孙丽华,韩晓慧,王 慧，赵 静

(河北科技大学 电气工程学院，河北 石家庄 050018)

一、引言

2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，旨在培养创新能力强、具备国际竞争力的高素质工程技术人才，以助力工程教育强国建设，推进我国经济转型升级。因此，新工科是新时期高等学校为适应新经济发展，全面推行高等工程教育所提出的新概念，已成为我国工程教育改革的重要内容。工程教育专业认证是我国衔接国际工程师教育，实现国际互认的重要举措，其倡导的“以学生为中心、成果导向、持续改进”三大理念，是当前工程教育的先进理念[1][2]。成果导向教育(Outcome Based Education，简称OBE)是工程教育专业认证的核心理念，是一种基于“产出导向”的教育理念，重点聚焦于学生在学习过程的预期产出结果，并围绕预期成果组织教育教学中的各个环节[3]。

工程教育专业认证提出的毕业要求要通过课程学习来落实，因此有必要基于OBE理念对现有的课程教学设计做出相应的变化。本文以河北科技大学电气工程及其自动化专业的“电力工程”课程为实践背景，在OBE教育理念的指导下，结合新工科要求和学校的办学定位，对其教学过程进行了反向设计，并对课程教学内容、教学模式、评价体系等各个教学环节进行了改革创新，为工程教育专业认证背景下的课程改革提供了思路。

二、基于OBE理念的课程教学设计思路

河北科技大学(以下简称“我校”)为省属地方高校，其办学宗旨是“致力于人的全面发展，服务于区域经济建设和社会进步”。电气工程及其自动化专业是我校招生量大、就业形势较好的工科专业，不仅是我校首批被列入本一招生的专业，而且是我校首批获建的省级一流本科专业，主要为地方经济建设培养电气工程技术人才。新工科背景下，课程教学设计应以工程教育专业认证为标准，以适应新工科发展要求为导向，以“成效为本、能力导向”的OBE工程教育理念为原则，以服务于区域经济建设为宗旨。因此，教学过程应按照“社会需求——培养目标——毕业要求——能力指标——课程体系”的成果导向反向设计、正向实施，其逻辑结构如图1所示，包括以下几个步骤[4][5]。

图1 反向教学设计过程的逻辑结构

第一，根据社会需求及学校发展规划，确定专业培养目标及毕业要求，并将其逐条分解、细化，使其成为若干具体的易落实、可测性的指标点。

第二，根据指标点确定课程体系，确保每个毕业要求指标点都有相应的课程内容来支撑。

第三，针对具体课程，根据其在课程体系中的作用，确定该课程的教学目标。

第四，根据教学目标确定课程的教学内容，并根据其特点，确定合适的教学方法和教学方式。

第五，设计体现学生学习成果的课程评价体系，并将评价结果作为课程对应毕业要求指标点达成度的评价依据，也是该课程后续教学过程改进的依据。

三、基于OBE理念的“电力工程”课程教学设计

“电力工程”课程既是电气工程及其自动化专业一门重要的专业基础课，又是电力系统类课程群的核心课程，同时还是我校首批省级一流建设课程，在本专业的课程体系中占有举足轻重的地位。基于OBE理念的课程教学设计总体原则是以学生的能力培养为重点、以学生的素质发展为核心、以教学的反向设计规则为逻辑。因此，OBE理念下的课程教学设计不再是传统学科导向下的教学大纲设计和教案设计，教学内容的构建与组织、教学方式的选择、教学案例的设计、课程资源的开发等都要围绕学生的预期学习产出进行，必须按照课程教学目标→教学内容→教学策略→课程评价→反思改进的逆向约束路径设计课程教学[6][7]。OBE教育理念提出的成果导向、毕业要求达成度以及持续改进最终要落实到教学环节。

(一)依据毕业要求设计课程教学目标

OBE理念下的课程教学目标(预期学习成果)设计需要按照反向设计的规则，从知识、能力和素质3个层面契合毕业要求来构建课程体系及其教学内容。电气工程及其自动化专业培养方案中对毕业生提出了12点能力要求，根据毕业要求指标点，寻找“电力工程”课程对毕业要求的支撑，逆向梳理了“电力工程”课程的教学目标(见表1)。

表1 “电力工程”课程教学目标

(二)依据课程教学目标设计教学内容

OBE教育理念下的课程教学内容应围绕课程的教学目标进行选择和整合。为达到知识、能力、素质三维培养总目标，构建课程体系时贯彻以“课程目标为导向、以学生为中心、持续改进”的总体原则。根据“电力工程”课程的教学目标，我们对该课程的教学内容从理论教学、实践教学、拓展环节3个层次(分别对应知识、能力、素质3个层面)进行了梳理与组织，每个层次可由多个模块组成，以此构建了层次化、模块式的教学体系[8][9]。

