基于OBE理念的系统工程课程教学模式改革与实践_彭月平.pdf

2023 年 18 期博 导 论 坛高 教 学 刊Journal of Higher Education基于 OBE 理念的系统工程课程教学模式改革与实践彭月平，李乐，张杰，董琳（武警工程大学 信息工程学院，西安 710086）产出导向教育（Outcome Based Education，OBE）是以人人都能学会为前提，以“学习者为中心、成果为导向”而进行设计的教育模式1；该模式以学习者为中心，以学习成果为导向，其教育过程中的每一个环节都是围绕最终目标，并且让每一个学习者在教育结束时都能实现这个目标；与传统教育模式相比，OBE 模式更容易让学习者获得成功，在培养学习者创新素养和能力方面更具有优势。系统工程课程在武警工程大学新编 指挥信息系统工程专业教学大纲 中被定位为专业背景模块中的大纲课程2，旨在培养学员系统观、大局观和体系作战素养，满足未来信息化作战需求和部队岗位要求，在专业体系建设中该课程处于重要地位，是指挥信息系统工程专业人才培养按纲施教的核心课程。系统工程涉及学科众多，内容相互交叉，其理论和方法涉及信息科学、系统科学、自然科学、社会科学，以及数学科学等众多学科领域，是一门集成度高、理论性深，以及实践性强的综合课程，具有“难教、难学、难考”等特点2。针对系统工程课程教学现状，结合近十年来教学实践经验和研究成果，以全面贯彻新时代军事教育方针为根本遵循和方向，以立德树人为根基，以解决系统工程课程教学过程“军味战味”不足问题为核心，以培养学员体系作战思维和实践创新能力为教学目标，突出实战化、基础性、创新性和探索性，对系统工程课程教学模式进行基于 OBE 理念的实战化改革和创新，探讨基于 OBE 理念的系统工程课程实战化教学改革的科学方法和可行措施。一系统工程课程教学现状剖析系统工程课程教学内容主要包括两部分：一是系统工程基本理论，主要包括系统及系统工程基本概念、系统工程方法论、系统工程理论基础，以及近代系统工程理论等内容；二是系统工程研究基本内容、技术及方法，主要包括系统模型、系统分析、系统预测、系统评价，以及系统可靠性分析等内容3。教学实施过程一般将理论教学和实践教学有机结合，在向学员传授系统理论知识的同时，重点培养学员的系统思维、创新能力，以及体系作战素养，通过近年来教学实践和调研分析，发现教学过程中既存在本课程特有的问题，表现在如下四个基金项目：武警工程大学教育教学基金项目“基于 OBE 教育理念的 系统工程 课程实战化教学改革研究”（WJJ202024）第一作者简介：彭月平（1974-），男，汉族，湖北红安人，博士，教授，博士研究生导师。研究方向为战场环境建模与仿真。摘要：产出导向教育（OBE）是近年来兴起的以“学习者为中心”的先进教育模式。该文针对系统工程课程教学存在“军味战味”不足等问题，按照“以战领教、为战教战”要求，对系统工程课程基于 OBE 理念的教学模式进行探讨和实践。在剖析系统工程课程教学现状的基础上，构建基于 OBE 的系统工程课程四阶闭环课程教学体系框架，并按照工作流程将教学过程科学划分为目标建立、教学实施、效果评估、改正提高四个阶段，最后对四个阶段的工作任务及相关内容进行分析和总结，为与军事结合不够紧密的相关课程进行实战化改革提供理论支撑和实践指导。关键词：产出导向教育；系统工程；实战化；教学内容；教育模式中图分类号：G642文献标志码：A文章编号：2096-000X（2023）18-0024-05Abstract:Output based education(OBE)is an advanced education model focused on learners rising in recent years.Theproblems such as the lack of military and actualization of combat related to the courseof System Engineerings