摘要：隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，高?！稒C(jī)械制造技術(shù)》課程的教學(xué)模式面臨新的挑戰(zhàn)。研究基于OBE 理念，探討了課堂教學(xué)、工程實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)三個(gè)模塊的一體化教學(xué)改革，通過(guò)明確教學(xué)目標(biāo)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)以及創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)，構(gòu)建了以學(xué)生為中心的教學(xué)體系。最后，對(duì)改革效果進(jìn)行了評(píng)估與反思，結(jié)果顯示這一教學(xué)模式對(duì)于提升教學(xué)質(zhì)量具有較好的實(shí)踐價(jià)值。

關(guān)鍵詞：OBE ；機(jī)械制造技術(shù)；教學(xué)改革；工程實(shí)訓(xùn)；課程設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

《機(jī)械制造技術(shù)》課程是高校機(jī)械類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有綜合性高和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)工作的要求相對(duì)較高。特別是在工業(yè)4.0 的時(shí)代背景下，各種先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，制造行業(yè)對(duì)人才的需求發(fā)生了深刻變化，傳統(tǒng)以傳授知識(shí)為主的教學(xué)模式已難以滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)人才的要求。

為適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展和專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的需求，近年來(lái)很多高校針對(duì)這一變化對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐。長(zhǎng)春理工大學(xué)張樹仁等[1] 建立了“以金屬切削理論為基礎(chǔ)，以機(jī)械制造工藝為主線，傳統(tǒng)制造技術(shù)與現(xiàn)代制造技術(shù)相結(jié)合”的教學(xué)內(nèi)容體系；揚(yáng)州大學(xué)吳闖等[2] 提出在新工科背景下線下線上相結(jié)合采用多元化教學(xué)；北京石油化工學(xué)院李峰等[3] 利用現(xiàn)代機(jī)加工生產(chǎn)車間作為第二課堂，以典型產(chǎn)品的加工工藝為案例，使學(xué)生在真實(shí)工程環(huán)境下學(xué)習(xí)等，都取得了較好的效果。

在上述研究基礎(chǔ)上， 本院教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于成果導(dǎo)向教育（Outcome-Based Education，OBE）理念，著眼于學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)成效和職業(yè)發(fā)展需要，對(duì)《機(jī)械制造技術(shù)》課程的教學(xué)模式進(jìn)行改革，使學(xué)生能夠更好的理解與掌握理論知識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

1 OBE 理念及其在《機(jī)械制造技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用

OBE 理念是由美國(guó)學(xué)者斯派蒂提出，是一種以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的教育理念，它強(qiáng)調(diào)教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為中心，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和未來(lái)發(fā)展[4]。在教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)目標(biāo)聚焦于學(xué)生畢業(yè)之后所應(yīng)該具備的能力，教學(xué)內(nèi)容圍繞學(xué)生能力培養(yǎng)，教學(xué)資源支撐學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的達(dá)成，而教學(xué)評(píng)價(jià)對(duì)象則是學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，指向?qū)W生的未來(lái)職業(yè)發(fā)展。在前期的探索和實(shí)踐中，OBE 教育模式展現(xiàn)了對(duì)社會(huì)化需求人才培養(yǎng)的有效性和實(shí)用性，因此這一理念也逐漸成為影響高校教學(xué)改革和發(fā)展的重要思想。

在《機(jī)械制造技術(shù)》傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，存在重理論輕實(shí)踐，而且很多理論未及時(shí)更新；注重知識(shí)的學(xué)習(xí)，忽視創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；各知識(shí)點(diǎn)和各專業(yè)模塊間相對(duì)孤立，缺乏相互間的融會(huì)貫通綜合應(yīng)用等問(wèn)題，以致于學(xué)生畢業(yè)走上工作崗位后，缺少解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，無(wú)法適應(yīng)企業(yè)的工作要求。針對(duì)上述問(wèn)題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用OBE 理念，結(jié)合制造業(yè)實(shí)際工程需要和人才培養(yǎng)方案明確學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，以典型零件的加工工藝為主線融合課堂教學(xué)、工程實(shí)訓(xùn)和課程設(shè)計(jì)三個(gè)專業(yè)模塊，反向設(shè)計(jì)符合學(xué)生需求的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，確保學(xué)生能夠達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)成果。

