本文发表于2020年第1期《实验技术与管理》，论文的下载地址为：
引用格式：
[1]杜学领,张开智.基于OBE理念的数字化实验教学改革[J].实验技术与管理,2020,37(01):181-186.
摘要：针对传统实验教学存在参与性和可重复性差、安全问题突出、成本高、周期长等问题，本文论证了通过精心设计的数字化实验可实现与OBE理念的高度契合、具有较大的包容度、能够支撑传统实验，满足“新工科”建设对学生能力培养的要求。基于OBE理念进行数字化实验教学设计，提出其基本原理为：根据毕业要求设定相应成果目标，细分成果目标并与专业课耦合确定数字化实验内容，进行每一实验详细的教学设计，进行成果检验，进行反思和重构。相应的教学管理具有如下特色：平行并列式实验单元划分，讲解、练习、扩展相结合，开放式打卡通关教学管理模式，任务库随机抽检模式，奖惩并举式考核，注重过程性、随机性、个性化考核等。在此基础上，给出了单节课的教学设计实例。研究内容对国内基于OBE理念的教学改革和实验改革具有借鉴意义。
关键词：OBE；高等教育；实验教学；新工科；数字化实验；教学设计
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研究亮点自述：
1、提供了教学设计的具体案例
本文参考了两篇重要文献：
[14]R·M·加涅,W·W·韦杰,K·C·戈勒斯, 等. 教学设计原理(第5版修订本)[M].华东师范大学出版社,2018:233-256.
[17]杨开城.以学习活动为中心的教学设计实训指南[M].电子工业出版社,2016:149-169.
建议想要学习教学设计的老师可以把这两本专著借来读一读，《教学设计原理》是非常经典的著作，但缺点是因为作者是外国人，写作习惯可能和中国人不太一样，一些论述比较啰嗦。但本文教学设计的主体恰恰是参考了该著作233~256页的内容。从案例而言，这本专著还是有借鉴意义的。
第二篇参考文献，里面的案例以中小学案例居多，不过也可以用来做高等教育教学设计的参考，里面也有详细的案例，值得参考一下。
此外，本文的参考文献：
[4]申天恩,斯蒂文·洛克.论成果导向的教育理念[J].高校教育管理,2016,10(05):47-51.
这篇文献是关于OBE教学理念比较全面的论述，建议关注OBE教学的老师不要错过。
基于OBE理念的数字化实验教学设计原理示意图如下（彩图能更容易看出其中的逻辑关系，正式出版的版本为黑白版）：
本文的教学设计案例如下：
2、本课题教学改革的几个特色
（1）开放式打卡通关教学管理模式。开放式教学，是指自第一次课以后，学生可按照预期安排的平行并列式实验单元划分自行选择时间来完成每次实验任务，总的完成时间不超过截止期限即可。OBE模式强调的是学生本人完成相应成果的能力，因此教学成绩考核中也注重对学生真才实学的考核。每次实验均设有独立的实验报告，在实验报告中设有任务成果说明栏、教师问询栏、评语栏、盖章栏、评分栏等内容。学生最终能够完成每一节课设置的任务，并通过教师的问询、检验，即可获得签章和相应实验的成绩并进入到下一实验的学习。在此过程中学生可看到自己的不足，并可在后续环节中予以关注和改进，教师对学生的评价是客观、透明的。对于特别优秀的学生，设立高阶的任务供其完成，根据其完成情况，可对其初始的成绩适当加分奖励。因整个综合实验是按照递进式设计的，学生必须按照先后顺序获得相应实验的签章才能进入下一环节，从源头上保证每个学生具备相应的能力。为了便于学生课下自学和讨论，所有教学过程中基础讲解环节的教学资料都面向学生开放，课堂中教师主要讲重点、讲难点、答疑、成果检验和成绩评定等。打卡通关教学管理模式与递进式教学设计相一致，目的是最大限度的保障学生获得相应的能力。
（2）任务库随机抽检模式。本组递进式实验中第五个实验为前述知识的综合应用，学生随机抽取题目并在指定时间完成相应任务。与前述环节相比，此环节不允许学生讨论，考察的是学生对所学知识的综合运用能力和独立完成任务的能力。因此环节需完成的任务是随机抽取的，允许学生在数字化实验月内多次完成此项任务。学生要么直接具备完成相应成果的能力，要么需要在课下对任务库的多个任务进行反复练习。无论为何种情况，关注的都是学生在本实验最终环节的能力输出，这与OBE理念是相契合的。任务库既包含课堂内容的扩展，也包含来源于近年来工程实际的真实案例，培养学生解决复杂工程问题的能力。