teaching are analyzed.According to the actual demand of to lead teaching by war,to teach war for war,the teaching mode based on OBE is discussedand practiced in the paper.Based on the analysis of the current teaching situation of System Engineering,four-level closed-loopcurriculum teaching system framework of System Engineering based on OBE is built.According to the work flow,the teaching processis scientifically divided into four stages，and four stages are respectively goal establishment,teaching implementation,effect evaluationand correction and improvement.The work tasks and related contents of the four stages are analyzed and summarized.The paperprovides theoretical support and practical guidance for the practical reform of relevant courses with insufficient military integration.Keywords:OBE;System Engineering;actualization of combat;content of courses;educational modelDOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2023.18.00624-博 导 论 坛高 教 学 刊Journal of Higher Education2023 年 18 期方面。一是教学聚焦实战不够。院校教学必须全面贯彻新时代军事教育方针，向“备战打仗”聚焦转型。近年来，系统工程课程在教学过程中，紧跟时代步伐，围绕培养德才兼备的高素质专业化新型军事人才，尝试开展实战化教学相关的研究和实践，虽然取得一定研究成果，但仍存在课程教学目标实战化聚焦不够，操作性不强的问题；教学内容创新不足，缺乏军事理论新观点、部队建设新情况、实践教学新案例的问题；教学方法不新不活，考核方式不够科学的问题。二是教学重理论而轻实践。系统工程离不开实践，具有实践性和咨询性，教学过程中需要列举或讲解大量案例，这要求授课教员综合素质较高，需要具有全面的知识结构和丰富的实践经验。而系统工程课程传统教学偏重理论，部分教员将其当作专业基础理论课讲授，重点讲授数学模型、复杂算法，以及解题技巧和步骤上，使课程显得抽象深奥，而由于课时有限，对实际问题分析应用讲解不多，特别是结合现实问题和复杂系统，导致学员虽然解题熟练，但解决实际问题能力较弱。而学员对系统工程应用实践感到困惑，不能将系统工程思想、原理和方法与实际问题结合起来，通常为了应付考试，就死记硬背基本原理，而不重视系统工程在实践中的灵活应用。三是学员相关基础课程知识薄弱。系统工程课程内容涉及学科众多，应用实践要求定性与定量相结合，因此，需要运筹学、信息论，以及线性代数和数理统计等课程知识作为支撑，但部分学员对基础知识掌握不牢，特别是数学知识的不熟练，导致学习比较吃力，对相关模型和算法理解不透和掌握不好，影响了教学效率和效果。四是学员主动学习积极性欠缺。