基于OBE理念的机械设计基础课程达成度评价方法与实践_胡小舟.pdf

收稿时间 2021-04-22基金项目 2020年中南大学教育教学改革研究项目“新工科项目视野下面向学科竞赛和创新训练的 机械原理课程设计 教学改革研究”（2020jy033-2）；2020年湖南省教育教学改革研究项目“先进制造创新人才培养实践教学体系构建”（HNJG-2020-0041）。作者简介 胡小舟（1981），男，湖南人，博士，副教授，研究方向：流体力学的工程应用。2022年11月November，2022University Education摘要 机械设计基础是大学工科专业的重要学科基础课程之一，能够显著提升学生的工程意识和培养学生的分析与解决问题能力。文章基于OBE理念，提出了包括课程目标达成度直接客观评价和间接主观评价的课程目标达成度评价方法；以地质专业2017级为例，介绍了课程目标达成情况评价的具体实施过程；以评价结果为基础，提出了后续教学的持续改进措施。关键词 OBE理念；机械设计基础；达成度评价；持续改进中图分类号 G642.3 文献标识码 A 文章编号 2095-3437（2022）11-0296-03工程教育认证的核心内涵是以学生为中心，构建产出导向（Outcome-Based Education，OBE）的人才培养体系，并强调合格评价和持续改进1。其毕业要求是对学生毕业时应该掌握的知识和能力的具体描述，反映了对工程专业毕业生知识、能力、素质的要求，是综合评价培养质量的准绳。工程教育认证要求专业将毕业要求的内涵观测点分解到各支撑课程，合理建立毕业要求和课程设置之间的对应关系。当这种对应关系建立好之后，课程目标的达成情况就决定了其所对应毕业要求的达成情况。因此，课程评价是毕业要求达成度评价的基础。工程教育认证要求，专业要建立两种内部评价机制，即教学过程质量监控机制和毕业要求达成情况评价机制2。教学过程质量监控机制的核心是在培养方案和教学大纲中建立面向产出的质量标准，即主要教学环节应建立与毕业要求相关联的质量标准。毕业要求达成情况评价机制的核心是定期评价专业人才培养的产出标准，即毕业要求的达成情况，而评价的基础数据来自支撑课程的质量评价3。综上所述，不管是教学过程质量监控还是毕业要求达成情况评价，其基本数据都来自课程的达成度评价4-5。因此，基于OBE理念，开展机械设计基础课程达成度评价具有重要意义。文章基于 OBE 理念，结合工程教育认证标准和要求，以笔者任教的地质专业2017级为例，介绍机械设计基础课程目标达成情况评价的具体实施过程，包括评价方法、达成情况分析等，并以评价结果为导向，对教学进行持续改进。一、机械设计基础课程目标机械设计基础是面向全校冶金工程、材料科学与工程等十几个工科专业开设的学科基础课程，对这些专业的毕业要求达成起着十分重要的作用。根据课程教学大纲，基于OBE理念的课程目标如下。课程目标1：掌握连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系等常用机构的结构、运动特性和机械动力学等基本知识，掌握齿轮、连接、带、链、轴、轴承等通用机械零件的工作原理、特点、选用等基本知识，能够运用常用机构和通用机械零件的相关知识表述相关工程问题。课程目标2：能运用常用机构和通用机械零件的基本科学原理，正确表达和分析与学生所在专业相关的机械工程问题，并获得有效结论。课程目标3：能够针对工程需求，运用常用机构和通用机械零件的相关知识，初步分析和设计基本机构、机械传动装置和简单机械，并能够在设计环节中体现一定创新意识，并考虑社会、环境等因素的影响。课程目标4：能够针对机械工程问题，综合运用所学的科学原理，掌握安全操作实验装置、正确采集和整理试验数据的方法。以上4个课程目标分别对应毕业要求1工程知识、毕业要求2问题分析、毕业要求3设计与开发解决方案、毕业要求4研究。二、机械设计基础课程目标达成度评价方法本课程的目标达成度评价采取基于直接客观评价和间接主观评价相结合的方式，从基于成绩的课程达成度定量计算评价和基于学习者体验的主观评价两个视角展开评价。其中，直接评价采用课程考核成绩分析法，通过直接观察或检验评价课程目标的达成情况；间接主观评价采用问卷调查法，针对课程目标达成情况面向全体上课学生开展调查，根据调查结果进行课程目标基于OBE理念的机械设计基础课程达成度评价方法与实践胡小舟中南大学机电工程学院，湖南长沙410083296University Education达成度间接主观评价。