1.理论教学(知识层)

理论教学中涵盖的知识主要包括电力工程的基础理论知识和基本计算方法(与教学目标1和2相对应)，通过课堂讲授的方式传递给学生。授课过程中贯彻“实用、够用”的原则，打破教材限制，以中小型变电所电气设计为主线安排教学内容，并通过梳理电力系统类课程的知识链，建设电力系统类课程群，对课程内容进行模块化重组和整合，采用“结构整体有序、内容穿插嫁接”的逻辑思维和结构化改造方式，与后续“电力系统分析”和“电力系统继电保护”等课程的教学目标、教学内容和教学方法等进行一体化整合和内容优化。

2.实践教学(能力层)

实践教学包括电力工程基础实验、综合大实验和课程设计(与教学目标3～5相对应)。基础实验以验证性实验为主，主要是帮助学生巩固、加深对理论知识的理解，培养学生从事工程实验的基本素质；综合大实验为设计型实验，3～4名同学一组，分工配合，完成从理论分析、方案设计、参数计算、电路设计到上实验台调试的全过程，培养学生的协作精神和解决实际工程问题的能力；课程设计以中小型变电所电气部分的设计为重点，通过一个工程系统的完整设计过程，培养学生的工程意识、抽象思维能力及严谨的科学作风，提高学生应用所学知识分析问题、解决问题的能力。

3.拓展环节(素质层)

拓展环节不占课程教学学时，以学生自学为主(与教学目标6相对应)。该环节可由多个知识模块组成，且内容不固定，可以通过看视频、听讲座、上机演练、查阅文献、在线课程等多个渠道来实现，其目的是为了扩展课程教学内容的深度与广度，扩大学生的知识面，以培养学生的创新精神和综合素质。

(三)依据教学内容设计教学策略

OBE理念下的教学策略(教学方法和教学手段)设计强调以学习成果为导向，以学生为中心，其教学方法和教学方式注重学习成果的达成。根据“电力工程”课程的特点和课程教学目标，我们采用的是“课上为主课下为辅、理论实践相结合、虚拟现实相结合”的多样化教学模式，再根据不同知识模块的教学需求选择不同的教学方法。

(四)依据教学策略设计成果评估

OBE理念下的成果评估(课程教学评价)是以学习成果达成度作为教学评价设计的核心。因此，需要根据不同的知识模块构建与课程目标相关、能体现毕业要求的多种形式的评价体系，以实现由“以知识内容为本”向“以能力素质为本”的根本转变，充分揭示学习成果的达成情况。

课程达成度评价包括课程分目标达成度评价和课程总目标达成度评价。课程分目标就是每门课程确定的课程目标；总目标达成度是本课程对毕业要求指标点的达成情况，需要将所有支撑该指标点的课程均考核完后才能进行评价[10]。课程分目标达成度评价需要通过课程考核实现，课程结束后根据每个学生的考核结果(最终的评价分数)及该课程对毕业要求指标点的贡献度权重，即可计算出每个学生及整个班级的课程目标达成度。

(五)依据成果评估进行反思改进

按照上述方法对所有课程分目标达成情况逐条进行评价，并将评价结果作为课程对应毕业要求指标点达成度的评价依据。课程组通过对该课程的学习成果达成情况总结和反思，及时调整课程内容，改善教学方式，完善课程体系，从而形成闭环的课程教育教学质量优化过程。

四、基于OBE理念的“电力工程”课程教学改革

基于OBE理念的教学目标之一是培养学生获取知识的能力。因此，课程内容也必须遵循“以能力素质为本”的理念，并贯穿于教学过程始终[11][12]。为了适应新工科发展需求，配合“电力工程”课程学习成果的达成，我们基于OBE理念对“电力工程”课程教学进行了改革尝试和探索，具体方法和措施如下。

(一)教学组织上采用主线贯穿、有机整合的策略

在教学实施过程中，我们以培养学生的工程实践能力为主旨，突破传统以课本章节为顺序的教学组织，以中小型变电所电气设计为主线把课程知识进行有机整合和串联，形成模块式教学，学生根据教学内容的广度和深度进行弹性化学习。除了教材中的教学内容需要与后续的“电力系统分析”和“电力系统继电保护”等课程统筹考虑以外，我们还充分利用网络资源拓展课程教学内容，让学生观看部分高校的在线视频课程，并给学生推送电力系统相关微信公众号和学术前沿报告，使学生了解学科前沿动态，及时更新知识点，以满足新工科背景下的社会就业需求和学生的知识需求。

