OBE工程教育下慧魚(yú)實(shí)驗(yàn)改革初探

1、OBE工程教育下慧魚(yú)實(shí)驗(yàn)改革初探摘要：針對(duì)目前已開(kāi)展的慧魚(yú)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題，以O(shè)BE工程教育模式為指導(dǎo)，重新整合設(shè)計(jì)了階梯式慧魚(yú)課程層次，并輔以成果為導(dǎo)向的多元化考核方式。發(fā)揮慧魚(yú)模型解決工程復(fù)雜問(wèn)題的潛能，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化修養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)精神的提升。關(guān)鍵詞：OBE；慧魚(yú)實(shí)驗(yàn)；改革一、引言慧魚(yú)模型是由德國(guó)發(fā)明家ArthurFischer博士在1964年從其專(zhuān)利“六面拼接體”的基礎(chǔ)上發(fā)明的。它是一個(gè)由機(jī)械構(gòu)件、電氣構(gòu)件、傳感器、氣動(dòng)構(gòu)件、電腦控制器及軟件等所組成的創(chuàng)新系統(tǒng)1。然而，我校引進(jìn)慧魚(yú)模型，最初是將其單純作為一種教具使用，給學(xué)生展示實(shí)物，依托慧魚(yú)模型進(jìn)行理論知識(shí)的傳授，既沒(méi)有調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程

2、的積極性和創(chuàng)造性，又沒(méi)有充分發(fā)揮慧魚(yú)模型解決復(fù)雜工程問(wèn)題的潛能。近年來(lái)，隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性得到了共識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革也持續(xù)進(jìn)行。基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式（Outcomes-basedEducation，縮寫(xiě)為OBE）最早出現(xiàn)于美國(guó)和澳大利亞的基礎(chǔ)教育改革2。這種教育模式拓展了我們的視野，嘗試將慧魚(yú)模型從單純的展示教具華麗轉(zhuǎn)變?yōu)椤绊?xiàng)目導(dǎo)向，學(xué)做一體”的教學(xué)載體。二、目前慧魚(yú)實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題分析OBE是以預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出為中心來(lái)組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)教育的結(jié)構(gòu)模式。實(shí)驗(yàn)教學(xué)正是詮釋該理念最直觀的環(huán)節(jié)。而目前，我?；埕~(yú)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式偏離了工程教育認(rèn)證以學(xué)生為中心的哲學(xué)理念，忽視了學(xué)生實(shí)踐操作技能的提高，實(shí)踐教

3、學(xué)流于形式，使其局限于傳統(tǒng)機(jī)械課程授課形式，因此在慧魚(yú)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有以下幾個(gè)方面需要改進(jìn)。1.開(kāi)展的慧魚(yú)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立性太強(qiáng)，幾個(gè)實(shí)驗(yàn)之間甚至于某個(gè)實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)相關(guān)性較弱，傳統(tǒng)的以“內(nèi)容為本”的教學(xué)方式也忽視了學(xué)生“學(xué)習(xí)結(jié)果”這一根本目標(biāo)，很難形成持續(xù)發(fā)展的質(zhì)量保證體系。2.現(xiàn)有的慧魚(yú)實(shí)驗(yàn)都是處在模仿組裝階段，無(wú)法將專(zhuān)業(yè)知識(shí)融入實(shí)驗(yàn)過(guò)程中從而學(xué)以致用，思維鍛煉受到限制。整個(gè)實(shí)驗(yàn)做完之后，學(xué)生對(duì)如何利用慧魚(yú)在解決復(fù)雜工程問(wèn)題上依然沒(méi)有清晰的認(rèn)識(shí)。3.考核評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的方式傳統(tǒng)單調(diào)，只關(guān)注了最后的結(jié)果，而沒(méi)有關(guān)注過(guò)程。這種考核方式看到的只是學(xué)生做出了什么，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)很有可能不是興趣，而是應(yīng)付考試

4、得到學(xué)分。三、基于OBE的慧魚(yú)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)OBE工程教育模式不限定教師采取什么樣的教育方法和教育內(nèi)容，只通過(guò)指定階段性的學(xué)習(xí)期望來(lái)為教師指明方向。為突破傳統(tǒng)教學(xué)方式的束縛，以達(dá)到OBE理念中對(duì)于學(xué)生的多方面的能力要求，如機(jī)械專(zhuān)業(yè)和交叉學(xué)科理論知識(shí)的運(yùn)用，統(tǒng)籌規(guī)劃和項(xiàng)目整體意識(shí)的形成，團(tuán)隊(duì)協(xié)作和管理，等等。表1對(duì)慧魚(yú)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了階梯式的課程層次設(shè)計(jì)。1.問(wèn)題為導(dǎo)向的基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?；埕~(yú)模型采用的是模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)化可擴(kuò)充，種類(lèi)多，同時(shí)也可反復(fù)拆裝，能夠逼真地表現(xiàn)機(jī)械構(gòu)件和實(shí)驗(yàn)原理?；A(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是要求學(xué)生通過(guò)對(duì)機(jī)械理論知識(shí)的充分掌握的基礎(chǔ)上，在學(xué)習(xí)了機(jī)械零件結(jié)構(gòu)和機(jī)械原理課程之后，結(jié)合機(jī)械原理課程

