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基于OBE的“汽车电器与电控技术”教学改革实践

  2024-06-06    42  上传者:管理员

摘要:以OBE理念为指导,对“汽车电器与电控技术”课程面临的教学挑战如理论与实践脱节、内容陈旧、评价单一和学生学习兴趣不足进行深入分析,并提出了一系列教学改革策略。改革重点包括实施项目驱动教学、加大信息技术应用、开展多元化评价及个性化学习指导。教改实践表明,这些措施有效提升了学生的学习兴趣、主动性以及创新力,同时也优化了课程内容和教学方法,促进了学生知识与技能的全面发展。

  • 关键词:
  • OBE
  • 成果导向教育
  • 教学改革
  • 汽车电控技术
  • 课程改革
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随着汽车工业的快速发展,汽车电器与电控技术已成为现代汽车不可或缺的重要组成部分。但是传统的“汽车电器与电控技术”课程教学存在理论教学与实际操作脱节、教学内容更新不足等问题。为适应汽车工业发展的需要,有必要对该课程进行教学改革与优化。基于成果导向教育(OBE)理念的教学改革为解决上述问题提供了新的思路。本文在分析传统教学存在的问题的基础上,探索了基于OBE理念的“汽车电器与电控技术”课程教学改革策略与实践,为相关专业课程改革提供借鉴。


1、OBE理念的核心内涵及其在高等教育改革中的应用价值


OBE理念的核心内涵在于将教育过程和学习结果联系起来,聚焦于学生应掌握的知识、技能和素质等毕业要求来设计课程、选择教学方法和评价方式[1]。具体而言,OBE要求教育工作者根据社会需求及行业发展趋势,科学制定学生毕业后应达到的能力标准,即毕业要求。这些毕业要求涵盖了知识、技能、价值观和态度等方面。在课程设计阶段,OBE理念指导教育工作者从制定的毕业要求出发,确定学生在完成学业后应具备的知识结构、应用技能和全面素质。然后以达成这些毕业要求为导向,设计系统的课程体系、教学内容和实践教学环节。在教学过程中,教师选择能够驱动学生主动学习、启发思维和锻炼能力的教学方法。最后,教育工作者需要设计科学的考核评价体系,检查学生是否达到了预设的毕业要求,如需要进行补救性教学。OBE理念的应用为“汽车电器与电控技术”等专业课程的教学改革提供了值得借鉴的路径。根据行业发展需要与技术革新方向,教育工作者可针对性地调整毕业要求,如增加新能源汽车电控技术的要求。以修正后的毕业要求为蓝本重构课程体系,加入电池管理系统、电机控制等前沿内容。并采用项目驱动教学法组织学生动手设计电控原理样机,在实践中掌握技能。增加设计竞赛、作品展示等多样化评价方式,激励学生主动学习。


2、传统教学模式下“汽车电器与电控技术”课程的问题


2.1 理论教学与实际操作脱节

传统的“汽车电器与电控技术”课程存在理论教学与实际操作脱节的问题。具体表现为课程过分强调理论知识的传授,而相对忽视能力培养的实践教学环节[2]。理论课讲授大量汽车电路原理、传感器工作机理等基础知识,但学生难以将抽象的理论应用到实际的汽车和电控系统中。比如讲解交流发电机的工作原理时,学生可以推导出公式并计算出发电机的输出电压、电流参数,但缺乏在实车或样机上测试发电机性能的实操,学生便无法对理论知识形成直观印象。汽车发动机的电子控制技术是该课的重点难点之一。理论教学中教师详细讲解了电子控制单元的输入端检测机械、温度、气体参数的传感器,输出端控制喷油、点火等执行机构的工作原理。但很多学生无法将这些细节知识应用到发动机的整体控制逻辑中,也难以对电子控制单元进行编程以实现控制功能。这是因为缺乏在实验平台或样车上配合传感器和执行机构开展电控测试的实践锻炼。此外,新能源汽车的电控系统日趋复杂,涉及电机控制、电池管理等尖端技术。理论教学无法完全跟上技术更新速度,也无法在有限的课时内深入浅出地讲解这些前沿知识。这导致学生对新能源汽车关键电控技术的认知比较模糊,也无从实操加深理解。

