张惠，李西洋

（石河子大学，新疆石河子 832000）

随着数字化和人工智能技术的发展，信息获取更加便捷，知识更迭日益加快[1-2]。系统工程广泛应用于航空航天、国防军事、智能制造等领域，且取得了较好的效果。作为一门跨越多个学科领域的方法性和综合性的技术科学，如何使系统工程课程的教学既满足社会和时代发展的需要，培养适应性较强的创新型高素质人才，又满足不同潜质学生的需求，适应大学生的身心发展和个体差异，是系统工程课程在教学改革中需要解决的问题[3-5]。

OBE 理念是以学生为中心，以学生学习产出为导向，对课程教学目标和相关评价体系进行反向设计[6]。BOPPPS 模式是基于学习心理学和认知心理学理论的一种灵活、高效和富有创造性的课堂教学设计模式[7]。通过OBE 理念与BOPPPS 模式的结合，可以更高效地完成对系统工程课程目标和内容的梳理，借助信息化技术，形成 “需求调研—目标制定—教学实施—考核评价—效果反馈—教学改进”的系统工程课程改革闭环框架，帮助教学者精准掌握学生动态和行业/企业需求，设计出具有针对性和科学性的教学方案，促进师生互动，增强学生自主学习能力。

1 信息化时代下系统工程课程特点

系统工程课程涉及多个学科和领域的知识，系统工程实施需要综合考虑社会、经济、环境、技术等多方面因素，以追求全局最优解，学生需要具备较为全面的知识和技能[8-9]。信息化时代的到来，在为课堂带来了更多可能的同时，也为系统工程教学带来了挑战。分析信息化时代系统工程课程和学生特点，有助于实现个性化、精准化的教学设计，打造高效的课堂环境。具体分析如下。

1.1 系统工程知识在各领域应用广泛

信息化时代使学生对新技术和社会变革带来的社会、政治、经济、环境、科技、文化等多个方面热点问题的关注度提高。系统工程课程知识体系涵盖了多门学科的理论、方法和技术[10]，在解决复杂问题和推动社会进步方面发挥着重要的作用，与热点问题密切相关。同时，这些热点问题也为系统工程教育提供了实际的学习和应用场景，使学生能够更好地理解和应用所学知识，以便更好地应对未来的挑战和机遇。

1.2 学生对获取信息与系统工程知识的关联缺乏深度和广度

在信息化时代，学生获取与系统工程课程相关的知识和信息的渠道更加多样化、方便、灵活。然而，信息量越来越大，大学生需要筛选、分辨信息来源及其真实性，获取有效知识和信息的难度加大[11]。另外，大学生对信息的理解可能倾向于浅层次和零散化，忽略了这些信息与系统工程课程知识的关联性，缺乏系统工程知识衔接实际应用的深度和广度，且缺乏全面认识。

1.3 课程教学需要激发学生的求知欲

系统工程课程教学内容繁杂，抽象概念和数学计算较多，学生存在学习难度大等问题。此外，系统工程涉及多个学科领域，需要学生具备良好的自主学习能力，能够不断学习和掌握新的知识和技能，以适应社会经济和工程项目的快速发展和变化[12]。这要求教师具备高水平的理论素养和信息化教学技能，能够将学生感兴趣的热点信息进行处理加工，并自然而然地融入系统工程课程教学中，使教学内容设计更加生动有趣、更具针对性和实践意义，从而提高学生的学习兴趣、参与度和持续学习的动力。

2 基于OBE-BOPPPS 模式的系统工程课程教学改革探索

2.1 课程改革设计思路

传统的系统工程大多是学生依据教材的内容，按照步骤进行操作[13]。学生过于关注结果，未能在系统建模、评价、决策等过程中深入融合专业其他课程相关内容，也未能实现与专业其他课程相关知识的相互验证。这不利于学生系统思维和系统分析能力的培养，也导致学生缺乏将理论知识联系实际的意识。

OBE-BOPPPS 的教学模式是基于社会和行业对系统工程人才的需求，从宏观到微观进行课程目标的分级制定，将课程目标设计与教学过程设计紧密结合，将系统工程知识与生产实际、其他专业课程知识相融合，助力学生专业知识体系的构建和综合能力的培养。基于OBE-BOPPPS 模式的系统工程课程教学改革分为5 个步骤，如图1 所示。

（1）对行业需求系统工程人才能力的调研。基于OBE 理念，通过调查问卷、企业座谈及文献分析等方式，将行业对系统工程人才的能力需求转化为高校系统工程课程能力培养目标，以确保培养目标与行业需求的精准匹配。

（2）明确课程培养目标。从专业人才能力培养目标出发，反向设计系统工程课程内容体系。将系统工程课程内容划分成知识模块，并对知识模块逐一分解、细化，使其转化为更具体、实时性更强、更易测量的指标点。

（3）构建“前置理论课程→系统工程→后置课程”的知识体系。通过剖析系统工程课程所需的前置专业课程理论知识点，以及后置课程对课程理论知识和实践能力的需求，构建系统工程课程知识体系，不仅可以将系统工程课程更好地融入专业方法体系，也能有效增强学生对系统工程课程的认可度和成就感。

