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基于OBE教育理念的过程控制系统教学模式初探

作者:    来源:    发布时间:2020-5-17 9:35:22

基于OBE教育理念的过程控制系统教学模式初探

        摘要:自动化专业学生应该具有较强的理论基础和实践动手能力以满足社会职业能力的需要。以老师教授为主的传统教育模式下,学生对基础知识的掌握不扎实,对专业知识的理解不深入,实践动手能力不强。基于此,本文将利用OBE教育理论研究过程控制系统课程的教学模式,加强学生的专业理论水平和实践动手能力,从而适应社会发展的需求。

        关键词:OBE教育理念;过程控制系统;教学模式

        中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2018)09-0152-02

        一、OBE教育理念概述

        OBE(成果导向教育)是一种先进的教育理念,于1981年由William Spady等人提出。OBE的主要思想是以市场需求为导向,以学生的需求为出发点,制定出与学生能力相对应的毕业要求,构建与毕业要求相对应的课程体系结构、课程内容、教学方法及评价体系。通过一整套的教学模式,使学生能够达到市场所需要的能力指标。该教学方法强调以学生为中心,注重学生获得的能力与成果。基于OBE的教育模式与理念迅速得到了推广,对其相应的理论研究也得到了广泛关注。与传统教学模式相比,OBE教学理论的最大特点在于将课程内容为中心的课程结构转变为以学生实际需要为导向的课程机构体系。在传统的课程体系中,某一门课程对应于某一学科,课程的目的是系统全面地介绍本门学科的知识与内容。这种传统思想体系下,课堂教学是以教师为主导和中心,讲授成为主要的教学手段和方法,知识的学习成为主要的教学目的。但是随着科学技术的发展,科学理论与技术产业紧密结合,理论成果向实际技术转化,学生在学校学习的知识需要与实际工作岗位相匹配,学习的目的应该是学以致用。

        二、过程控制系统课程特点及存在的问题

        《过程控制系统》是高等学校工科专业自动化本科专业中培养学生过程控制工程设计能力和创新能力的一门主干技术基础课,是以自动控制原理、过程控制仪表与装置、过程工程原理等知识相结合的综合性应用学科,理论性和实践性都很强。过程控制系统的研究对象往往是具体生产流程中的锅炉、反应器、热交换器、蒸馏塔等大型设备。《过程控制系统》课程为本科生今后从事石油、化工、冶金、轻纺及其他流程工业企业生产过程自动化装置和系统的分析、设计和研发工作打下坚实的基础。目前,《过程控制系统》课程教学通常是从理论内容开始引入,再逐步延续到系统的应用,专业术语多,理论知识较复杂,学生有畏难情绪。教学内容比较分散且有部分理论知识与其他课程重复,学生在学习过程中不易抓住主线,思路不够清晰,不易提起学习兴趣,缺乏探究性和解决实际问题的主动性,导致学生后期一旦开始接触实际工程问题感到无从下手。目前课程的评价主要是学生的考试,考试成绩由平时成绩、实验成绩以及期末考试成绩组成。这是评定学生的成绩。这种评价方法被目前高校广泛采用且简单而有效。但是这种评价方式对于OBE课程教学显然是不够的,主要体现在评价主体比较单一,评价内容不够全面,没有将评价与教学目标等结合起来,而且评价是单向的,没有信息的反馈机制。成果是学生最终取得的学习结果,是学生通过某一阶段学习后其所能达到的能力。教学评价要考虑到每位学生都能熟练掌握内容为前提,为每位学生提供充足的学习机会,让学生能够在问题的思考和解答中锻炼自己、充实自己并完善自己的知识体系。目前的成果评估还不足以评价我们对学生要求的专业能力,在一定程度上挫伤了一部分认真学习的学生的积极性,不利于学生系统地掌握课程知识,阻碍了学生创新思维的培养与发展。评估学习成果不仅关乎到教育者与被教育者,也关乎到人才的需求与社会、与行业的互通。