從總體課程教學(xué)改革的思路可以看出（圖1），OBE 理念在《機(jī)械制造技術(shù)》中的應(yīng)用，主要基于其明確的教學(xué)目標(biāo)、提高教學(xué)的針對(duì)性、促進(jìn)理論與實(shí)踐的結(jié)合和建立多元的評(píng)價(jià)體系等方面。

（1）OBE 理念強(qiáng)調(diào)從學(xué)習(xí)成果出發(fā)，有助于教師清晰地認(rèn)識(shí)到課程的教學(xué)目標(biāo)是什么，即學(xué)生完成課程后應(yīng)該具備哪些能力和素質(zhì)。課程明確的教學(xué)目標(biāo)可以更好地滿足行業(yè)對(duì)工程技術(shù)人才的需求，做到有的放矢，避免和減少課程教學(xué)與實(shí)際需求不相符的問(wèn)題。

（2）在教學(xué)過(guò)程中針對(duì)性地設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，并采取多種教學(xué)法和典型案例將各教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容有機(jī)串聯(lián)起來(lái)。這不僅解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式單一的問(wèn)題，同時(shí)更加適應(yīng)學(xué)生個(gè)性化的需求，幫助學(xué)生建立系統(tǒng)的知識(shí)框架。

（3）通過(guò)工程實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握機(jī)械制造技術(shù)，鍛煉實(shí)際操作能力。這種理實(shí)結(jié)合的教學(xué)方式有利于解決傳統(tǒng)教學(xué)模式理論與實(shí)踐脫節(jié)的問(wèn)題，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

（4）依據(jù)OBE 理念建立多元的評(píng)價(jià)體系，以全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。這不僅解決傳統(tǒng)教學(xué)模式中常規(guī)考核方式帶來(lái)的片面性，更能夠準(zhǔn)確地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，并且通過(guò)教學(xué)結(jié)果建立起正向反饋機(jī)制對(duì)教學(xué)模式持續(xù)改進(jìn)。

2 三位一體融合教學(xué)改革的設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.1 明確教學(xué)目標(biāo)

OBE 理念強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，因此在制定機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)方案時(shí)，將滿足社會(huì)需求和行業(yè)發(fā)展作為出發(fā)點(diǎn)，確定相應(yīng)培養(yǎng)目標(biāo)：既要掌握機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、自動(dòng)化控制等領(lǐng)域基本理論、專業(yè)知識(shí)，更要具備較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應(yīng)用型人才?！稒C(jī)械制造技術(shù)》作為機(jī)械類專業(yè)的核心課程，其教學(xué)目標(biāo)應(yīng)依據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案來(lái)確定，主要涵蓋了專業(yè)知識(shí)、實(shí)踐技能和綜合素養(yǎng)三個(gè)方面。

（1）在專業(yè)知識(shí)方面，學(xué)生應(yīng)掌握機(jī)械制造技術(shù)的基本理論、工藝方法和加工設(shè)備。主要包括：金屬切削過(guò)程及其基本規(guī)律；主要機(jī)械加工方法和特點(diǎn)；機(jī)床、刀具和夾具的結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用；以及機(jī)械加工精度及表面質(zhì)量的基本概念和控制方法等。

（2）在實(shí)踐技能方面，學(xué)生應(yīng)具備機(jī)械制造領(lǐng)域的實(shí)踐操作能力和問(wèn)題解決能力。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)能夠熟練掌握機(jī)械加工設(shè)備（如車床、銑床等）的操作和維護(hù)；數(shù)控編程與加工技術(shù)；夾具的設(shè)計(jì)；機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)；以及解決機(jī)械制造過(guò)程中的常見問(wèn)題。

（3）在綜合素養(yǎng)方面，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械制造技術(shù)的興趣和熱愛，樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和責(zé)任感，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考、勇于創(chuàng)新，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通交流能力。