根据近年来教学实践，以及对学员调查接触发现，学员对系统工程课程第一感觉是抽象与深奥，而且与工科及应用结合紧密，属于工科类课程；部分学员还认为该课程与自己从事的部队基层带兵管理工作相距甚远，“军味战味”不浓，对系统工程在工作实践中的重要性认识不够，导致对系统工程的重视程度有限，学习积极性不高。此外，系统工程课程的基本理论比较枯燥，部分课程内容抽象难懂，或与哲学、运筹学等先行课程存在一定交叉，导致部分学员产生厌学情绪或上课走神。二基于OBE理念的系统工程课程教学模式改革OBE 作为一种以学习者学习成果为导向的教育理念，基本原理是“所有学习者均能成功”，在其基础上的教学体系关注的是最后的结果，认为教学设计和教学实施的目标是学习者通过教育过程最后所取得的学习成果。教育过程中的每一个环节都围绕最终一个目标，且让每一个学习者在活动结束时都能实现这个目标。针对系统工程课程教学现状，特别是教学过程“军味战味”不足的问题，本课题以全面贯彻新时代军事教育方针为根本遵循和方向，结合近年来教学实践经验，坚持学员主体地位，根据 OBE 理念强调“以产出为导向”的基本要求，以部队需求为基础，以学员为中心，由上而下进行课程体系设计，构建了基于 OBE 的系统工程课程四阶闭环课程教学体系框架，如图 1 所示。由图 1 可知，基于 OBE 的系统工程课程体系框架将教学过程按照流程分为目标建立、教学实施、效果评估和改正提高四个阶段，并形成一个动态闭环系统，通过不断发现问题、持续改进和解决问题，实现课程教学效果的动态提升。因此，基于 OBE 理念的系统工程课程体系建设与传统课程建设完全不同，传统课程体系建设以课程为导向，由下至上进行静态被动建设，而基于OBE 的系统工程课程体系建设以部队岗位需求为导向，根据岗位对学员的要求自上而下对课程教学体系进行设计，并根据学员学习效果对课程教学体系进行动态持续改进，这决定了系统工程课程教学体系设计应以学生发展为中心，并进行动态持续跟踪和改进提高，不断提升课程教学质量和效果。（一）目标建立阶段课程目标建立阶段主要任务是通过部队调研分析，了解确定部队发展需求和岗位需求，制定专业人才培养目标，并构建与专业人才培养目标相适应的课程教学目标模型。专业人才是为部队和作战服务的，必须满足部队要求，这是专业人才培养的首要目标，因此，应在充分调研部队对专业人才需求的基础上，制定适应部队需求和发展的专业人才培养目标，然后基于人才培养目标，确立课程教学目标。课程团队在调研部队需求的基础上，以新时代军事教育方针为根本遵循，以立德树人为根本，结合课程教学实践和调研分析，建立了以实战能力为导向（1 个导向），以系统思维和体系作战素养为基础（2 个基础），以体系作战条件下的联合指挥能力、统筹谋划能力、创新实践能力为核心（3 个核心），以基于OBE 理念的聚焦“备战打仗”课程教学目标重塑、“政技战融合”课程实战化教学内容重构、学员为主体教学方法创新、不同于唯分数论课程综合评价方式改革（4 个方面）的新型教学体系为支撑的“1-2-3-4”课程教学目标模型4。该模型力求把“教为战、研为战、学为战”的这条主线贯穿于教学全过程，及时把部队发展的“新动向、新要求、新应用”融入到实战化教学中，强化课程“军味战味”，培养学员系统思维和体系作战能力。25-2023 年 18 期博 导 论 坛高 教 学 刊Journal of Higher Education图1基于OBE的系统工程四阶闭环课程教学体系框架示意图（二）教学实施阶段教学实施阶段主要任务是围绕课程教学目标，对课程教学过程进行整体规划设计，确保教学过程按计划规范实施，实现教学预期目标。教学实施过程包括教学内容设置、教学方法确定，以及教学资源运用等主要教学环节和步骤。在教学内容方面，基于 OBE 理念，在教学内容设置中应坚持“教战结合、学用结合、科教结合”教学内容创新机制，适时根据教学内容需要，融合思政教育5，引入军事理论新观点、部队建设新情况和实践教学新案例，突出“军味战味”。一是优化内容框架。