（一一）课程目标达成度直接客观评价法课程目标达成度直接客观评价法根据机械设计基础的教学大纲，各课程目标直接客观评价考核方式、对应分值及权重如表1所示。从表1可知，该课程考核分为平时成绩和期末考试成绩两大类，各占50%。平时成绩主要由课堂表现、平时作业及测验、实验成绩三个方面组成，分别占平时成绩的20%、60%和20%；期末考试成绩全部来源于期末闭卷考试成绩。考虑到各课程目标对应考核环节的重要性不一致，笔者分别对每个环节赋予不同权重，各环节权重之和为1。如课程目标1主要由课堂表现、平时作业及测验和期末闭卷考试考核构成，分别对应目标分值5分、12分、20分，三个环节权重分别为0.1、0.3和0.6。表1各课程目标直接客观评价考核方式和对应分值课程目标目标1目标2目标3目标4平时成绩课堂表现（10分）目标分值55权重0.10.15平时作业及测验（30分）目标分值1299权重0.30.250.5实验成绩（10分）目标分值10权重1期末考试闭卷考试成绩（50分）目标分值2020100权重0.60.60.5结课后，教师根据学生的课堂表现、平时作业及测验、实验成绩、闭卷考试等考核环节成绩，即可计算出课程目标直接客观达成度，各课程目标评价值的计算方法如表2所示。表2课程目标达成度直接客观评价值计算方法课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4平时成绩课堂表现平均得分A1B1平时作业及测验平均得分A2B2C2实验成绩平均得分D3期末考试闭卷考试成绩平均得分A4B4C4课程目标达成度直接客观评价值A1/5*0.1+A2/12*0.3+A4/20*0.6B1/5*0.15+B2/12*0.25+B4/20*0.6C2/12*0.5+C4/20*0.5D3/10（二二）课程目标达成度间接主观评价法课程目标达成度间接主观评价法针对该课程的4个课程目标，并通过对学生进行问卷调查，开展课程目标间接达成度评价。4个课程目标分别形成1个问题，每个问题有5个选项，分别为完全达成（F1）、达成（F2）、基本达成（F3）、基本没达成（F4）、完全没达成（F5），分别量化为分值5、4、3、2、1。根据每个学生的答题结果，采用加权平均计算得到课程目标的间接达成度分数，公式如下所示。课程目标达成情况间接主观评价值=（F15+F24+F33+F42+F51）/参与调查人数式（1）（三三）课程目标整体达成情况评价课程目标整体达成情况评价根据课程目标达成度直接客观评价法和课程目标达成度间接主观评价法分别计算出直接客观评价值和间接主观评价值，选择课程目标最小达成情况评价值作为该课程整体达成情况评价最终结果，即：课程目标达成度整体达成情况评价=min（课程目标达成度直接客观评价值，课程目标达成情况间接主观评价值）式（2）三、地质专业2017级机械设计基础课程目标达成情况分析以地质专业2017级学生20182019学年第二学期的机械设计基础课程为例，说明该课程目标整体达成情况评价实施情况。根据前文所述的机械设计基础课程目标达成度评价方法，以期末闭卷考试、测试及作业、课堂表现、实验等考核结果和问卷调查结果为基础，形成了地质专业2017级机械设计基础课程目标达成情况结果，如表3所示。1.课程目标间接达成度评价值均高于课程目标直接达成度评价值，显示学生的自我认知中，对课程目标达成的情况较为乐观，学生的自我肯定导致间接评价值与直接评价值存在一定偏差。2.课程目标2和课程目标3的达成度评价值相对较低。一方面，显示学生运用基本机械科学原理正确表达和分析与学生所在专业相关的机械工程问题的能力、初步分析及设计基本机构与机械传动装置和简单机械的能力有待提高，教师对学生分析和解决机械问题的能力培养仍需要进一步加强；另一方面，期末考试学生平均得分偏低，有些学生对考查分析和设计能力的应用性题目解答不是很好，提示教师应该对期末考试题目难度、题型等考核环节进行优化，以更好地反映学生的能力。3.课程目标1和课程目标4的达成度评价值相对较高。一方面，显示学生对于工程知识的掌握程度较好，能够运用常用机构和通用机械零件的相关知识表述相关工程问题；另一方面，学生对课程实验较感兴趣，能够较好地掌握安全操作实验装置、正确采集和整理实验数据的方法。总的来说，地质专业2017级学生20182019学年第二学期的机械设计基础的4个课程目标评价值分别为0.72、0.64、0.64、0.83，均大于该专业规定的0.6的目标值（如图1所示），说明学生达到了该课程的预期学习效果。