基于OBE 理念的汽車制造工藝學(xué)教學(xué)方法探析

王艷鵬 陳國(guó)強(qiáng) 謝遷遷 張新民

河南理工大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 河南省焦作市 454003

1 OBE 理念及車輛工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)要求

OBE(Outcomes-based Education)是指基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式，即一種成果導(dǎo)向的教育理念。OBE 教育理念有別于傳統(tǒng)的由教而學(xué)，更加注重教育的實(shí)用性，強(qiáng)調(diào)為學(xué)而教，以掌握知識(shí)為出發(fā)點(diǎn)安排教學(xué)。作為“華盛頓協(xié)議”簽約成員，目前階段，國(guó)內(nèi)正在大力推進(jìn)工程教育專業(yè)認(rèn)證，OBE 理念是工程教育改革的重要教學(xué)指導(dǎo)理念。對(duì)提高我國(guó)工程教育質(zhì)量，培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用人才，具有重要的推動(dòng)作用。

汽車產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)之一，在世界主要經(jīng)濟(jì)大國(guó)的產(chǎn)業(yè)體系中一直占據(jù)舉足輕重的地位。2020 年,我國(guó)汽車銷量超過2500 萬輛，在全球汽車銷量占比中已連續(xù)十二年蟬聯(lián)第一。龐大的市場(chǎng)吸引了大量企業(yè)投入到汽車及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)中，國(guó)內(nèi)目前擁有汽車制造企業(yè)超過兩萬家，每年吸引了大量的高校畢業(yè)生投身到汽車產(chǎn)業(yè)中。汽車產(chǎn)業(yè)同時(shí)代表了一個(gè)國(guó)家制造業(yè)在國(guó)際上的總體地位，是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平和科技創(chuàng)新能力的重要指標(biāo)，而高校作為汽車行業(yè)技術(shù)人才的主要培養(yǎng)和輸送基地，高校的培養(yǎng)質(zhì)量在一定程度上決定了汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平。結(jié)合汽車產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)和國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀，車輛工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)質(zhì)性涵義至少應(yīng)包含以下幾方面的內(nèi)容。

1）具有團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，同時(shí)掌握自然科學(xué)知識(shí)和一定的人文社科知識(shí)。汽車產(chǎn)品包含上萬個(gè)零部件，生產(chǎn)涉及鋼鐵、塑料、陶瓷等行業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈包含零部件制造、汽車服務(wù)貿(mào)易等，產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到成品必須經(jīng)歷眾多的環(huán)節(jié)、漫長(zhǎng)的周期。且汽車細(xì)分市場(chǎng)比較成熟，把技術(shù)做到優(yōu)秀的同時(shí)也需展示自己的特色，諸如乘坐舒適性、外形美觀性等，一些非技術(shù)因素在汽車設(shè)計(jì)開發(fā)中所占的比重也越來越重。因此，要求汽車工業(yè)技術(shù)人才需要有較強(qiáng)的組織管理能力和協(xié)作精神，能夠在研發(fā)團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮重要作用，且既需掌握寬廣的自然科學(xué)知識(shí)又需具有一定的人文社科知識(shí)。

2）扎實(shí)掌握基礎(chǔ)知識(shí)，能夠解決復(fù)雜工程問題。我國(guó)在汽車產(chǎn)業(yè)鏈中還存在薄弱環(huán)節(jié)，在變速箱等關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)開發(fā)、制造工藝水平、零部件系統(tǒng)集成等方面技術(shù)力量欠缺。國(guó)產(chǎn)汽車品牌缺乏強(qiáng)有力的高端品牌，產(chǎn)品在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力不足，但是隨著時(shí)間的積累和研發(fā)實(shí)力的提高，國(guó)產(chǎn)品牌仍有較好的發(fā)展前景。因此，急需基礎(chǔ)知識(shí)夯實(shí)，掌握扎實(shí)的車輛工程原理、設(shè)計(jì)、制造知識(shí)，實(shí)踐能力良好，具備運(yùn)用知識(shí)解決復(fù)雜工程問題，同時(shí)具有國(guó)際化視野的優(yōu)秀人才。

