基于OBE理念的《機(jī)械工程材料》教學(xué)改革與探索

李妙玲，武亞平

(洛陽理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，河南 洛陽 471023)

OBE 是英文Outcomes based Education(成果導(dǎo)向教育) 的縮寫,是一種基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式，最早出現(xiàn)于美國(guó)和澳大利亞的基礎(chǔ)教育改革[1]。成果導(dǎo)向教育作為一種先進(jìn)的教育理念，至今已形成了一套比較完整的理論體系和實(shí)施模式，而且已經(jīng)證明是高等工程教育改革的正確方向。為了積極推進(jìn)教育教學(xué)改革，應(yīng)遵循3個(gè)理念，即：成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)。

《機(jī)械工程材料》課程是我校過程裝備與控制工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握常用工程材料的基本理論知識(shí)并能合理地選擇材料、正確制定熱處理工藝路線。最終能激發(fā)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)精神。在工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中，本課程是過程裝備與控制工程專業(yè)的核心課程。然而傳統(tǒng)課堂教學(xué)存在以下4方面的突出問題[2]：

(1)課時(shí)減少與教學(xué)內(nèi)容完整性的矛盾。

(2)課程目標(biāo)是基于課程導(dǎo)向，不是基于產(chǎn)出為導(dǎo)向。

(3)傳統(tǒng)教學(xué)模式與目前信息化教學(xué)的矛盾。

(4)在傳統(tǒng)教學(xué)中課程思政元素偏少。

基于以上問題，傳統(tǒng)的教學(xué)已不能滿足工程教育認(rèn)證要求。結(jié)合我校“行業(yè)性、地方性、應(yīng)用型”的辦學(xué)定位，機(jī)械工程材料課程的改革勢(shì)在必行。

1 基于OBE理念的課程教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)我校過程裝備與控制工程專業(yè)的2016版的培養(yǎng)方案，將教學(xué)目標(biāo)細(xì)化分解為以下3條。

通過本課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生具備下列能力：

(1)掌握常用機(jī)械工程材料基本理論和主要性能特點(diǎn)，掌握熱處理的基本理論和常用工藝方法，初步具備合理選擇與使用材料、正確制定機(jī)械零件熱處理工藝路線的能力。

(2)結(jié)合實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生選材用材的原則和方法，能夠合理設(shè)計(jì)熱處理工藝使材料的力學(xué)性能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力，緊跟機(jī)械工程新材料和新技術(shù)發(fā)展動(dòng)向。

(3)培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的工程觀，具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。

本課程的教學(xué)目標(biāo)與OBE教學(xué)理念相一致，并很好地支撐了畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)。通過教學(xué)改革，將學(xué)生專業(yè)的理論知識(shí)和實(shí)踐技能有機(jī)整合，學(xué)生最終能掌握常用工程材料的基本理論知識(shí)。并能根據(jù)具體的使用要求合理地選擇材料、正確地制定熱處理工藝路線。

2 基于OBE理念的教學(xué)內(nèi)容改革

根據(jù)培養(yǎng)方案的要求，《機(jī)械工程材料》課程的學(xué)時(shí)為32個(gè)。其中，理論學(xué)時(shí)24個(gè)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)8個(gè)。針對(duì)教學(xué)內(nèi)容增多但學(xué)時(shí)減少的情況，必須對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合、對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改革，才能有效地、圓滿地完成教學(xué)任務(wù)。根據(jù)本課程理論性和實(shí)踐性強(qiáng)、基本概念多、與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合密切的特點(diǎn)[3]，在教學(xué)組織上開展模塊化教學(xué)，即把教學(xué)內(nèi)容分為工程材料理論基礎(chǔ)、工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用和工程實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)3個(gè)模塊，將思政元素融入課程教學(xué)中。

(1)工程材料理論基礎(chǔ)

教學(xué)內(nèi)容開始于工程要求(材料的力學(xué)性能。主要包括強(qiáng)度、硬度、塑性、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度等)、結(jié)束于實(shí)踐應(yīng)用(合理選材并能正確地制訂加工工藝和熱處理工藝)。其中，還包括金屬的晶體結(jié)構(gòu)及缺陷、鐵碳合金相圖、鋼的熱處理、合金鋼、鑄鐵等。

(2)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用

采用“一線兩圖”的教學(xué)模式，即用一條主線(選材用材能力)貫穿教學(xué)始終、兩張圖形(“鐵碳合金相圖”和“C曲線”)聯(lián)系各部分教學(xué)內(nèi)容，圍繞教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成開展教學(xué)。其中，還包括鐵碳合金相圖、鋼的熱處理、合金鋼、鑄鐵、工程材料的選用等；硬度測(cè)試、顯微組織觀察、熱處理實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析、解釋。

合金鋼、鑄鐵的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)命名、顯微組織圖、性能及熱處理規(guī)范；硬度測(cè)試、金相組織觀察、熱處理工藝設(shè)計(jì)及其結(jié)果分析。

(3)工程實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)

根據(jù)培養(yