OBE理念下PDCA循環(huán)在大學(xué)生科研訓(xùn)練中的應(yīng)用-以交通工程專業(yè)為例

引言自20世紀(jì)90年代通過(guò)借鑒MIT倡導(dǎo)的“本科研究機(jī)會(huì)計(jì)劃”（UndergraduateResearchOpportunitiesProgram，UROP），我國(guó)高等院校將“大學(xué)生科研訓(xùn)練”（StudentResearchTraining，SRT）納入培養(yǎng)計(jì)劃［1-2］。經(jīng)過(guò)三十余年的探索與實(shí)踐，廣義的大學(xué)生科研訓(xùn)練涵蓋了從國(guó)家到學(xué)校層面、從課內(nèi)到課外范疇的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃、科技競(jìng)賽、科研訓(xùn)練課程等多種形式，在引導(dǎo)大學(xué)生及早參與科研活動(dòng)、強(qiáng)化學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的研學(xué)習(xí)慣、提升大學(xué)生科研素養(yǎng)和科研能力等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。近年來(lái)，伴隨著工程教育本科專業(yè)認(rèn)證的開(kāi)展，以“學(xué)生中心、結(jié)果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”為核心的OBE（Outcome-basedEducation）理念被運(yùn)用于高等教育尤其是高等工程教育改革中［3］。在此背景下，本文基于OBE理念將大學(xué)生科研訓(xùn)練目標(biāo)聚焦于大學(xué)生科研素養(yǎng)提升和科研能力成長(zhǎng)。而相較于重復(fù)進(jìn)行的常規(guī)教學(xué)管理，大學(xué)生科研訓(xùn)練具有項(xiàng)目實(shí)施的一次性和漸進(jìn)性、團(tuán)隊(duì)組織的臨時(shí)性和開(kāi)放性等特征，因而需要科學(xué)合理的實(shí)施與管理方法以保證人才培養(yǎng)質(zhì)量［4］。所以，本文將質(zhì)量控制理論中的PDCA循環(huán)應(yīng)用于大學(xué)生科研訓(xùn)練中，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)劃任務(wù)強(qiáng)調(diào)OBE“結(jié)果導(dǎo)向”理念，同時(shí)圍繞“學(xué)生中心”理念明確計(jì)劃任務(wù)實(shí)施過(guò)程，通過(guò)計(jì)劃（Plan）、實(shí)施（Do）、檢查（Check）、處理（Action）四個(gè)階段的循環(huán)推進(jìn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)大學(xué)生科研訓(xùn)練質(zhì)量的“持續(xù)改進(jìn)”［5］。一、OBE理念下大學(xué)生科研訓(xùn)練的PDCA循環(huán)設(shè)計(jì)PDCA循環(huán)作為質(zhì)量管理方法被廣泛應(yīng)用于高等院校課程體系構(gòu)建、教學(xué)質(zhì)量提升、教學(xué)模式探索等方面。本文以交通工程專業(yè)為例，將OBE“學(xué)生中心、結(jié)果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”理念與PDCA循環(huán)相融合，設(shè)計(jì)大學(xué)生科研訓(xùn)練PDCA循環(huán)。（一）“結(jié)果導(dǎo)向”理念下的計(jì)劃任務(wù)制定基于OBE理念，在科研訓(xùn)練項(xiàng)目開(kāi)始之初，需要對(duì)學(xué)生能夠獲取的訓(xùn)練結(jié)果具有清晰的設(shè)想，這樣才能夠采用恰當(dāng)?shù)牟呗?，以確保訓(xùn)練結(jié)果的達(dá)成，即重視從結(jié)果到活動(dòng)的反向設(shè)計(jì)。這一理念暗合了PDCA循環(huán)中以計(jì)劃任務(wù)（Plan）為依據(jù)進(jìn)行后續(xù)的實(shí)施（Do）、檢查（Check）、處理（Action）的方法核心。所以在大學(xué)生科研訓(xùn)練中，以O(shè)BE“結(jié)果導(dǎo)向”理念為指導(dǎo)進(jìn)行PDCA循環(huán)的計(jì)劃任務(wù)制定。由于科研訓(xùn)練的本真價(jià)值不在于有形的科研成果，而在于以科研實(shí)踐為機(jī)會(huì)、培養(yǎng)學(xué)生無(wú)形的科研素養(yǎng)，因此確定大學(xué)生科研訓(xùn)練的兩個(gè)層次計(jì)劃任務(wù)。