学生很难掌握到现实工作中所需求的各项要求，从而导致毕业生很难满足企业的实际需求，空有文凭而没有实际能力。

以机械电子工程专业基础课“理论力学”为例，采用“工程案例式教学”。（1）教学方式工程化。通过翻转课堂的方式，充分发挥了学生在学习中的主体作用，通过分组的方式来解决实际的、复杂的工程问题，从而使他们能够熟练地将课程知识加以应用，并将其应用到其中，构建一个动态的知识使用网络，从而发展出一种科学的思考方式和合作能力。（2）评价方法工程化。加大对复杂工程问题应用题的分值，并通过对所学知识的运用和实际操作能力的考察，来提高学生对所学知识的运用水平。

2.1.2 整合实验与实践教学环节，实现项目驱动迭代式教学

我们必须充分认识到高质量教育的核心是人才培养的高质量，而高质量应用型人才培养的核心要素是专业实践教学体系。实践性是教育的本质属性，实践教育相较于理论教育在培养高水平应用型人才的领域有着更加有效、深远的作用。

在实验与实践中，迭代式教学是一种以持续反馈教学过程的活动为基础，对其进行分析和总结，从而持续地对教学方案进行修改，并反复实施的一种循环往复的改进过程，使得更多学生达成目标、部分学生达成更高目标、所有学生获得更大增量。

机械电子工程专业学生在大一、大二接受必修实践教学环节的训练，从大三到大四，逐渐向以课程设计为主导的实训模式转变，对机电一体化6周的课程设计，PLC课程设计、单片机课程设计以及生产实训等实训环节进行了整合。本课题以智能小车、无人机、3D打印等为主要内容，分别由智能制造企业的工程技术人员进行教学和指导。在进行递进更新式教学活动的具体实施时，老师们必须对有限的课程设计时间进行充分的利用，对教学过程进行深入的探讨，在持续的循环实践中，积极发掘在教学过程和学生学习过程中出现的问题，对教学计划进行修改，并进行持续的更新和反思，以期对学生有所裨益的更优培养方案。

2.1.3 专业课程升级改造

（1）根据新工科专业内涵及社会应用需求优化课程体系，打造专业特色

以国家级“一流专业”建设为导向，全面落实“以本为本、四个回归”，立德树人，把课程思政贯穿人才培养全过程。落实新工科建设，实施“六卓越一拔尖”计划2.0，进一步修订人才培养方案，着重提升专业内涵和质量，健全人才培养方案、课程评价和持续改进机制，打造一批一流本科课程。

（2）以工程教育专业认证为抓手，持续推进专业建设和改革

以工程教育专业认证为抓手，健全人才培养体系，建立毕业要求达成情况评价机制，建立课程质量的评价和持续改进机制。花费大量精力重构了2021版人才培养方案，与外校专家及企业专家深入沟通，重构课程体系，切实推动通专融合，培养学生德智体美劳全面发展的通才能力，培养学生实践操作及解决复杂工程问题的能力。

（3）创新教学方法，强化线上线下混合教学

改变当前课堂教学模式，倡导启发式、讨论式、参与式教学方法改革，借助现代教学工具，强化线上线下混合教学，提高学生主观能动性，提高教学效率。

（4）深入推进课程思政教学改革

为了达到立德树人的根本目的，需要强化非思政类课程中的思政内容。培养学生正确的人生观、社会观、价值观，最终导向社会主义核心价值观。

（5）大力推进“一型六化”，注重企业参与，强化实践能力

坚持以“产教融合、协同育人”为原则，创建课程内容、专业人才建设、教育教学模式与生产制造实际相互融合，强化和突出实践教学模式。对实践教学方法进行进一步的改革创新，了解和掌握企业标准与行业标准以及企业实际生产制造过程中的实际需求，全面探索机械电子工程专业人才培养新模式。提升专业技能人才的质量与素质，为智能制造的发展与突破输送更多的源动力。

2.1.4 基于OBE理念的混合式教学的修订

基于OBE理念并结合机械电子工程相关课程，从课程目标出发，以课程内容为主体，分析课程目标的达成途径，便于线上线下混合式教学实施[2-4]。在OBE理念的引导下，明确课程目标，我们希望学生达到什么样的学习结果、为什么要让学生得到这种结果、怎样才能有效地帮助学生实现上述目标、怎样才能了解到学生们的学习结果等。因此倡导启发式、讨论式、参与式教学方法改革，扩大小班化教学覆盖面，借助慕课、翻转课堂等现代教学模式，为学生自主学习提供更加丰富多样的教育资源，采取线上线下混合式教学激发学生的学习积极性、主动性、创造性。加强金课建设，深化信息技术与教学融合，深挖思政元素，实施课程提升计划。

OBE理念承认学生个体差异，避免以统一的标准衡量学生的学习过程，线上线下混合式教学提供了这一方式。通过阶段目标进度在达成途径的指引下持续促进学生达成最终课程目标。以学生个体的阶段评价为依据推进下一阶段的教学过程，并充分考虑不同阶段学习内容和不同水平学生的差异。因此学情分析是达成途径通往课程目标的重要依据，但传统方法手段单一，数据片面，无法真实反映个体差异。线上教学平台能够持续、多维度、动态化和个性化地分析学情，真实反映学生学习状态和目标达成情况。合理利用线上自主学习、线上讨论、线下课堂讲授、线下课堂答疑等多种手段能够持续改进教学过程，最终让学生达成课程目标。基于OBE理念的混合式教学框架如图2所示。