3）掌握多學(xué)科知識(shí)，具有良好的創(chuàng)新能力和終身學(xué)習(xí)意識(shí)。汽車產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)誕生了一百多年，但仍然保持著旺盛的生命力，在發(fā)展歷程中涌現(xiàn)出的諸如可變氣門正時(shí)、渦輪增壓、缸內(nèi)直噴、發(fā)動(dòng)機(jī)閉缸等新技術(shù)層出不窮，且技術(shù)革新的速度非?？?。當(dāng)下，汽車行業(yè)也在經(jīng)歷著電動(dòng)化、自動(dòng)化、智能化的技術(shù)革新歷程。因此，車輛工程技術(shù)人才需要掌握機(jī)械、電氣、控制等多學(xué)科的綜合知識(shí)，具有良好的創(chuàng)新能力，同時(shí)具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)意識(shí)，能夠通過自主學(xué)習(xí)，不斷提升自己的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，引領(lǐng)技術(shù)革新。

2 汽車制造工藝學(xué)的課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容與課程特點(diǎn)

2.1 課程目標(biāo)

人才培養(yǎng)目標(biāo)決定了學(xué)生的畢業(yè)要求，學(xué)生的畢業(yè)要求通過具體的課程目標(biāo)進(jìn)行支撐，因此，培養(yǎng)目標(biāo)最終落實(shí)到了每門課程的課程目標(biāo)上。根據(jù)本校車輛工程專業(yè)培養(yǎng)方案的課程體系及本課程對(duì)學(xué)生畢業(yè)要求的貢獻(xiàn)，決定了本課程的課程目標(biāo)應(yīng)包含以下幾個(gè)方面：

課程目標(biāo)1 應(yīng)涵蓋以下內(nèi)容：了解金屬切削的方法、原理、特點(diǎn)，掌握汽車零件加工質(zhì)量影響因素，形成良好的工程實(shí)踐意識(shí)，能夠合理地應(yīng)用零件加工工藝知識(shí)解決零件加工過程中的實(shí)際問題。

課程目標(biāo)2 應(yīng)涵蓋以下內(nèi)容：掌握汽車零部件加工制造完整的工藝流程，了解新工藝的加工原理和方法，針對(duì)典型零件能夠選擇合適的加工工藝。

課程目標(biāo)3 應(yīng)涵蓋以下內(nèi)容：理解刀具、夾具、齒輪等與汽車零部件加工相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)以及相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、行業(yè)政策。

2.2 教學(xué)內(nèi)容

汽車制造工藝學(xué)是車輛工程專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，這門課程圍繞汽車零件的加工制造，系統(tǒng)地介紹了汽車制造工藝的基本知識(shí)、基本理論。

授課內(nèi)容包括汽車制造工藝過程基本概念的介紹、工件裝夾和機(jī)床夾具的介紹與分析、汽車零件表面常用加工方法的介紹、汽車零件機(jī)械加工質(zhì)量的分析、尺寸鏈原理與應(yīng)用、機(jī)械加工工藝規(guī)程制定的步驟和內(nèi)容、汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝性分析、典型零件制造工藝介紹。其中既包括生產(chǎn)過程、工藝過程、定位等需記憶的概念知識(shí)，又包括影響零件加工精度的因素分析、表面質(zhì)量形成及影響因素分析等需理解的理論知識(shí)，還包括尺寸鏈的解算等需計(jì)算的應(yīng)用知識(shí)，以及連桿、齒輪等制造工藝的實(shí)踐知識(shí)。

2.3 課程特點(diǎn)

課程教學(xué)方法與課程特點(diǎn)聯(lián)系緊密，課程教學(xué)方法應(yīng)遵循課程特點(diǎn)，本課程存在以下特點(diǎn)：

（1）本門課程具有很強(qiáng)的專業(yè)性。在對(duì)一些加工原理、方法等的分析說明中運(yùn)用了大量的圖示法和專業(yè)詞匯。二維視圖的表達(dá)方法在一定程度上更加直接具體、清晰易讀，降低了理解難度。但是有些示圖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含內(nèi)容較多，需要前期熟練掌握機(jī)械制圖、汽車構(gòu)造、金工實(shí)習(xí)等相關(guān)課程的知識(shí)。

（2）本門課程包含內(nèi)容多，知識(shí)面廣。產(chǎn)品加工工藝是多學(xué)科知識(shí)在零件加工過程中的綜合運(yùn)用。本課程從零件加工方法、裝配工藝、測(cè)量方法等多方面、多角度系統(tǒng)的講述了汽車零件加工制造相關(guān)的知識(shí)。內(nèi)容涉及到機(jī)械工程材料、金屬工藝學(xué)、互換性與測(cè)量技術(shù)等課程的相關(guān)知識(shí)。且不同課程知識(shí)間具有較高的關(guān)聯(lián)度，因而導(dǎo)致內(nèi)容較為繁雜。