(二)课程体系上突出理论和实践并重

与“电力工程”课程相关的实验、课程设计、个性化教育等实践环节均以小组为形式进行，采用项目式学习，并将电力行业相关标准和规范引入教学过程，使学生了解与专业相关岗位所需的技能素质和技术标准，实现学习知识与研究问题相结合，同时引导学生掌握科学的方法，培养学生的协作精神和解决实际工程问题的能力。此外，在实践教学中引入110kV变电站仿真系统，学生可在三维虚拟或二维虚拟的110/35/10 kV仿真变电站中对变电站的一、二次设备进行“实物操作”[13]，完成变电站的正常运行管理维护、倒闸操作、事故处理等功能，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的综合能力，以实现学校的理论学习与工作现场的无缝对接。

(三)教学过程中开展专业课教学与思政课教学同向同行、协同育人

授课过程中，我们根据课程内容将课程思政、专创融合、校企合作等引入教学，例如，通过介绍我国电力工业的发展概况、三峡水电站的建设历程等，引导学生正确认识世界和中国发展大势，培养学生的民族自尊心和自豪感，加深学生对党和祖国的热爱；通过讲解电力安全的重要性、倒闸操作制度等，引导学生树立安全意识和规范意识，培养学生认真负责、一丝不苟的职业精神。此外，我们还加强校企联合，建立了一批长期稳定的实习基地，如石家庄裕华热电厂、河北钢铁集团公司、石家庄科林电气有限公司、河北天业电气有限公司等，一方面是让学生到上述企业进行参观实习或生产实习，由经验丰富的教师或企业工程师进行现场教学；另一方面是针对部分与实践结合比较密切的课程内容，邀请企业工程技术人员到学校直接给学生授课，这种“走出去”和“引进来”的校企协同育人方式，可使学生提前接触企业和行业规范[14]，同时企业导师具有生产经验丰富、解决实际工程问题能力强的特点，对快速提高学生的工程实践能力和创新精神具有积极推动作用。

(四)评价体系上注重过程化管理和目标达成

“电力工程”课程的考核由期末考试成绩和平时成绩组成，课程考核中弱化了期末考试分值比例(50%左右)，增大了过程监控与平时表现的权重。平时成绩采用多样化、过程化的考核方式，将评价焦点放在学生的“能力指标”上，课下作业不局限于教材每章后的练习题，如结合授课内容适当布置一些开放性作业，最后让学生以小论文的形式提交作业，培养学生的查阅文献和文献综述等能力。除了利用作业本把控作业质量外，更加注重课堂提问、课堂练习、课堂讨论、学习笔记、实验等学习过程的考核，课程设计以项目式进行考核(包括课程设计报告、平时表现、小组内互评和小组答辩等)，学生的课外阅读、文献综述、社会调查、案例分析、创新训练等则通过论文式的开放性作业来考核，对上述每个学习环节均设置考核标准并进行量化评级。课程组老师通过对课程教学的产出情况(课程分目标和总目标达成度)进行自评，分析课程目标合理性及达成评价的关键因素，并基于达成情况对课程做进一步的教学优化和持续改进，以保证教学质量的螺旋式上升[15]。

(五)后续教改中拟采用多任课教师同一组头授课

电气工程自动化专业是我校招生量较大、就业形势较好的专业之一，除了正常招生的学生外，每年均有转专业过来的学生1个班，有时还有专升本学生1个班，因此，本专业每年授课班级为6～7个班，通常由两名教师分两个头授课。通过对近两年“电力工程”课程目标达成情况的分析和总结，我们发现虽然两位老师按课程教学大纲和教学目标制定的教学进程完全相同，平时成绩所包含的内容及各部分所占权重也完全相同，但由于分开上课的两个头没有太多的交叉，两位老师对平时成绩过程化管理的评定标准不可能完全一致，甚至课堂上授课的侧重点以及对学生的要求也不尽相同，因此，两个头的教学管理不平衡可能会引发对学生平时成绩评定及教师评价的不公平。为此，我们拟在该课程的后续教学改革中采用两位老师同一组头上课，按教学周次两人交叉给两个头同时授课，并互相助课及听课，不仅使学生平时成绩的评定更加公平合理，还可加强教师之间的互助互学，提高教师的授课水平与整体教学质量。

五、结语

新工科背景下，本文从OBE理念出发，对“电力工程”课程的教学过程进行了反向设计，建立了该课程的教学目标，通过对该课程教学内容、教学模式、评价体系等各个教学环节的改革创新，使学生自主学习和综合分析问题的能力明显提高，取得了较好的教学效果。近几年，我校电气工程及其自动化专业的学生考研率逐年升高，通过国家电网考试的学生人数逐年增多，专业技术能力也得到用人单位的普遍认可，获得了明显的人才培养效益。实践证明，将OBE理念引入高校各类课程的教学活动中，可有效提高专业人才的培养质量，能够适应新工科背景下社会对电气工程专业人才的培养需求，符合当前高等教育专业认证的发展趋势，已成为目前高校教育改革的主要潮流。