按照课程大纲和“政技战融合”要求，课程教学团队结合近年来教学实践经验，在充分研讨的基础上，针对课程教学存在问题和潜在优势，对课程内容进行科学重组重构，提出了“1-2-3-4-5”教学内容体系框架4，如图 2 所示。“1-2-3-4-5”内容体系框架描述如下：要把握好 1 条主线，即以钱学森院士关于系统工程重要论述贯穿整个教学内容，在教学过程中强化辩证唯物主义思想根基；要牢记住 2 个概念，即深刻把握系统和系统工程这 2 个核心概念的实质和内涵；要理解透 3 个理论基础，即要全面了解运筹学、控制论和信息论的 3 个理论基础的知识脉络，理解掌握好与课程相关的理论和方法；要掌握好 4 个方法论，即要熟练运用霍尔系统方法论、软系统方法论、综合集成法，以及物理-事理-人理系统方法论这 4 个方法论分析和解决实际（军事）问题，训练和培养系统思维能力；要学会 5 个领域的基本应用，即要深入了解系统模型、系统分析、系统预测、系统评价和系统可靠性这 5 个研究领域的相关理论方法，并能独立运用所学理论方法解决一些军事实际问题。“1-2-3-4-5”体系框架，坚持“政技战融合”理念根植于每个教学内容，贯穿于从理论到实践的整个教学活动过程，集中展示了系统工程课程内容从理论到实践，由浅入深、逐层递进的内在逻辑关系，为学员理解和掌握课程教学内容提供一体化的逻辑思维导图，便于学员从整体上理解和掌握课程核心概念和重点内容，也为教员组织课程教学提供总体思路和基本框架。二是重组内容要点。系统工程思想理论和方法在军事领域应用非常广泛，从古代的 孙子兵法、近代的“毛泽东军事思想”，到现代的“信息化作战”“智能化作战”“一体化作战”等新理论，无不应用和体现了系统工程的思想、理论和方法。在教学过程中应适时根据教学内容需要，融合军事理论新观点、部队建设新情况和实践教学新案例，重组教学内容要点，利用一些军事问题进行课堂引入，在增加课程的军事趣味性同时，引导学员提出解决问题的思路方法及相关理论，指导学员逐步解决所提出的问题，并进行分析总结，提升学员的独立解决问题的能力和素质。图2系统工程课程内容体系框架部队岗位需求专业人才培养目标课程教学目标模型目标建立阶段教学实施阶段改进提高阶段效果评估阶段调整与优化跟踪与考核教学资源教学方法教学内容1 条思想主线2 个基本概念3 个理论基础4 个方法论5 个应用领域辩证唯物主义钱学森系统工程论述政技战融合从理论到实践系统系统工程运筹学控制论信息论系统模型系统分析系统预测系统评价系统可靠性物理-事理-人理方法论霍尔方法论软系统方法论综合集成方法论26-博 导 论 坛高 教 学 刊Journal of Higher Education2023 年 18 期在教学方法方面，基于 OBE 理念，以学员为中心，借助现代信息技术，创新并实践“三会三习”“课堂翻转”“多元交流”等新兴教学方法6。教学实施过程中，组织教员开好课前准备会、课中交流会和课后总结会（三会），引导学员熟悉教学内容，帮助学员做好课前预习、课中学习，以及课后复习（三习），培养学员自学能力，以及综合运用所学理论知识解决部队实际问题的能力；授课前，基于军事任务牵引，要求学员通过在线课程、查阅资料等方式进行自主学习，共同研究解决教学过程中的重难点问题；授课中，教员由授课主体变为授课客体，由知识的讲授者转变为方法的传授者，学员由授课客体变为授课主体，由被动学习转换为主动学习，提高教员的沟通效率与教学效果；授课后学员分组自主规划学习内容，根据自身特点灵活选择学习方式，巩固拓展所学内容，教员则采用讲授法和协作法来满足学员的需要，促成他们的个性化学习，进一步提升教学质量和效果；针对教学过程的重难点问题，借助雨课堂等新兴交流媒介，将教员答疑时间从课内拓展至课外，答疑空间从线下拓展至线上，同时建立学员互助小组，提高了教学的灵活性和时效性。在教学资源方面，在利用军职在线、中国大学MOOC 课等在线资源的同时，结合系统工程实践性和咨询性的特点，按照实战应用要求，结合时代特征和部队需求，设计和引入大量具有实战化的的实践案例资源，提升课程的现实针对性和军事实践性，增强教学过程的趣味性。