（3）課時(shí)短，學(xué)時(shí)少。本門課程涉及的內(nèi)容較多，有較多的知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)到多門課程的內(nèi)容。講清楚一個(gè)知識(shí)點(diǎn)需要糅合多領(lǐng)域的知識(shí)，需要花費(fèi)較多時(shí)間。培養(yǎng)方案中設(shè)定的本門課程總學(xué)時(shí)為32 學(xué)時(shí)，相對(duì)課程內(nèi)容來講，學(xué)時(shí)偏少，任務(wù)重。

（4）內(nèi)容實(shí)踐性強(qiáng)，不容易引起學(xué)生重視。本門課程注重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，授課內(nèi)容緊密圍繞零件加工的各個(gè)環(huán)節(jié)，脫離學(xué)生的日常環(huán)境，加大了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解難度。

3 教學(xué)方法探析

為了實(shí)現(xiàn)車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)，需瞄準(zhǔn)課程目標(biāo)，結(jié)合課程特點(diǎn)，在授課及作業(yè)環(huán)節(jié)采用適宜的教學(xué)方法，以獲得良好的課程目標(biāo)達(dá)成。

（1）教授知識(shí)的目的是為了服務(wù)實(shí)際，解決工程問題，而在理論學(xué)習(xí)階段一般缺少實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境，很難將所學(xué)知識(shí)與工程問題相聯(lián)系，因此容易導(dǎo)致學(xué)生理論知識(shí)扎實(shí)，但是工程實(shí)踐意識(shí)薄弱。為實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)1 的高達(dá)成度，需在授課及作業(yè)兩個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)培養(yǎng)工程實(shí)踐意識(shí)有所側(cè)重。

在授課環(huán)節(jié)，進(jìn)行逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，首先提出工程問題，從問題引出相關(guān)理論知識(shí)。開展啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生在課堂上進(jìn)行思考，加深對(duì)知識(shí)的理解，避免出現(xiàn)課堂上聽的懂，實(shí)際應(yīng)用中卻一頭霧水的狀況。如在分析剛度對(duì)工件加工形狀的影響時(shí)，可首先展示出不同幾何形狀精度的零件加工效果（鼓形、馬鞍形等），指出與理想加工效果之間的差別，拋出問題。接下來從零件加工實(shí)際中所采用的機(jī)床類型、定位方法等開始，引領(lǐng)學(xué)生確立完整的加工過程，分析加工過程中刀具及工件的運(yùn)動(dòng)和受力情況，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生分析、總結(jié)出剛度對(duì)工件加工形狀的作用原理及影響特征。在學(xué)生思考的過程中完成基礎(chǔ)知識(shí)的強(qiáng)化記憶和關(guān)聯(lián)知識(shí)的綜合應(yīng)用。上課過程中提及到的被加工零件、機(jī)床、刀具等，在不影響理論分析說明時(shí)，應(yīng)采用實(shí)物照片取代工程視圖。比如夾具體、機(jī)床導(dǎo)軌、車刀等，通過實(shí)物照片的展示可拉近學(xué)生對(duì)實(shí)踐的距離，提高學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐的熟識(shí)度。工程問題往往具有不同的解決方法，機(jī)械零件也可通過不同的加工方法生產(chǎn)制造，比如齒輪可通過滾齒、插齒等方法進(jìn)行加工；國(guó)內(nèi)外曲軸的加工具有不同的工藝方法?？刹捎糜^看錄像等方法了解不同的生產(chǎn)工藝，分析不同加工方法的異同點(diǎn)，拓寬學(xué)生的思路，開闊學(xué)生的視野。

作業(yè)環(huán)節(jié)是學(xué)生檢驗(yàn)所學(xué)，查漏補(bǔ)缺的重要環(huán)節(jié)，做作業(yè)的過程不僅是一個(gè)檢驗(yàn)的過程，更是學(xué)生回憶、整理所學(xué)知識(shí)、提高自身的過程，作業(yè)題目確立了學(xué)生強(qiáng)化和提高的方向。因此在作業(yè)布置上，可對(duì)工程實(shí)踐問題有所側(cè)重，設(shè)計(jì)針對(duì)工程實(shí)際問題的思考類題目，以進(jìn)一步鍛煉學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜工程問題的能力。