2.2 教学内容亟需更新

传统“汽车电器与电控技术”课程的教学内容更新不足,也是制约课程效果的突出问题。具体来说,汽车行业迭代速度快、更新换代频繁,而课程内容更新跟不上行业发展需要的脚步。如电控技术领域中,电子稳定程序(ESP)、防抱死刹车系统(ABS)、电动助力转向系统(EPS)等技术已经从高端车型向中低端普及[3]。但相关课程仍停留在简单文字讲解上,没有展示系统构成或工作演示,也缺乏类似项目的设计实训。再如新能源汽车的关键技术如电机控制和电池管理系统,更是很少涉及。一些老旧课件中的知识点如碳稳、气稳调速器已经过时,但教学内容没有及时优化,这导致毕业生获得的知识不能完全匹配产业发展状况和企业需求。此外,信息技术在教学内容呈现和交互方面的应用也亟需加强。网站、实物模型和系统仿真三维动画等信息化教学手段,可以增强汽车电路原理和系统控制逻辑的示意性和直观性,但许多高校的相关课程仍以粉笔讲授为主,信息化教学占比极小,各类教学方法在教学活动中的应用比例统计如表1所示。

表1 各类教学方法在教学活动中的应用比例统计  

2.3 评价方式单一

传统“汽车电器与电控技术”课程过于依赖期末闭卷考试这一单一的评价方式,也制约了教学效果的提升[4]。具体而言,期末考试侧重检查学生对课程概念、原理和公式的记忆与理解。典型的考题是定义某种传感器的工作原理,或者计算出电机的相关参数。虽然这对检查学生理论知识掌握情况至关重要,但并不能全面评价学生分析问题和解决实际工程问题的能力。这是因为期末考试脱离实际操作和应用场景,大多通过客观题评判记忆理解能力。而汽车电控技术作为实践性很强的工程技术,实际工作中技师面临诸如电路故障排查、系统软硬件调试、新产品开发和设计优化等综合性任务。这要求学生在专业知识的基础上,还要养成分析问题和动手解决问题的批判性思维。此外,如果过分强调用考试分数作为评价学业成绩和学习效果的唯一标准,也不利于激发学生的学习兴趣。通过记忆消化大量理论知识都是为了应试,学生的内在学习动机较弱,缺乏根据自己兴趣选择知识模块进行创新设计或广泛探索的空间,这也与汽车电控领域技术持续进步的行业环境不匹配。因此,传统“汽车电器与电控技术”课程亟需改变单一的评价方式,提供更多鼓励主动学习、提升动手能力和激发设计创新精神的评价途径。

2.4 学生学习兴趣有待提高

传统“汽车电器与电控技术”课程重知识灌输,学习过程枯燥乏味,这也是导致学生学习兴趣不高的重要原因。详细来说,传统课程的知识结构和内容设置比较生硬,脱离实际工程背景,学生难以体会其应用价值。大量机械式记忆电路原理和数学公式的过程枯燥无味,难以激发学习热情。再加上理论讲解和实践操作脱节的问题,学生对汽车电控技术的整体认知也比较粗浅,这些都制约了主体学习动力的培养。学生被动完成应付考核的学习任务,而没有产生深入钻研的持久兴趣[5]。其次,传统课程主要采用老师讲授的方式,内容和进度都由教师主导,学生参与互动的机会有限。这种被动接受知识的学习过程没有体现出学生的个性化学习需求,也不利于他们主动构建知识体系。再者,课程中的设计实践和任性探索的空间也非常有限,没有充分激发学生的创造力和探索精神。最后,传统课程很少使用信息技术,没有利用网站、动画、虚拟仿真等丰富的呈现方式提高教学趣味性,教学内容和手段的单调乏味也不利于调动学生多样化的感知,难以激发学习兴趣和积极性。综上,有必要通过教学内容、方式方法和评价机制等方面的改革,大幅度提升“汽车电器与电控技术”课程的趣味性,调动学生的学习积极性和参与主动性。


3、基于OBE理念的“汽车电器与电控技术”教学改革策略


3.1 强化项目驱动教学,加强理论联系实际

为加强“汽车电器与电控技术”课程中理论教学与实际操作的结合,基于OBE理念的教学改革方案强调实现项目驱动教学[6,7]。具体而言,教学单元的组织方式可以由原有的知识点分类改为以实际工程项目为驱动的组织方式。例如“发动机电子控制系统”这一教学单元,传统按照感知、控制和执行等知识结构展开教学。改革后的教学组织策略则是:选取一整套商用车发动机电子控制系统为载体,配合实车或仿真测试平台,将整个项目的研发过程导入教学中。