        三、基于OBE的过程控制系统课程教学

        基于以上分析,本节将利用OBE教育理念研究以“学习成果产出”为导向的新型教学模式。具体方案如下图所示。

        1.成果导向的课程教学设计。首先,针对《过程控制系统》课程,根据我校本科生的培养目标和选修学生的专业培养目标、社会需求以及本门课程的基本规范来共同确定《过程控制系统》的课程目标。将《过程控制系统》课程的教学目标由“了解本学科基本概念、控制方法,通过案例研究了解如何确定控制方案和参数整定”修改为“面向工程实际应用,以解决石油、化工、冶金、轻纺及其他流程工业企业生产过程自动化装置和系统等领域中的实际问题为具体目标”。其次,围绕课程教学目标,建立课程知识模块。将知识内容调整为三级知识单元。第一级是知识模块,由八个缩减为六个,核心是复杂控制系统,全部学生必修;一个预备板块,介绍控制系统组成及特点,控制阀的气开/气闭类型的选择作为预备知识;两个介绍板块,简单控制系统及参数整定。第二级为板块内的不同知识群落。运用经典控制理论对控制系统进行分析。第三级为实践模块,结合课内12个学时的实验并随堂安排基于MATLAB软件的过程控制系统仿真实验。课下布置相关仿真实验作业,使学生在课下针对具体的工业控制问题进行仿真分析。在学期末布置综合设计大作业(根据情况可以安排为小组作业),考核学生对理论知识的掌握程度并考核其解决实际工程问题的能力和团队协作能力。

        2.构建成果评价体系。高校教学中,对于学生学习成果的评定是非常重要的环节。构建成果评价体系应遵循“以学生为中心”的原则,即评估的重点是学生通过这门课程学会了哪些知识,具备了何种技能,是否提高了专业素养等。对应课程各级预期成果指标进行核对,确定每位学生的各级指标达成度。实施有效的评价激励机制来提高学生的学习主动性和积极性。在成果评价的过程中,要使学生明确考核学习成果的目的不是为了分出优劣、胜负而是帮助学生发现、总结问题,能够使学生以更加积极、乐观的心态面对学习。在评价方法上,采用多元化的评价方法。即学习过程和考核成绩相结合、定性评价和定量评价相结合。同时突破以教师为主体的评价模式,使学生参与到成果评价之中。如在综合设计环节,布置小组作业,除教师参与评价成果外,各个小组之间可以进行互评。另外,成果评价过程中应充分考虑学生的平时表现、自身的进步情况、努力程度等使学生发现自身问题,有利于学生进一步能力的提高和激发学生学习的主动性。

        参考文献:

        [1]覃晶晶.基于OBE成果导向教育理念的给排水专业人才培养模式研究[J].教育教学论坛,2016,(34):157-158.

        [2]李擎,催家瑞,阎群,杨旭等.工程教育认证下自动化专业实践类课程改革[J].实验技术与管理,2016,33(12):225-228.

        [3]薛安克,孔亚广,等.过程控制[M].北京:高等教育出版社,2013.

        [4]施仁.自动化仪表与过程控制[M].北京:电子工业出版社,2003.

        [5]柴天佑.工业过程控制系统研究现状与发展方向[J].中国科学:信息科学,2016,46(8):1003-1015.

自动化专业学生应该具有较强的理论基础和实践动手能力以满足社会职业能力的需要。以老师教授为主的传统教育模式下,学生对基础知识的掌握不扎实,对专业知识的理解不深入,实践动手能力不强。基于此,本文将利用OBE教育理论研究过程控制系统课程的教学模式,加强学生的专业理论水平和实践动手能力,从而适应社会发展的需求。

        关键词:OBE教育理念;过程控制系统;教学模式

        中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2018)09-0152-02

        一、OBE教育理念概述

        OBE(成果导向教育)是一种先进的教育理念,于1981年由William Spady等人提出。OBE的主要思想是以市场需求为导向,以学生的需求为出发点,制定出与学生能力相对应的毕业要求,构建与毕业要求相对应的课程体系结构、课程内容、教学方法及评价体系。通过一整套的教学模式,使学生能够达到市场所需要的能力指标。该教学方法强调以学生为中心,注重学生获得的能力与成果。基于OBE的教育模式与理念迅速得到了推广,对其相应的理论研究也得到了广泛关注。与传统教学模式相比,OBE教学理论的最大特点在于将课程内容为中心的课程结构转变为以学生实际需要为导向的课程机构体系。在传统的课程体系中,某一门课程对应于某一学科,课程的目的是系统全面地介绍本门学科的知识与内容。这种传统思想体系下,课堂教学是以教师为主导和中心,讲授成为主要的教学手段和方法,知识的学习成为主要的教学目的。但是随着科学技术的发展,科学理论与技术产业紧密结合,理论成果向实际技术转化,学生在学校学习的知识需要与实际工作岗位相匹配,学习的目的应该是学以致用。