（4）构建课程教学改革保障体系。教学改革的顺利实施需要对教学对象、实施团队、考核方式、课程资源等进行分析和优化。一是分析学生特点，把握学生学习需求，精准激发学生学习能动性。二是组建创新型教学团队，积极与企业开展座谈、产学研合作，推进系统工程课程目标与产业/行业需求对接、课程内容与职业标准对接、教学过程与生产实践对接。三是考核体系注重开拓创新，探索知识传授与价值引领相结合的有效路径，结合“线上+线下”模式，将诊断性评价、过程性评价和期末考核有机融合，进而建立科学可靠的系统工程课程评价体系。四是建立高质量、多样化的教学资源库，如课程媒体素材库、试题库、案例库、精品作业库等，并持续更新，以满足不同层次学生对课程内容预习、测试、知识拓展等方面的学习需求。

（5）将形成的教学改革模式进行更广泛的推广应用。

2.2 课程教学改革具体实施

依据OBE 理念设计系统工程课程教学目标，结合BOPPPS 教学模式进行具体实施。针对信息化时代系统工程的教学特点，利用在线平台，如雨课堂、学习通、慕课等，实现课前、课端、课中、课尾和课后的学习任务发布、解惑答疑、知识拓展、案例分享、效果反馈等[14]。以系统工程课程“3.4 状态空间模型”为例进行教学改革实施，具体情况如下。

2.2.1 引入

为激发学生的学习兴趣，课程导入内容需富有吸引力，可通过案例、微课视频、互动讨论的方式引入。

2.2.2 目标

根据调研后置课程对系统工程课程的知识需求和行业应用情况，从知识之间的主次、逻辑等关系确定重难点，制定全方位、可测量的评价指标和考核方式。示例中，通过课程学习，使学生了解状态空间模型的定义、构成和应用场景等方面的知识，并能够使用该方法在不同领域进行系统分析（重点），掌握状态空间模型的建立方法（难点）。

2.2.3 前测

根据学生的学科背景，结合雨课堂、学习通、MOOC 等在线平台，线上测试学生对动态系统研究方法、变量、差分和微分等知识的掌握情况，制作微课视频“弹簧—质量—阻尼系统（SMD）”状态空间模型，并在线下就微课内容提问，精准掌握学生知识基础，通过微课引申使学生对教学内容由陌生到熟悉。

2.2.4 参与式学习

利用学生关注的热点信息设计案例分析、角色扮演、互动游戏等，开展形式多样的讨论互动活动。让学生分享关注某热点问题的原因、该问题与系统工程知识的联系等，教师在学生答案的基础上进行知识启发和引申。此外，以小组为单位讨论问题，培养学生以发展的眼光分析问题。

2.2.5 后测

通过信息化教学平台，以后测环节检验学生对知识和技能的掌握程度，及时反馈，帮助学生了解自己的学习情况和优劣势，也便于教师调整后续教学内容。后测除了常规性的知识点练习测试外，还涉及企业实践案例分析，分小组选择进行某产品装配质量、产品销售量和企业人才资源等预测研究，并邀请企业专家共同点评。

2.2.6 总结

注重学生知识、技能和态度的统一，运用思维导图、课堂总结、线上平台讨论等方式，引导学生对于系统工程课程知识的内化、深化。同时，教师总结反思教学效果，了解学生的反馈和建议，及时更新系统工程的内容和方法，持续优化基于OBE 理念的系统工程课程教学目标和知识体系。

2.3 课程改革实施效果

通过石河子大学在线教育综合平台和雨课堂，课题组对2019 级工业工程专业2 个班级共64 人开展了基于OBE-BOPPPS 的系统工程课程教学改革实践。课前、课堂测试各16 次，共计312 道题，制作了23 个微课，小组案例分析任务5 个，综合汇报1次。进行课改前后的教学效果纵向对比分析（如图2 所示），与传统教学方式下2018 级工业工程专业68 名学生的系统工程成绩对比分析，学生优秀率、良好率分别提高了4.87%、13.97%，不及格率下降了4.23%。通过对比教学改革前后学生学习成效自我评价调查问卷结果，2019 级有96.87%的学生认为课程对于激发自身学习热情，提升自主学习、自主探究和合作沟通等能力的效果良好，而2018 级此项占比仅为80.88%。OBE-BOPPPS 教学改革成效良好，主要原因在于：该模式下课程目标与社会人才需求精准匹配，且经过细化分解，学生对各知识点的实践应用认知更清晰、学习目标更明确。另外，信息化工具的应用，使过程性考核数据记录更加完整，学生的学习动态和成果反馈更加及时，教师教学思路和策略的调整更具有针对性。

图2 教改前后学生成绩对比分析

基于OBE-BOPPPS 的系统工程课程教学改革是一个持续改进的过程，后续还需跟踪学生对于该课程知识在后置课程学习、相关领域工作的应用效果，不断调整优化。

3 结论

随着信息技术的快速发展，系统工程在实践中越来越复杂。为帮助学生更好地适应社会变化和解决生产实践问题，本文提出基于OBE-BOPPPS 模式的系统工程课程改革方案，制定符合行业需求的课程培养目标，详细设计教学全过程，构建教学改革实施保障体系，实施效果表明：基于OBE-BOPPPS 模式的系统工程课程教学改革能够激发学生的兴趣和学习能动性，切实提高教学质量，对其他学科的教学改革有一定的参考意义。