根据课程大纲要求，基于 OBE 理念，按照“从方法到应用”的基本思路，精选课程教学重点来设计组织实践案例资源，并依据“系统模型软件实践原理方法实战化应用”三个层次模块进行编排，在强化课程重点内容的同时，突出“军味战味”，同时兼顾先进性、新颖性和趣味性。通过刺激性运动蹦极跳系统设计、火炮指挥系统设计、新型武器装备系统技术经济分析和毕业学员分配选岗综合评价等案例资源，要求学员掌握系统工程理论方法在军事领域应用的基本步骤和技术技巧，并会利用所学理论知识解决实际军事问题，强化学员独立思考的问题意识，培养他们的刚毅性格和勇敢精神，以及实践创新能力，同时有助于营造生动活泼的课堂气氛，提升教学过程的趣味性和感染力。（三）效果评估阶段效果评估阶段主要任务对整个教学过程进行实时跟踪，并对学员的学习效果进行评价，主要包括教学质量评估和课程考核等主要环节。教学质量评估是对教员的教学内容、教学方法、教学态度等要素，通过问卷调查方式，对教员的教学质量进行打分，教学质量评估是促进教员提高教学水平，达成教学目标的重要环节。在大学各级机关组织和配合下，本课程在教学过程中，每学期组织学员对课程教学质量进行打分评教，将评教结果及时反馈给任课教员，确保教员教学质量的实时改进和提升；同时大学、学院和教研室安排督导专家和各级领导随时进入课堂进行听课和检查，并对教学过程中的不足之处提出建议，督促任课教员提升教学质量。课程考核是对整个教学活动中学员的学习效果进行评价，是教学效果评估的重点；课程考核结果是衡量教学目标是否达成的重要依据，也是促进教学内容、教学方式改革的重要因素。优秀的课程考核体系能够对学员起到激励作用，促进学员学习目标的达成。根据 OBE 理念，以实战应用为标准，课程团队对系统工程课程考核体系进行了改革和实践6。课程教学包括课堂教学、实验和调研等实践环节、课程作业、课程考核，以及学员表现等构成了完备的课程学习体系。系统工程课程考核改变以往仅靠单一卷面成绩决定学员课程成绩的单一评价模式，融合了OBE 理念和特点，重视教学过程的整体表现和全方位考评，增加对学员系统思维、体系作战素养，以及综合应用创新能力考查的比重；采用平时表现（课堂表现、讨论交流、完成作业情况等）、实验成绩，以及期末考试相结合的考核方式来评价教学效果，并分别占课程总成绩的20%、10%和 70%。平时表现主要考察在课程教学过程中学员的整体学习情况，对于课堂回答问题积极、讨论时踊跃发言，以及作业完成好的学员可适当加分；实验成绩是根据学员完成每次实验情况和效果进行评价打分得出；期末考试采用试题库出题方式，以闭卷笔试形式进行，主要考查学员对系统工程基本理论和方法的掌握情况，以及灵活运用系统工程理论和方法解决实际军事问题的能力。（四）改进提高阶段改进提高阶段主要任务是在教学过程中，通过对教学活动及效果进行评估和分析，加强教学管理，不断改进教学过程中出现的问题，持续提升教学质量和整体效果。在系统工程课程教学过程中，持续改进的动力源泉来源于两个方面：一是学员、领导和督导专家对教员的教学评价结果，将评价结果与教员的年度教学能力等级评定挂钩，并突出以学员为中心的教育理念；二是课程考核结果的分析，包括学员平时表现、实验课学员参与情况、作业完成质量、试卷题目质量分析，以及学员整体成绩分布和学员卷面成绩分析等，授课教员通过分析，可以从整体上了解学员的学习效果，以及对相关知识点的掌握程度，找到本次课程教学存在的问题和不足，从（下转31页）27-博 导 论 坛高 教 学 刊Journal of Higher Education2023 年 18 期而制定后需课程教学过程中的改进方法措施，提升课程教学效果。三实施效果OBE 作为近年来兴起的以“学习者为中心”的先进教育模式，为系统工程等非军事类课程实战化教学改革，特别是如何以学员为中心，化解课程难度等现实问题提供了一种全新的思路，具有较强的实践价值。本文所提出的基于 OBE 理念的教学改革模式在武警工程大学指挥信息系统工程专业系统工程课程相关教学班进行了实践应用，取得了预期教学效果。