        二、过程控制系统课程特点及存在的问题

        《过程控制系统》是高等学校工科专业自动化本科专业中培养学生过程控制工程设计能力和创新能力的一门主干技术基础课,是以自动控制原理、过程控制仪表与装置、过程工程原理等知识相结合的综合性应用学科,理论性和实践性都很强。过程控制系统的研究对象往往是具体生产流程中的锅炉、反应器、热交换器、蒸馏塔等大型设备。《过程控制系统》课程为本科生今后从事石油、化工、冶金、轻纺及其他流程工业企业生产过程自动化装置和系统的分析、设计和研发工作打下坚实的基础。目前,《过程控制系统》课程教学通常是从理论内容开始引入,再逐步延续到系统的应用,专业术语多,理论知识较复杂,学生有畏难情绪。教学内容比较分散且有部分理论知识与其他课程重复,学生在学习过程中不易抓住主线,思路不够清晰,不易提起学习兴趣,缺乏探究性和解决实际问题的主动性,导致学生后期一旦开始接触实际工程问题感到无从下手。目前课程的评价主要是学生的考试,考试成绩由平时成绩、实验成绩以及期末考试成绩组成。这是评定学生的成绩。这种评价方法被目前高校广泛采用且简单而有效。但是这种评价方式对于OBE课程教学显然是不够的,主要体现在评价主体比较单一,评价内容不够全面,没有将评价与教学目标等结合起来,而且评价是单向的,没有信息的反馈机制。成果是学生最终取得的学习结果,是学生通过某一阶段学习后其所能达到的能力。教学评价要考虑到每位学生都能熟练掌握内容为前提,为每位学生提供充足的学习机会,让学生能够在问题的思考和解答中锻炼自己、充实自己并完善自己的知识体系。目前的成果评估还不足以评价我们对学生要求的专业能力,在一定程度上挫伤了一部分认真学习的学生的积极性,不利于学生系统地掌握课程知识,阻碍了学生创新思维的培养与发展。评估学习成果不仅关乎到教育者与被教育者,也关乎到人才的需求与社会、与行业的互通。

        三、基于OBE的过程控制系统课程教学

        基于以上分析,本节将利用OBE教育理念研究以“学习成果产出”为导向的新型教学模式。具体方案如下图所示。

        1.成果导向的课程教学设计。首先,针对《过程控制系统》课程,根据我校本科生的培养目标和选修学生的专业培养目标、社会需求以及本门课程的基本规范来共同确定《过程控制系统》的课程目标。将《过程控制系统》课程的教学目标由“了解本学科基本概念、控制方法,通过案例研究了解如何确定控制方案和参数整定”修改为“面向工程实际应用,以解决石油、化工、冶金、轻纺及其他流程工业企业生产过程自动化装置和系统等领域中的实际问题为具体目标”。其次,围绕课程教学目标,建立课程知识模块。将知识内容调整为三级知识单元。第一级是知识模块,由八个缩减为六个,核心是复杂控制系统,全部学生必修;一个预备板块,介绍控制系统组成及特点,控制阀的气开/气闭类型的选择作为预备知识;两个介绍板块,简单控制系统及参数整定。第二级为板块内的不同知识群落。运用经典控制理论对控制系统进行分析。第三级为实践模块,结合课内12个学时的实验并随堂安排基于MATLAB软件的过程控制系统仿真实验。课下布置相关仿真实验作业,使学生在课下针对具体的工业控制问题进行仿真分析。在学期末布置综合设计大作业(根据情况可以安排为小组作业),考核学生对理论知识的掌握程度并考核其解决实际工程问题的能力和团队协作能力。

        2.构建成果评价体系。高校教学中,对于学生学习成果的评定是非常重要的环节。构建成果评价体系应遵循“以学生为中心”的原则,即评估的重点是学生通过这门课程学会了哪些知识,具备了何种技能,是否提高了专业素养等。对应课程各级预期成果指标进行核对,确定每位学生的各级指标达成度。实施有效的评价激励机制来提高学生的学习主动性和积极性。在成果评价的过程中,要使学生明确考核学习成果的目的不是为了分出优劣、胜负而是帮助学生发现、总结问题,能够使学生以更加积极、乐观的心态面对学习。在评价方法上,采用多元化的评价方法。即学习过程和考核成绩相结合、定性评价和定量评价相结合。同时突破以教师为主体的评价模式,使学生参与到成果评价之中。如在综合设计环节,布置小组作业,除教师参与评价成果外,各个小组之间可以进行互评。另外,成果评价过程中应充分考虑学生的平时表现、自身的进步情况、努力程度等使学生发现自身问题,有利于学生进一步能力的提高和激发学生学习的主动性。

        参考文献:

        [1]覃晶晶.基于OBE成果导向教育理念的给排水专业人才培养模式研究[J].教育教学论坛,2016,(34):157-158.

        [2]李擎,催家瑞,阎群,杨旭等.工程教育认证下自动化专业实践类课程改革[J].实验技术与管理,2016,33(12):225-228.

        [3]薛安克,孔亚广,等.过程控制[M].北京:高等教育出版社,2013.

        [4]施仁.自动化仪表与过程控制[M].北京:电子工业出版社,2003.

        [5]柴天佑.工业过程控制系统研究现状与发展方向[J].中国科学:信息科学,2016,46(8):1003-1015.

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