5、設(shè)計(jì)和金工實(shí)習(xí)，對(duì)慧魚(yú)的構(gòu)件有個(gè)初步的了解，通過(guò)動(dòng)手拆裝，按照慧魚(yú)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的步驟和標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程來(lái)制作慧魚(yú)機(jī)器人。在基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)階段，應(yīng)以學(xué)生掌握機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)為目標(biāo)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)以問(wèn)題為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，熟悉慧魚(yú)模型的構(gòu)建，留意學(xué)習(xí)過(guò)程中經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模板，擴(kuò)充知識(shí)，掌握橫向的知識(shí)應(yīng)用，使學(xué)生知道這些基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在實(shí)際工程應(yīng)用的場(chǎng)合。2.任務(wù)為導(dǎo)向的工程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。工程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是在基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開(kāi)展的，是對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)的運(yùn)用、發(fā)展和創(chuàng)新。在之前拆裝組合慧魚(yú)模型經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、程序和線路進(jìn)行改進(jìn)，使動(dòng)作更加連貫多樣。該階段強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在獨(dú)立完成的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生工程意

6、識(shí)和創(chuàng)新能力，將最新技術(shù)滲透到實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中，設(shè)計(jì)具有一定廣度和深度的工程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。以任務(wù)為導(dǎo)向，鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)合作，利用慧魚(yú)模型先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)理念，在開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，學(xué)生以討論組為單位，將所學(xué)知識(shí)交叉融合，用以解決復(fù)雜工程問(wèn)題。3.項(xiàng)目為導(dǎo)向的研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。項(xiàng)目為導(dǎo)向的慧魚(yú)實(shí)驗(yàn)是要求師生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通過(guò)共同完成一個(gè)項(xiàng)目方案進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生在一定時(shí)間范圍內(nèi)，自由組隊(duì)，制訂方案，確定時(shí)間結(jié)點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，最后由師生共同評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果。例如，教師確定的項(xiàng)目范圍，無(wú)任何題目要求限制。學(xué)生按三人一組，組成一個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。每個(gè)團(tuán)隊(duì)的成員根據(jù)自己的興趣和特長(zhǎng)，在某個(gè)項(xiàng)目中擔(dān)任不同的角色。基本功扎實(shí)，技能全面且能力突出的

7、可以擔(dān)任隊(duì)長(zhǎng)，負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施，其他兩位同學(xué)則分別負(fù)責(zé)軟件和硬件的設(shè)計(jì)。每一個(gè)環(huán)節(jié)完成，組員之間都可以交流討論，獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，也鼓勵(lì)每位成員踴躍擔(dān)當(dāng)隊(duì)長(zhǎng)，鍛煉自己。每一個(gè)項(xiàng)目階段完成之后，讓團(tuán)隊(duì)上臺(tái)展示自己的作品，和其他團(tuán)隊(duì)的作品比較，交流心得，取長(zhǎng)補(bǔ)短，不斷改進(jìn)。為突破傳統(tǒng)教學(xué)方式的束縛，將慧魚(yú)創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)以項(xiàng)目為載體，讓項(xiàng)目完成的全過(guò)程貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，使學(xué)生在“做中學(xué)、學(xué)中做”，提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)的迅速汲取能力，更培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。4.成果為導(dǎo)向的多元化考核方式。在OBE教育模式中，學(xué)生學(xué)到了什么和能否成功遠(yuǎn)比怎么學(xué)習(xí)和什么時(shí)候?qū)W習(xí)重要。評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)產(chǎn)出是OBE教育模式中非常重要的

8、環(huán)節(jié)，通過(guò)評(píng)價(jià)來(lái)了解學(xué)生掌握知識(shí)和能力的程度。表2是慧魚(yú)創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容。OBE模式以學(xué)生個(gè)人能力發(fā)展為核心，其評(píng)價(jià)關(guān)注的是自我比較，因此評(píng)價(jià)時(shí)不能設(shè)置各成績(jī)等級(jí)的比例，而是根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)明確給出每項(xiàng)評(píng)價(jià)內(nèi)容的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)每個(gè)學(xué)生的能力達(dá)成程度，給予從“不熟練”到“優(yōu)秀”的不同評(píng)價(jià)等級(jí)。允許“多次評(píng)價(jià)、先后達(dá)標(biāo)”，使評(píng)價(jià)體現(xiàn)學(xué)生發(fā)展的個(gè)體特性。四、結(jié)語(yǔ)在OBE工程教育背景下，教師將慧魚(yú)模型作為工程、項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐和基礎(chǔ)性研究的實(shí)驗(yàn)教具，指導(dǎo)學(xué)生搭建機(jī)械、氣動(dòng)、傳感器部件，并利用PLC、計(jì)算機(jī)借口或單片機(jī)接口進(jìn)行自動(dòng)控制，充分展現(xiàn)了慧魚(yú)模型展示科學(xué)原理和技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，將所學(xué)知識(shí)交叉融合，用于解決工程問(wèn)題。強(qiáng)調(diào)學(xué)