2.2 实践教学质量评价的修订

建立一套更科学、更合理的课程全过程、多样化的评价系统，在考试和评估系统中，融合了学生在线上线下各个环节的学习任务参与程度和完成度，让学生能够对各种活动进行实时的评估，评估的结果是可以追踪的，从而达到以学生为核心的闭环评价。毕业要求达成情况评价流程如图3所示。在对课程进行的评价中，过程性考试占40%，最终考试占60%，其中，过程性考试是线上进行的，也是线下进行的，其中，线上考试的分数所占的比例是20%，包括视频学习、作业、测试、讨论等。线下考试的分数是由课堂作业和大型作业两部分组成，在课堂中所占的比例是10%，包括出勤、课堂互动、完成作业等。

2.3 毕业基本要求修订

毕业基本要求是人才培养方案的主要内容，修订前的毕业要求对于学生解决复杂工程问题不够重视。结合区域经济发展需要以及本校“应用型人才”培养定位，同时调研了多家机电产品制造及设计企业，对毕业要求进行了修订。修订后的人才培养方案的毕业要求内容既体现了机械电子专业知识体系结构，工程知识、问题分析、设计/开发解决方案等，也給出了解决复杂工程问题的具体路径，工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、项目管理等，同时也注重个人和团队、沟通与交流及终身学习等人文素质的培养[5]。明确地方应用型本科院校机械电子工程专业“为谁培养人”的问题，以为党育人，为国育才为出发点，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人，掌握数学与自然科学基础知识，掌握机械、电子、控制、计算机等学科基础理论和专门知识，具备现代机电一体化技术应用能力，具备良好的学习能力、实践能力、创新能力，具有团队合作和创新意识，能够在机电行业及相关领域，特别是在材料成型装备集成控制等领域从事设计制造、技术开发、工程应用、工程管理、技术服务等工作，富有社会责任感、高尚的职业道德和创业精神的高素质应用型专门人才。

3 基于新工科及OBE理念人才培养方案的实施效果

通过对人才培养方案的优化和设计，专业课程更加贴合生产实际，学生能够独立或者以团队形式去解决复杂机械电子问题，并能在设计/开发解决方案时考虑对社会及环境的影响。同时学生具有更强的自我学习能力，根据MOOC学习平台数据显示，参与互动讨论的人数由2018级的200人次提升到了2019级的500人次；课程目标达成度由2018级的0.71提高到2019级的0.78；学生期末考试优良率由2018级的32%上升到2019级的43%；学生力学竞赛获奖率由2019年的25%上升到2020年的38%，近几年学生在中国“互联网+”大学生创新创业大赛也取得了显著进步。

本着立足皖北，面向安徽，服务长三角经济建设和社会发展的人才方案建设目标，通过对蚌埠玻璃工业设计研究院、凯盛科技股份有限公司等毕业生就业的企事业单位的调研反馈，得到的毕业生信息显示，学生理论知识牢靠，能够承担机电设备系统和部件的研究、设计、开发、操作和销售等工作任务，获得了用人单位的一致好评。

4 结语

在实施OBE教育理念的新工科建设过程中，还存在一些问题和需要优化之处。

（1）教学团队建设。教师需要持续更新教育理念，提升团队工程素养及信息化教学能力和水平，并深入地方企业开展科学研究协同创新、丰富工程案例，以求更好地科研反哺教学，更好地实施专业工程案例式教学。

（2）必须强化课程内容的建构。围绕高层次应用型人才培养需要，以OBE教学理念为基础，不断地优化教学设计和教学方法，使教学内容更符合专业培养目标，并在线上和线下的教学内容分配和教学活动设计上更科学。在教学过程中，要充分挖掘教学内容，做到教学内容的“浸润”。

（3）强化网络平台建设与评估。强化网络平台建设，丰富网络学习资源、网络学习活动，创建具有特色的教学活动资源。通过分析学生的线上学习过程和成果，来优化线上教学的设计，避免让学生只是简单地体验一下课程的形式。提高学生线上学习的效率，利用线上学习平台做到真学、真做、真参与，以保证他们的在线学习成果。不断改进线上+线下的多维度、多渠道的评价体系，给学生们提供不同深度、广度的个性化评价方法，使他们的学习积极性得到最大程度的激发，更加科学地体现出学生的学习成果。

（4）促进学科教学资源的共建与共享。要积极采取区域性校际合作方式，开展混合式教学，即在同一地区的不同大学间，将课程资源建设共享，使校际教师间协作教学、学生间协作学习，使优秀的教师与高质量的课程实现开放共享。

（5）进一步强化校企合作。企业对于新技术的发展和应用十分敏感，邀请企业多形式、深层次、全过程参与学生的培养。

参考文献：

〔1〕赵士银，周坚.OBE理念下应用型本科高校大学数学教学改革与实践研究——以线性代数为例[J].高教学刊，2021，7（05）：153-156.

〔2〕朱文龙，廖永新，何霆.新工科背景下基于OBE理念的混合式教学改革研究[J].中国教育信息化，2021，27（21）：88-91.

〔3〕邱振彬，严惠，陈熠道.新工科背景下立足“课、训、赛、岗”的四维校企共育人才路径探索与实践[J].科技风，2021，34（35）：127-129.

〔4〕邢利英，丁永光，石静.新工科背景下理论力学教学改革[J].南阳师范学院学报，2021，20（06）：70-73.

〔5〕高洪霞，丁春跃，李东，等.基于绿色纸基包装材料的轻化工程专业人才培养方案修订[J].包装工程，2020，41（S1）：137-139.