四、持续改进根据工程教育认证要求，为了提高机械设计基础的教学质量，使其能更好地支撑所对应的毕业要求，学校在进行课程目标达成情况评价后，针对评价中发现的问题，应该提出相应的持续改进措施。仍以地质专业2017级机械设计基础课程为例，说明持续改进执行情况。2971.针对期末考试暴露出问题分析、设计与开发解决方案能力偏弱导致课程目标2和课程目标3达成度评价值相对较低的问题。首先，进行学情调查，分析学生的学习基础、学习兴趣及所在专业需求等，以此为基础，提出有针对性的解决方案。其次，引入“以问题为中心”的教学方法，结合知识点、专业需求等营造问题情境，激发学生自觉思考，形成“提出问题分析问题解决问题提出新问题”的良性循环，在此过程中提升学生运用机械知识进行问题分析和设计与开发解决方案的能力。此外，在每章的教学中有针对性地布置与分析问题和设计方案相关的测试与作业，让学生每次课都有机会得到相关训练。在课程主要内容讲授结束后，让学生以分组作业的形式完成集机械知识、设计与分析能力、个人素质等三位一体的大作业，使学生的知识、能力、素质都得到提升。2.针对课程目标1知识达成度较高的现状，分析发现是由于该目标在期末考试中的考核形式是填空题和选择题等客观题，不能很好地反映学生对该目标的达成程度。针对这些现状，可考虑在今后的课程考核中增加主观题、提升课堂回答问题和讨论等相关环节的权重，更好地对学生成绩进行区分。3.针对课程目标4研究达成度较高的问题，首先对实验内容和考核形式进行了分析，发现课程实验均为验证性实验且内容较为陈旧，其考核形式是以记录数据、重述实验过程为主的实验报告，无法较好地反映学生的研究水平。针对这些现状，可考虑淘汰内容陈旧的实验，增加与工程实际联系更为紧密的创造性实验。同时，优化实验的考核形式，引入创新意识、数据处理与分析能力等评价指标，真正提升学生的研究能力。五、结语机械设计基础是大学工科专业的重要学科基础课程，对提升学生工程意识、培养分析与解决问题能力、研究能力等方面都具有重要作用。根据工程认证教育要求，课程的达成度评价是进行教学过程质量监控和毕业要求达成情况评价的基本数据来源。本文根据机械设计基础的教学大纲和OBE理念，介绍了与毕业要求对应的课程目标，确立了课程目标达成度评价方法。以地质专业 2017 级学生 20182019 学年第二学期的课程为例，说明了课程目标整体达成情况评价实施情况，分析了其中存在的问题，并提出了相应地持续改进措施。在地质专业2018级学生20192020学年第二学期的课程中实施了上述持续改进措施，课程目标整体达成度分别为 0.8、0.67、0.68、0.84，相比 2019 年的 0.72、0.64、0.64、0.83有明显提升，说明课程目标达成度评价与持续改进措施行之有效，能够提升教学质量和学生能力。参考文献1 刘小勇，李荣丽，杨慧香，等.新工科背景下基于OBE理念的机械原理改革研究 J.机械设计，2020（S2）：23-26.2 纪仁杰，刘永红，李小朋，等.OBE理念下机械专业人才培养跟踪反馈机制的构建 J.高教学刊，2021（7）：160-164.3 王松庆，贺士晶，刘曙光，等.工程教育认证背景下建筑环境与能源应用工程专业毕业要求达成度评价研究 J.安徽建筑，2021（2）：123-125.4 贾惠芹，屈宸光，朱凯然，等.基于OBE理念的工程应用类课程目标达成度评价方法 J.大学教育，2020（12）：46-49.5 万里冰，齐红元.基于OBE理念的测控专业生产实习课程目标达成度评价 J.大学教育，2021（2）：68-70.责任编辑责任编辑：李香莲李香莲课程目标课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4考核环节课堂表现平时作业及测验期末考试课堂表现平时作业及测验期末考试平时作业及测验期末考试实验考核环节权重0.10.30.60.150.250.60.50.51该环节目标总分102440101840182020学生平均得分8.4819.319.688.4814.4720.7214.471417.71课程目标直接达成度结果0.720.640.640.83课程目标间接达成度结果0.810.770.760.84课程目标整体达成度结果0.720.640.640.83表3地质专业2017级机械设计基础课程目标达成情况目标值实际评价值课程目标4课程目标3课程目标2课程目标1图1课程目标评价值与目标值比较298