1.直接計(jì)劃任務(wù)。作為工程教育本科專業(yè)認(rèn)證的國(guó)際互認(rèn)協(xié)議，《華盛頓協(xié)議》基于OBE理念確定了工程專業(yè)學(xué)生的12條畢業(yè)要求。對(duì)應(yīng)其中的問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)或開(kāi)發(fā)解決方案、個(gè)人和團(tuán)隊(duì)合作等畢業(yè)要求，在OBE“結(jié)果導(dǎo)向”理念下，對(duì)大學(xué)生科研訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，確定以提升科研能力、掌握科研方法、端正科研態(tài)度為核心的大學(xué)生科研訓(xùn)練直接計(jì)劃任務(wù)。2.間接計(jì)劃任務(wù)。從科研訓(xùn)練項(xiàng)目開(kāi)展的角度出發(fā)，針對(duì)科研訓(xùn)練項(xiàng)目選題，在相關(guān)理論、方法、技術(shù)的創(chuàng)造性運(yùn)用和充分論證基礎(chǔ)上，提出科學(xué)可行的項(xiàng)目解決方案，最終形成具有規(guī)范性、系統(tǒng)性的報(bào)告和作品，即有形的科研成果，這是大學(xué)生科研訓(xùn)練的間接計(jì)劃任務(wù)。（二）“學(xué)生中心”理念下的計(jì)劃任務(wù)實(shí)施OBE“學(xué)生中心”理念來(lái)源于人本主義學(xué)習(xí)理論，為了發(fā)揮學(xué)生在科研訓(xùn)練中的主觀能動(dòng)性，不論科研訓(xùn)練項(xiàng)目的來(lái)源是學(xué)生自選還是導(dǎo)師科研項(xiàng)目，明確計(jì)劃任務(wù)的實(shí)施主體是由學(xué)生組成的項(xiàng)目小組。科研訓(xùn)練項(xiàng)目的核心內(nèi)容涵蓋選題、方案制定、成果整理與展示等項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程，為了保證計(jì)劃任務(wù)的達(dá)成，對(duì)決定科研訓(xùn)練質(zhì)量的項(xiàng)目選題和方案制定兩個(gè)環(huán)節(jié)分別設(shè)置PDCA子循環(huán)。1.項(xiàng)目選題子循環(huán)。大學(xué)生科研訓(xùn)練項(xiàng)目來(lái)源可以是學(xué)生自選或指導(dǎo)教師已立項(xiàng)的科研項(xiàng)目。不論何種項(xiàng)目來(lái)源，項(xiàng)目的研究對(duì)象和研究方向都需要通過(guò)選題來(lái)聚焦，才能夠在時(shí)間、經(jīng)費(fèi)等限制條件下順利結(jié)題，因此基于選題的重要性設(shè)置相應(yīng)子循環(huán)：首先明確研究目的，然后通過(guò)文獻(xiàn)檢索和小組研討確定初步選題；其次由指導(dǎo)教師、相關(guān)專家學(xué)者評(píng)價(jià)選題的科學(xué)性和創(chuàng)新性；最后優(yōu)化與凝練選題。2.方案制訂子循環(huán)。項(xiàng)目研究方案凝聚了理論、方法、技術(shù)上的創(chuàng)新運(yùn)用或改進(jìn)，是學(xué)生從事創(chuàng)新活動(dòng)的主要成果，也是學(xué)生創(chuàng)造新知識(shí)的具體反映。研究方案制訂子循環(huán)包括通過(guò)小組研討進(jìn)行問(wèn)題分析，從而找出問(wèn)題破解的重難點(diǎn)；做好分工協(xié)作和整合，從而提出初步方案；由指導(dǎo)教師、相關(guān)專家學(xué)者論證研究方案的可行性；根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)行方案的改進(jìn)與結(jié)果分析。（三）“持續(xù)改進(jìn)”理念下的檢查與處理OBE理念強(qiáng)調(diào)評(píng)價(jià)、反饋、改進(jìn)反復(fù)循環(huán)的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，這一思想主要借鑒了質(zhì)量管理理論中的持續(xù)改進(jìn)概念，所以在理論和操作層面上，OBE的“持續(xù)改進(jìn)”與PDCA循環(huán)推進(jìn)具有相通之處?！俺掷m(xù)改進(jìn)”理念下，大學(xué)生科研訓(xùn)練PDCA循環(huán)的計(jì)劃任務(wù)制定和實(shí)施之后，需要執(zhí)行檢查和處理環(huán)節(jié)，通過(guò)學(xué)生、指導(dǎo)教師和專家等多方參與的評(píng)價(jià)機(jī)制對(duì)訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)和意見(jiàn)反饋，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)大學(xué)生科研訓(xùn)練模式的持續(xù)改進(jìn)?！