OBE工程教育下慧鱼实验改革初探

1、OBE工程教育下慧鱼实验改革初探摘要：针对目前已开展的慧鱼实验教学存在的问题，以OBE工程教育模式为指导，重新整合设计了阶梯式慧鱼课程层次，并辅以成果为导向的多元化考核方式。发挥慧鱼模型解决工程复杂问题的潜能，促进学生个性化修养和团队精神的提升。关键词：OBE；慧鱼实验；改革一、引言慧鱼模型是由德国发明家ArthurFischer博士在1964年从其专利“六面拼接体”的基础上发明的。它是一个由机械构件、电气构件、传感器、气动构件、电脑控制器及软件等所组成的创新系统1。然而，我校引进慧鱼模型，最初是将其单纯作为一种教具使用，给学生展示实物，依托慧鱼模型进行理论知识的传授，既没有调动学生对实验课程

2、的积极性和创造性，又没有充分发挥慧鱼模型解决复杂工程问题的潜能。近年来，随着实验教学的重要性得到了共识，对实验教学的改革也持续进行。基于学习产出的教育模式（Outcomes-basedEducation，缩写为OBE）最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革2。这种教育模式拓展了我们的视野，尝试将慧鱼模型从单纯的展示教具华丽转变为“项目导向，学做一体”的教学载体。二、目前慧鱼实验存在的问题分析OBE是以预期学习产出为中心来组织、实施和评价教育的结构模式。实验教学正是诠释该理念最直观的环节。而目前，我校慧鱼实验的教学模式偏离了工程教育认证以学生为中心的哲学理念，忽视了学生实践操作技能的提高，实践教

3、学流于形式，使其局限于传统机械课程授课形式，因此在慧鱼实验设计上有以下几个方面需要改进。1.开展的慧鱼实验独立性太强，几个实验之间甚至于某个实验的各个环节相关性较弱，传统的以“内容为本”的教学方式也忽视了学生“学习结果”这一根本目标，很难形成持续发展的质量保证体系。2.现有的慧鱼实验都是处在模仿组装阶段，无法将专业知识融入实验过程中从而学以致用，思维锻炼受到限制。整个实验做完之后，学生对如何利用慧鱼在解决复杂工程问题上依然没有清晰的认识。3.考核评价学生学习效果的方式传统单调，只关注了最后的结果，而没有关注过程。这种考核方式看到的只是学生做出了什么，学生的学习动机很有可能不是兴趣，而是应付考试

4、得到学分。三、基于OBE的慧鱼实验教学设计OBE工程教育模式不限定教师采取什么样的教育方法和教育内容，只通过指定阶段性的学习期望来为教师指明方向。为突破传统教学方式的束缚，以达到OBE理念中对于学生的多方面的能力要求，如机械专业和交叉学科理论知识的运用，统筹规划和项目整体意识的形成，团队协作和管理，等等。表1对慧鱼实验进行了阶梯式的课程层次设计。1.问题为导向的基础验证性实验。慧鱼模型采用的是模块化设计，系统化可扩充，种类多，同时也可反复拆装，能够逼真地表现机械构件和实验原理。基础验证性实验是要求学生通过对机械理论知识的充分掌握的基础上，在学习了机械零件结构和机械原理课程之后，结合机械原理课程

5、设计和金工实习，对慧鱼的构件有个初步的了解，通过动手拆装，按照慧鱼实验指导书的步骤和标准过程来制作慧鱼机器人。在基础验证性实验阶段，应以学生掌握机械基础知识为目标，重点设计以问题为导向的实验内容，熟悉慧鱼模型的构建，留意学习过程中经典的实验教学模板，扩充知识，掌握横向的知识应用，使学生知道这些基础验证性实验在实际工程应用的场合。2.任务为导向的工程设计性实验。工程设计性实验是在基础验证性实验的基础上开展的，是对机械基础知识的运用、发展和创新。在之前拆装组合慧鱼模型经验的基础上，对标准机器人的结构、程序和线路进行改进，使动作更加连贯多样。该阶段强调基础验证性实验在独立完成的基础上，培养学生工程意

6、识和创新能力，将最新技术渗透到实验教学内容中，设计具有一定广度和深度的工程设计性实验。以任务为导向，鼓励团队合作，利用慧鱼模型先进的实验理念，在开放的实验平台上，学生以讨论组为单位，将所学知识交叉融合，用以解决复杂工程问题。3.项目为导向的研究创新性实验。项目为导向的慧鱼实验是要求师生在规定时间内通过共同完成一个项目方案进行教学，学生在一定时间范围内，自由组队，制订方案，确定时间结点进行学习，最后由师生共同评价学习成果。例如，教师确定的项目范围，无任何题目要求限制。学生按三人一组，组成一个项目团队。每个团队的成员根据自己的兴趣和特长，在某个项目中担任不同的角色。基本功扎实，技能全面且能力突出的

7、可以担任队长，负责整个项目的实施，其他两位同学则分别负责软件和硬件的设计。每一个环节完成，组员之间都可以交流讨论，献计献策，也鼓励每位成员踊跃担当队长，锻炼自己。每一个项目阶段完成之后，让团队上台展示自己的作品，和其他团队的作品比较，交流心得，取长补短，不断改进。为突破传统教学方式的束缚，将慧鱼创意实验以项目为载体，让项目完成的全过程贯穿整个学习过程，使学生在“做中学、学中做”，提高学生专业知识的迅速汲取能力，更培养了学生分析问题和解决问题的能力。4.成果为导向的多元化考核方式。在OBE教育模式中，学生学到了什么和能否成功远比怎么学习和什么时候学习重要。评价学习产出是OBE教育模式中非常重要的

8、环节，通过评价来了解学生掌握知识和能力的程度。表2是慧鱼创意实验评价内容。OBE模式以学生个人能力发展为核心，其评价关注的是自我比较，因此评价时不能设置各成绩等级的比例，而是根据课程教学目标明确给出每项评价内容的评价标准，依据每个学生的能力达成程度，给予从“不熟练”到“优秀”的不同评价等级。允许“多次评价、先后达标”，使评价体现学生发展的个体特性。四、结语在OBE工程教育背景下，教师将慧鱼模型作为工程、项目教学实践和基础性研究的实验教具，指导学生搭建机械、气动、传感器部件，并利用PLC、计算机借口或单片机接口进行自动控制，充分展现了慧鱼模型展示科学原理和技术的优势，激发学生的学习激情，将所学知识交叉融合，用于解决工程问题。强调学