（3）奖惩并举式考核。传统的应试型考核考察的是学生对知识的掌握情况，某些院校出于管理需要，甚至要求卷面成绩要符合正态分布。传统的考核重视考勤，但实施开放式教学后，传统的考勤模式不再适用。OBE理念强调持续改进、人人成才、不断成功，需要改革课程的考评方式。参照企业的管理模式，在课程考核环节设立奖惩单元，体现教育的导向作用，考虑奖惩后，学生总分超过100分时最终成绩以100分计，低于0分时以0分计入总成绩。数字化实验的主要考核环节简况如表1所示。
表1 数字化实验主要考核环节简况
考核环节 | 权重 | 考核重点 | 备注 |
实验1~4 | 15%×4 | 工程知识、问题分析、使用现代工具、沟通 | 依托实验报告，体现过程性考核、个性化考核，注重考核的真实性、知识能力素质三位一体的综合性 |
实验5 | 40% | 工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、沟通 | |
奖励 | ≤40% | 研究、创新、跨学科、效率、终身学习等 | 鼓励特长生，进行总体奖励，需申请 |
扣分 | ≤140% | 纪律、效率、德行等 | 实行一票否决制 |
（4）注重过程性、随机性、个性化考核。实验考核依托实验报告展开，实验报告同样按照递进式设计，学生首先完成任务成果，然后对成果进行说明，在此基础上接受关于此成果的问询，单次实验报告的考核简况如表2所示。由于提问的内容是随机的，学生必须对自己的模型有充分的了解、注重问询前的过程学习和能力获得，否则学生即便完成成果和说明也达不到合格水平，无法进入下一环节的学习。针对每个学生的独创性成果，有针对性的开展个性化提问考核，有利于学生学习过程的持续改进。对于有条件的高校，还可开发专门的考核材料数字化收发系统，实现无纸化绿色考核、数字化归档。
表2 单次实验报告考核简况
考核环节 | 权重 | 考核重点 | 备注 |
任务成果 | 30% | 工程知识、问题分析、使用现代工具、沟通 | 完整度、准确度、完成效率等 |
成果说明 | 30% | 工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、沟通 | 图文结合、命令详解者为佳 |
问询及回答 | 40% | 工程知识、问题分析、使用现代工具、沟通、研究、创新、跨学科、效率、终身学习等 | 综合面试：根据其成果随机提问，可能涉及建模过程、工程知识、结果分析、优缺点比较、方案改进、学习难点、学习反思等 |
投稿小故事：
1、遇到最负责任的编辑之一
这次投稿真正的领略了编辑部的认真负责，其中原文有几个句子读起来可能引起误解或读起来不太通畅，编辑部先后通过邮件和我核对了三四次，甚至是周末、晚上还在加班处理稿件，特别感谢编辑部对原文非常认真的审读。而且编辑部除了对存疑部分的与我讨论外，剩余部分几乎都保留了原文，特别感谢。
2、对摘要和关键词翻译的修改
本文开篇所附的摘要是投稿原稿的摘要，体现了论文的主要研究内容。不过正式出版的时候，编辑部对原摘要进行了概括性修改。此外，原文关键词中对新工科的翻译，我采信了汕头大学执行校长顾佩华“emerging engineering”的翻译方法，但正式出版时变成了“new engineering”；原文关键词中对教学设计的翻译我采信了参考文献[14]国外学者的翻译“instructional design”，但正式出版时变成了“teaching design”。
几处修改因为并未改变正文，所以处于可接受范围。
致谢
感谢矿业工程国家级实验教学示范中心（山东科技大学）开放基金“新工科背景下的实验教学模式改革与探索”（KYSF20180205）；贵州省一流课程建设项目（YLDX201707）；贵州省一流大学一流平台（培育）（YLDX201702）等课题对研究的支持！
附：数字化实验报告模板（注：本实验报告为原创设计）
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