在教学初期,教师结合系统组成图解和实物示意,让学生了解空燃比传感器、油门踏板传感器、喷油器、电控单元等核心部件及信息流动。然后通过项目驱动教学环节,教师将发动机电子控制逻辑的需求作为设计任务分解给学生,指导他们编写电控单元的函数框图,实现数据采集、瞬时负荷计算、喷射控制等功能模块。最后,学生组装仿真测试平台的输入/输出部件,上传电控算法进行开环/闭环测试,通过系统示波器检查控制信号的生成,观察发动机运行参数,完成设计验证与优化[8]。在这个项目教学中,理论知识点的教授更贴近实际场景,学生也在螺旋上升的设计、仿真、测试技能训练中,加深对关键部件工作原理的理解,并将之应用到系统设计中。完成后,学生可以撰写设计报告并展示论证成果,使项目驱动教学落到实处。这种教学策略的实施也有利于激发学生主动学习的内生动机,达到知识传授与能力培养双丰收的效果。

3.2 加大信息技术应用力度,优化教学内容

为优化“汽车电器与电控技术”课程的教学内容,基于OBE理念的教改方案强调加大信息技术在教学中的应用力度。首先,建构网络教学平台,整合行业前沿技术资料,丰富教学资源。针对课程内容更新速度跟不上行业发展脚步的问题,教师团队可以建设网络教学平台,及时搜集汽车电子和新能源汽车领域的前沿技术资料、行业报告及企业实训案例。并在平台数据库中整合相关学习资源,如技术文献、视频案例、系统仿真平台等[9]。同时建立质量评价和更新机制,保证教学资源动态优化,学生可以根据兴趣主动获取平台资源。其次,采用丰富多样的信息化教学手段,激发学习兴趣。教师在教学中可以多采用动画视频、三维系统仿真、虚拟现实等前沿信息技术展示汽车电控系统的组成和工作过程,增强直观性。推广机器人和无人驾驶汽车等抓住学生兴趣点的示范性教学项目。还可以建设虚拟仿真电路实验平台,鼓励学生通过模拟调试提高动手实践能力。最后,建立混合式教学模式,实现线上线下结合。教师采用微课视频、网络授课等形式,实现教学内容的线上传播。同时配以面对面QA环节、小组讨论课等线下教学,促进思维碰撞、理解内化[10]。还可以引入企业工程师进行产学交流、促进资源共享共建。这种教学模式整合了信息技术优势与师生互动优势,可以持续优化汽车电控课程的教学内容和学习效果。不同教学类型在整体教学中的占比情况如表2所示。  

表2 不同教学类型在整体教学中的占比情况 

3.3 采取多样化的评价方式,提高学习积极性

为了改革“汽车电器与电控技术”课程单一的考核评价方式,基于OBE理念的教学改革方案强调实施多样化的评价机制,全面检验教学效果,并有效激发学生的学习积极性。详细而言,改革后的评价方式可以由单一的闭卷笔试考试,拓展为过程性评价、开放式评价、个性化评价的有机结合。过程性评价可以采取多次测试、作业、实验报告等形式,检查学习过程中的知识吸收和技能培养情形,及时反馈并进行补救性教学。开放式评价则注重评价学生分析问题、解决实际工程问题的能力,如基于实际故障情况的诊断设计,要求动手并论证解决方案。再者,开发个性化评价机制,允许学生结合自己的兴趣和技能尝试创新,如电控相关产品的样机设计及性能测试,鼓励学生开展广泛探索并自我评价。

此外,改革后的评价体系可以具体采用以下多种方式的有机结合:传统的闭卷笔试,检查基础知识的掌握;实验操作过程和报告的评定,验证技能培养效果;系统仿真平台上对电控程序功能和性能的测试;基于案例和实物的诊断与维修考核;面向自主设计任务的中期检查、最终评估和展示答辩;网站教学平台上发布的在线自我测试等。通过构建科学、多元化的评价机制,可以使学习评价更加全面、客观,检验汽车电控人才培养质量的不同维度,也可以大幅激发学生的参与积极性、主动探索精神与持续学习动力。