一是学员课程成绩明显提升，平均成绩达到 83 分以上；二是学员系统思想得到升华，体系作战素养和实战化素质明显提升，具备“用系统观点分析问题，用工程方法解决问题”的基础能力，为后续专业课学习和岗位任职打下坚实的基础；三是学员实践创新能力得到加强，具有独立运用所学理论方法解决实际问题的综合能力，6 名学员参加 2020年全军军事建模比赛获得二等奖和三等奖，10 余名学员在 2021 年毕业设计中所选题目与系统工程密切相关，并能熟练运用所学系统工程理论方法分析解决所遇到的问题，其中多名学员的毕业设计论文在答辩时被评为优秀论文。参考文献：1 成卓韦，等.OBE 理念下“3-3-3”融合 56 的新型培养模式J.浙江工业大学学报（社会科学版），2016，15（4）：452-46.2 彭月平，董琳，张杰.“系统工程”课程教学模式改革与创新研究J.武警工程大学学报，2018，34（5）：61-63.3 孙东川，林福永，孙凯，等.系统工程引论M.4 版，北京：清华大学出版社，2019：11.4 彭月平，李乐，董琳.“系统工程”课程教学内容实战化改革与创新J.武警工程大学学报，2020，36（1）：65-68.5 刘媛华.系统工程课程思政教学实践与探索J.教育教学论坛，2019（22）：147-148.6 彭月平，李乐，董琳.系统工程 课程实战化教学改革与创新J.教育现代化，2021，8（78）：85-88.三特色与创新电磁波与天线课程组根据人才培养需求和课程建设目标，深入开展了“分层递进”的教学模式探索，提升了课程建设水平，提高了学员综合电磁素养，为专业发展打下良好基础。教学模式的特色创新主要有以下几方面。1）摸索了“线上低阶+线下高阶”的电磁类课程实践模式。提出的“线上低阶+线下高阶”的分层递进实践模式，可改变枯燥的纯课堂授课模式，解决课程抽象难懂、难教难学问题，大大提高教学效率。2）完善了“基础+应用+前沿”的电磁类课程内容体系。提出的“基础+应用+前沿”课程内容体系，既保证了理论系统性，又增加了军事工程应用和前沿热点技术，结合我军装备天馈系统，突出思政为军设计，具有国防应用和学科前沿特色，提升了内容“含战量”。3）丰富了“传统型+数字化”的电磁类课程教学资源。提出的“传统型+数字化”的多元立体教学资源，虚实结合，教材资源层次分明，网络资源有机融合，实现了资源多元立体化，提升学员工程电磁素养。4）构建了“仿真模拟+原理验证+自主科创”电磁实践条件。提出的“仿真+验证+科创”分层递进实践教学条件，可配合“基础+应用+前沿”内容体系，为提升学员电磁工程实践能力提供差异化手段。四结束语笔者针对目前电磁类课程所存在的问题，提出了基于“分层递进”的电磁波与天线课程教学模式改革。通过试行新的教学模式，不仅促进了专业基础课程与专业核心课程的有机融合，而且有效提升课堂教学效果，解决难教难学问题；构建适应各层次培养对象的教学内容，达到课程覆盖面广、教学效益显著的目的；建成多元立体教学资源，提升学员电磁工程素养；构建分层递进实践教学条件，促进理论知识向实践能力的转化。“分层递进”教学模式在电磁波与天线课程中的实践，对提升课程建设整体水平具有重要的实际意义。参考文献：1 曹文权，朱卫刚，邵尉.电磁波与天线M.北京：清华大学出版社，2022.2 谢处方，饶克谨，杨显清，等.电磁场与电磁波M.5 版.北京：高等教育出版社，2019.3 王增和，卢春兰，钱祖平，等.天线与电波传播M.北京：机械工业出版社，2003.4 杨雪霞.微波技术基础M.2 版.北京：清华大学出版社，2015.5 刁占清，杨弟文.浅谈“分层次教学法”在现代育人中的科学性J.科学咨询：教育科研，2004（S2）：30.6 廖诗平，郑焱江，植茂辉，等.递进性开放式实验教学模式培养学生创新能力J.实验室科学，2019，22（4）：116-119.7 王蒙军，刘剑飞，徐晓辉.基于教学科研与实践三位一体的实验教学中心建设模式探索J.实验室科学，2014（4）：12-16.（上接27页）31-