（2）汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)更新速度十分迅速，且由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，汽車行業(yè)對(duì)新技術(shù)存在過渡保密現(xiàn)象，使得教學(xué)技術(shù)知識(shí)往往得不到及時(shí)更新。為實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)2的高達(dá)成度，需在授課及作業(yè)兩個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)新工藝、新方法有所考慮。

新工藝、新方法也是在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上的更新迭代，由于受到學(xué)時(shí)的限制，在授課環(huán)節(jié)，必須以基礎(chǔ)知識(shí)的教授為主，只能適當(dāng)提及一些新技術(shù)，不能對(duì)新技術(shù)進(jìn)行細(xì)致講解?？稍谡n堂上給出新技術(shù)的關(guān)鍵詞，也不宜將關(guān)鍵詞指定的太過寬泛、籠統(tǒng)，如加工中心等，以免激發(fā)不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如，在講解數(shù)控加工機(jī)床時(shí)，適當(dāng)展示加工代碼；在講解計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)時(shí)，可介紹一兩款輔助軟件，并采用某款軟件進(jìn)行一下功能演示。在講解基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)吸引學(xué)生對(duì)新的工藝形式產(chǎn)生興趣，指導(dǎo)學(xué)生關(guān)注汽車工程學(xué)會(huì)等相關(guān)網(wǎng)站、論壇，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)新技術(shù)進(jìn)行持續(xù)關(guān)注，了解其原理、特點(diǎn)，并能對(duì)新工藝的適用性進(jìn)行正確把握。

作業(yè)在課下完成，時(shí)間具有一定的彈性，可補(bǔ)充授課學(xué)時(shí)的不足。在作業(yè)環(huán)節(jié)，可布置諸如簡(jiǎn)述汽車曲軸加工新技術(shù)等題目，學(xué)生通過查閱專利、文章、新聞報(bào)道等資料完成作業(yè)，在完成作業(yè)的過程中，掌握了解新技術(shù)的途徑和方法，并培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。在作業(yè)中也可布置簡(jiǎn)單汽車零件加工的數(shù)控代碼編寫，或采用編程制作簡(jiǎn)單汽車零件的加工工藝規(guī)程卡片。在編制程序代碼的過程中，能對(duì)汽車零件加工工藝相關(guān)知識(shí)進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，加深對(duì)工藝方法的認(rèn)知，有助于零件加工時(shí)選擇合適的加工工藝。

（3）對(duì)于工科生的培養(yǎng)，通常以培養(yǎng)邏輯思維為重點(diǎn)，在教學(xué)過程中重視技術(shù)原理和重難點(diǎn)知識(shí)的講授，目的在于使學(xué)生能夠應(yīng)用技術(shù)工具解決現(xiàn)實(shí)問題，往往忽視了技術(shù)以外的因素。為實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)3的高達(dá)成度，可在授課及作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行以下改革。

在授課環(huán)節(jié)可增加標(biāo)準(zhǔn)的提及次數(shù)，在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的頻繁引用中，強(qiáng)化學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生考慮相關(guān)規(guī)定對(duì)汽車零部件加工工藝的影響。為了使機(jī)械產(chǎn)品的加工和裝配有序可操作，零件加工制造的背后包含了非常多的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，諸如GB/T1438.2-2008規(guī)定了莫氏錐柄麻花鉆的型式和尺寸；JB/T 7968.1-1999 規(guī)定了滾刀的基本型式和尺寸。因此，在授課過程中有大量時(shí)機(jī)提及標(biāo)準(zhǔn)、展示標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。另外，可指導(dǎo)學(xué)生關(guān)注中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)官方網(wǎng)站，查閱行業(yè)政策，標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)等內(nèi)容。

在作業(yè)環(huán)節(jié)，可指定閱讀某一項(xiàng)行業(yè)政策，然后分組進(jìn)行討論交流，以增強(qiáng)對(duì)行業(yè)政策的理解力。

4 總結(jié)

汽車制造工藝學(xué)在車輛工程專業(yè)學(xué)生能力培養(yǎng)過程中具有重要的作用。在分析汽車工業(yè)人才培養(yǎng)要求和汽車制造工藝學(xué)課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，基于OBE 理念，為實(shí)現(xiàn)汽車制造工藝學(xué)的課程目標(biāo)，對(duì)汽車制造工藝學(xué)的教學(xué)方法進(jìn)行了分析探討，提出了相應(yīng)的教學(xué)方法和措施，以提高本門課程的教學(xué)效果及目標(biāo)達(dá)成度，提升人才的培養(yǎng)質(zhì)量。