2.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

在明確教學(xué)目標(biāo)的前提下，圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。首先，根據(jù)行業(yè)發(fā)展和企業(yè)需求，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了更新和拓展。例如，增加了數(shù)控加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、現(xiàn)代機(jī)床典型結(jié)構(gòu)等當(dāng)下主流的制造技術(shù)，以及精密加工、微細(xì)加工等先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)容，確保學(xué)生學(xué)到知識(shí)和技能具有實(shí)用性和前瞻性。同時(shí)，引入了跨學(xué)科的內(nèi)容，例如智能制造與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)大數(shù)據(jù)的概念，拓寬了學(xué)生的知識(shí)視野[5]。

另外，強(qiáng)化理論與實(shí)踐的結(jié)合，通過(guò)典型零件的加工工藝將課堂教學(xué)、工程實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)三個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容融會(huì)貫通，以改變?cè)瓉?lái)實(shí)踐環(huán)節(jié)缺失和各教學(xué)環(huán)節(jié)孤立的情況。例如，以車床輸出軸這一軸桿類零件作為案例，通過(guò)工程實(shí)訓(xùn)完成零件的制作，加深對(duì)車床、銑床等金屬切削機(jī)床的結(jié)構(gòu)、原理和操作，外圓面、平面和鍵槽等表面的加工方法，切削條件的合理選擇，工件的定位夾緊這些理論知識(shí)的理解和應(yīng)用，并且通過(guò)課程設(shè)計(jì)掌握軸桿類零件工藝規(guī)程編制和專用夾具設(shè)計(jì)的方法，熟悉在真實(shí)工程環(huán)境下如何綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

2.3 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)是提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要途徑，而且《機(jī)械制造技術(shù)》本身就是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，如果沒有足夠的實(shí)踐經(jīng)歷，很難對(duì)金屬切削理論和機(jī)械制造工藝等知識(shí)有準(zhǔn)確的理解和把握[6]，因此我們?cè)黾恿斯こ虒?shí)訓(xùn)和課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)的比重，總實(shí)踐課時(shí)占比達(dá)42.9%（表1）。

在《機(jī)械制造技術(shù)》實(shí)際教學(xué)中，注重實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，建立了以工程實(shí)訓(xùn)為主，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)、校外實(shí)習(xí)和學(xué)科競(jìng)賽相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)體系。教學(xué)團(tuán)隊(duì)配備了機(jī)械制造技術(shù)實(shí)訓(xùn)室、特種加工實(shí)驗(yàn)室、數(shù)控加工生產(chǎn)線等教學(xué)資源，為學(xué)生提供了充足的實(shí)踐場(chǎng)地和設(shè)施；與玉柴、南南鋁和中國(guó)重汽等大型制造企業(yè)建立實(shí)踐實(shí)習(xí)合作，使學(xué)生能夠深入生產(chǎn)一線進(jìn)行學(xué)習(xí)和鍛煉；鼓勵(lì)學(xué)生參與科研項(xiàng)目和競(jìng)賽活動(dòng)，多次在全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽等學(xué)科競(jìng)賽中獲得佳績(jī)。

在工程實(shí)訓(xùn)中，主要設(shè)計(jì)了金屬切削加工認(rèn)知、階梯軸零件制作、盤套類工藝規(guī)程設(shè)計(jì)以及智能產(chǎn)線運(yùn)作等內(nèi)容，在提升學(xué)生機(jī)加工操作實(shí)踐能力基礎(chǔ)上，將機(jī)床結(jié)構(gòu)原理和切削參數(shù)選擇等課堂教學(xué)內(nèi)容和工藝過(guò)程卡片編制等課程設(shè)計(jì)內(nèi)容銜接起來(lái)，達(dá)到相互融合促進(jìn)的效果，使學(xué)生清楚所學(xué)知識(shí)用到哪里、怎么用，對(duì)課程學(xué)習(xí)有了整體的認(rèn)識(shí)和把握。

2.4 創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)是在《機(jī)械制造技術(shù)》課堂學(xué)習(xí)和工程實(shí)訓(xùn)之后的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，學(xué)生能夠綜合運(yùn)用所學(xué)基本理論以及在工程實(shí)訓(xùn)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行工藝及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，掌握并運(yùn)用機(jī)械制造過(guò)程中的加工方法、加工裝備等基本知識(shí)，提高分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力[7]。