3.4 形成过程管理和个性化指导相结合的教学模式

为提高“汽车电器与电控技术”课程的教学趣味性,调动学生学习兴趣,基于OBE理念的教改方案提出建立过程管理和个性化指导相结合的教学模式。1)过程管理方面,课程教学要进行全过程跟踪和科学引导。教师首先需要对照产业发展动态和毕业要求,合理设计课程内容体系。然后在教学实现上,针对每位学生建立学习档案,储存从知识测试、作业完成、课堂互动、实训表现等多个维度的过程性数据,并据此评估知识和能力的掌握效果。如果发现部分学生的学习进度跟不上,及时采取补救措施,提升教学效果。此外,建立导师机制和小组学习模式,加强教师对学生及时反馈和动态调整引导的效能。2)个性化指导方面,鼓励学生主动选题探索,发挥专长,获得成功体验。具体实施上,教学团队首先需要延伸课程内容,增加一定的广度和深度,提供个性化学习的空间。然后,允许学生围绕扩展模块自由选择感兴趣的知识点进行探索,组建兴趣小组,进行项目探究或产品设计。教师给予必要的资源支持与方法指导,鼓励学生发挥创造力。小组之间可以组织成果展示、展开讨论和交流心得体会。个性化学习可以占课程总体的20%左右,通过发挥学生的主观能动性,培养学习兴趣和动机,实现知识内化升华。


4、结语


汽车电器与电控技术是现代汽车发展的关键技术,而其课程教学面临理论脱离实际、内容更新滞后、考核方式单一、学生学习兴趣不足等问题,基于OBE理念的教学改革为解决这些问题提供了有效路径。OBE理念以产业发展需求和毕业要求为导向,强化项目驱动教学,加强理论联系实践;建设网络教学平台,加大信息技术应用力度,持续优化教学内容;将过程性评价、开放式评价、个性化评价有机结合,实现多样化的考核机制,激发学生学习积极性;形成过程管理和个性化指导相结合的教学模式,提高教学趣味性,调动学习兴趣。通过系统的OBE教学理念引导下的改革实践,可以提升“汽车电器与电控技术”课程的教学效果和人才培养质量,使人才培养体系更加适应产业发展需要。


参考文献:

[1]孙宏图,孙德林,梁桂航,等.基于OBE理念的“汽车电器与电子控制技术”课程教学设计与实践[J].科教导刊,2021(35):132-134.

[2]周萍,孙跃东,张振东,等.基于OBE理念的“汽车设计制造”课程的教学改革与实践[J].江苏科技信息,2016(24):35-37.

[3]张彬,钱进,王石,等.基于O B E的《数字逻辑电路》课程教学改革与实践[J].电脑知识与技术,2021,17(34):281-282+289.

[4]陈燃.基于OBE理念的“模拟电子技术”课程教学改革探索与实践[J].科技资讯,2019,17(28):142-143.

[5]陈艳梅.基于OBE理念的电气信息类专业创新创业教学改革探索[J].产业与科技论坛,2019,18(6):160-161.

[6]董万城,黄勇,王蒙,等.工程教育专业认证背景下教学改革实践与探索:以“机械制造实习”课程为例[J].南方农机,2022,53(6):157-160.

[7]魏颖.“1+X”制度下高职院校“岗课证赛”相融合的人才培养模式研究与实践[J].南方农机,2022,53(10):174-176.

[8]顾佩华,胡文龙,林鹏,等.基于“学习产出”(OBE)的工程教育模式:汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究,2014,62(1):27-37.

[9]王宝慧,刘倡,王琪皓,等.OBE理念下的机器人产业人才需求调研分析[J].高等工程教育研究,2023(4):65-72.

[10]曹阳,马军,都金光,等.系统工程视角下OBE理念导引的机械专业人才培养模式探析[J].大学教育,2022(10):244-246.


基金资助:2022年度江西省高等学校教学改革研究课题“基于OBE-CDIO的‘汽车电器与电控技术’课程‘双循环’教学模式改革研究”(JXJG-22-24-15);


文章来源:詹慧贞.基于OBE的“汽车电器与电控技术”教学改革实践[J].南方农机,2024,55(11):183-186.

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