俺掷m(xù)改進(jìn)”理念下的檢查與處理包括過(guò)程性、終結(jié)性檢查與處理。1.過(guò)程性檢查與處理。通過(guò)實(shí)施環(huán)節(jié)的選題和方案子循環(huán)中的檢查與處理進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)與改進(jìn)，其評(píng)價(jià)主體是指導(dǎo)教師、相關(guān)專家學(xué)者，評(píng)價(jià)和改進(jìn)內(nèi)容是項(xiàng)目選題和研究方案的科學(xué)性、可行性，項(xiàng)目小組收集和落實(shí)改進(jìn)意見(jiàn)。2.終結(jié)性檢查與處理。由系室或?qū)W院組織結(jié)題匯報(bào)，邀請(qǐng)專家進(jìn)行評(píng)審和意見(jiàn)反饋，同時(shí)針對(duì)項(xiàng)目實(shí)施、指導(dǎo)和管理過(guò)程中的問(wèn)題征詢解決對(duì)策。另外，開(kāi)展學(xué)生和指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)和自我評(píng)價(jià)與意見(jiàn)收集。二、項(xiàng)目實(shí)例南京林業(yè)大學(xué)交通工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的“交通工程綜合實(shí)訓(xùn)”是面向該專業(yè)全體本科生的科研訓(xùn)練課程，該課程在設(shè)立之初即確立了鼓勵(lì)學(xué)生及早參與科研活動(dòng)以提升學(xué)生科研素養(yǎng)和科研能力的目標(biāo)，該課程也是全國(guó)和江蘇省交通科技大賽參賽資格的選拔賽。在工程教育本科專業(yè)認(rèn)證背景下，該科研訓(xùn)練課程圍繞OBE的“學(xué)生中心、結(jié)果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”理念，完善課程教學(xué)大綱和課程內(nèi)容，借鑒PDCA循環(huán)方法設(shè)計(jì)課程教學(xué)環(huán)節(jié)。本文以該課程的已結(jié)題項(xiàng)目《電動(dòng)自行車被動(dòng)安全裝置設(shè)計(jì)》為例介紹應(yīng)用情況。（一）計(jì)劃任務(wù)制定在OBE“結(jié)果導(dǎo)向”理念下，對(duì)照交通工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，通過(guò)“交通工程綜合實(shí)訓(xùn)”課程教學(xué)大綱修訂，明確交通工程專業(yè)大學(xué)生科研訓(xùn)練結(jié)果即直接計(jì)劃任務(wù)以提升科研能力、掌握科研方法、端正科研態(tài)度為核心，如表1所示，學(xué)生在指導(dǎo)教師的引導(dǎo)和指點(diǎn)下經(jīng)歷完整的科研過(guò)程，使之具備科學(xué)問(wèn)題凝練、項(xiàng)目研究方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)優(yōu)化等科研能力，熟悉前沿工程技術(shù)篩選與運(yùn)用、數(shù)據(jù)采集與分析、模型構(gòu)建與求解等科研方法，樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、分工協(xié)作、合作溝通等科研態(tài)度。該課程的間接計(jì)劃任務(wù)則要求提交綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告并進(jìn)行成果匯報(bào)，具體報(bào)告內(nèi)容包含規(guī)劃設(shè)計(jì)圖、模型、軟件等多種形式的核心成果。表1“交通工程綜合實(shí)訓(xùn)”的直接計(jì)劃任務(wù)（二）計(jì)劃任務(wù)實(shí)施圍繞OBE“學(xué)生中心”理念，在計(jì)劃任務(wù)實(shí)施過(guò)程中的選題和方案設(shè)計(jì)階段強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性，并且通過(guò)選題和方案制定子循環(huán)保證任務(wù)實(shí)施質(zhì)量。