教學(xué)結(jié)合機(jī)床典型零件的實(shí)際生產(chǎn)場(chǎng)景制定課程設(shè)計(jì)任務(wù)，完成相應(yīng)機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和專用夾具的設(shè)計(jì)，具體包括完成毛坯、工件和夾具的三維模型和工程圖，以及工藝文件和設(shè)計(jì)說(shuō)明書等，任務(wù)涉及機(jī)械設(shè)計(jì)、工程材料和工程制圖等多門前序?qū)I(yè)課程，拓寬了學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用。同時(shí)，在教學(xué)過(guò)程中，改變常規(guī)教學(xué)方式采用項(xiàng)目教學(xué)法，將班級(jí)學(xué)生劃分為5 個(gè)組，分別完成軸桿類、輪盤類、支架類、支座類和廂體類零件的工藝設(shè)計(jì)，主要通過(guò)自主學(xué)習(xí)、分組研討的形式開展課程設(shè)計(jì)，最終以匯報(bào)答辯的形式進(jìn)行評(píng)價(jià)，以此提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通交流能力。另外，在專用夾具的設(shè)計(jì)中，根據(jù)不同的加工方法、加工表面以及裝夾方式，采取啟發(fā)式教學(xué)讓學(xué)生通過(guò)發(fā)散思維進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

3 教學(xué)改革效果評(píng)估與反思

OBE 理念強(qiáng)調(diào)教學(xué)過(guò)程的持續(xù)改進(jìn)和反饋機(jī)制，為了評(píng)估教學(xué)改革的效果，采用了多種評(píng)價(jià)方式和手段。首先，對(duì)學(xué)生理論知識(shí)的掌握情況，在日常教學(xué)中利用學(xué)習(xí)通APP 布置作業(yè)等進(jìn)行檢驗(yàn)，通過(guò)期考筆試的形式進(jìn)行了測(cè)試和評(píng)價(jià)，在試卷命題時(shí)側(cè)重于應(yīng)用能力題型的占比。其次，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力進(jìn)行了考核和評(píng)估，根據(jù)制作工件的質(zhì)量和效率以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況對(duì)工程實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過(guò)產(chǎn)品三維模型、設(shè)計(jì)說(shuō)明書和答辯情況等綜合評(píng)定的方式對(duì)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行考核。最后，通過(guò)學(xué)生的教學(xué)反饋和問(wèn)卷調(diào)查、聽課教學(xué)測(cè)評(píng)系統(tǒng)等渠道收集了學(xué)生和教師對(duì)教學(xué)改革的反饋和建議。

通過(guò)評(píng)估發(fā)現(xiàn)，教學(xué)改革取得了較好的效果（圖2）。學(xué)生對(duì)機(jī)械制造技術(shù)知識(shí)的掌握程度和實(shí)踐能力得到了提高，相應(yīng)創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也得到了有效培養(yǎng)，學(xué)生和教師對(duì)教學(xué)改革的滿意度較高。然而，教學(xué)改革中仍存在一些問(wèn)題和不足。例如，部分學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)的參與度不高，專業(yè)基礎(chǔ)的參差不齊影響了學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果，課程設(shè)計(jì)任務(wù)的適用性有待進(jìn)一步提高等。針對(duì)這些問(wèn)題和不足，在后續(xù)教學(xué)過(guò)程中我們將制定相應(yīng)的措施持續(xù)改進(jìn)完善，不斷提升課程的教學(xué)質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

研究基于OBE 理念，對(duì)《機(jī)械制造技術(shù)》課程的課堂教學(xué)、工程實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了三位一體的融合教學(xué)改革。通過(guò)明確教學(xué)目標(biāo)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)等措施，有效提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。實(shí)踐表明，該教學(xué)模式能夠提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，為學(xué)生未來(lái)的職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來(lái)，我們將繼續(xù)深化教學(xué)改革實(shí)踐，探索更加適合現(xiàn)代教育需求的教學(xué)模式和方法，為培養(yǎng)高素質(zhì)的機(jī)械制造技術(shù)人才而努力。

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作者簡(jiǎn)介：

王彥崗，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)閷Ｓ闷嚨拈_發(fā)與應(yīng)用。