例如，“交通工程綜合實(shí)訓(xùn)”已結(jié)題項(xiàng)目《電動(dòng)自行車被動(dòng)安全裝置設(shè)計(jì)》即來(lái)自學(xué)生日常觀察形成的研究興趣，學(xué)生注意到近年來(lái)電動(dòng)自行車交通事故數(shù)和死亡人數(shù)迅猛上升的趨勢(shì)，自發(fā)組成項(xiàng)目小組并聯(lián)系指導(dǎo)教師。同時(shí)，指導(dǎo)教師和項(xiàng)目小組成員按照該課程的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，在具體的選題和項(xiàng)目研究方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)優(yōu)化過(guò)程中，執(zhí)行選題和研究方案設(shè)計(jì)優(yōu)化的PDCA子循環(huán)，不斷凝練項(xiàng)目的研究重點(diǎn)、完善項(xiàng)目研究方案，具體過(guò)程如下。1.選題階段。項(xiàng)目小組考慮到電動(dòng)自行車防護(hù)性和穩(wěn)定性差尤其是在與機(jī)動(dòng)車發(fā)生事故后騎車人易受到嚴(yán)重傷害的現(xiàn)狀，首先明確通過(guò)電動(dòng)自行車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全裝置設(shè)計(jì)，減輕交通事故發(fā)生時(shí)騎車人的受傷害程度、提升電動(dòng)自行車交通安全水平（Plan）；隨后，通過(guò)文獻(xiàn)檢索和組內(nèi)研討，借鑒車輛主動(dòng)和被動(dòng)安全技術(shù)，確定初步選題為電動(dòng)自行車主動(dòng)和被動(dòng)安全裝置設(shè)計(jì)（Do）；根據(jù)事故數(shù)據(jù)分析和文獻(xiàn)檢索，結(jié)合指導(dǎo)教師意見(jiàn)，發(fā)現(xiàn)已有研究多集中于啟動(dòng)控制、車速控制、碰撞預(yù)警等主動(dòng)安全設(shè)計(jì)，故從創(chuàng)新性角度出發(fā)，放棄主動(dòng)安全裝置設(shè)計(jì)（Check）；最終將研究對(duì)象鎖定為事故發(fā)生后發(fā)揮作用、減輕事故嚴(yán)重程度的被動(dòng)安全裝置設(shè)計(jì)（Action）。2.項(xiàng)目研究方案設(shè)計(jì)階段。相關(guān)事故傷害類型分析的研究成果發(fā)現(xiàn)電動(dòng)自行車騎車人四肢和軀干損傷占電動(dòng)自行車相關(guān)損傷中較高的比例，明確被動(dòng)安全裝置用于降低軀干損傷（Plan），初步確定采用穿戴式安全氣囊（Do）。通過(guò)與指導(dǎo)教師研討發(fā)現(xiàn)穿戴式氣囊被誤觸可能性大（Check），故考慮將氣囊裝配在電動(dòng)自行車上，并與傾角傳感器、安全帶、聯(lián)動(dòng)裝置協(xié)同工作，組成安全氣囊防護(hù)裝置，同時(shí)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向軸潰縮裝置，用以在電動(dòng)自行車撞擊低速或靜止物體的事故中降低騎車人頭部及胸部的損傷，通過(guò)分工協(xié)作完成設(shè)計(jì)圖繪制、潰縮裝置有限元建模與受力分析，完成設(shè)計(jì)方案效果分析（Action）。（三）檢查與處理在“交通工程綜合實(shí)訓(xùn)”課程的初期、中期、終期三個(gè)階段分別設(shè)計(jì)了開(kāi)題匯報(bào)、中期檢查、結(jié)題匯報(bào)三個(gè)環(huán)節(jié)，邀請(qǐng)指導(dǎo)教師和校內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)各個(gè)階段的項(xiàng)目預(yù)期進(jìn)度和成果進(jìn)行把關(guān)和意見(jiàn)收集，通過(guò)上述過(guò)程性和終結(jié)性檢查與處理，實(shí)現(xiàn)大學(xué)生科研訓(xùn)練質(zhì)量的“持續(xù)改進(jìn)”。在《電動(dòng)自行車被動(dòng)安全裝置設(shè)計(jì)》項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，指導(dǎo)教師作為顧問(wèn)對(duì)初步選題和研究方案的科學(xué)性、創(chuàng)新性、可行性進(jìn)行評(píng)價(jià)并給出改進(jìn)意見(jiàn)，學(xué)生在上述意見(jiàn)基礎(chǔ)上完善選題和研究方案。在中期檢查階段，該項(xiàng)目小組根據(jù)專家提出的考慮潰縮裝置加工工藝難易程度的意見(jiàn)，確定采用工藝較為簡(jiǎn)單的折紙式潰縮裝置并重新進(jìn)行設(shè)計(jì)圖繪制、有限元建模與受力分析。在項(xiàng)目結(jié)題階段，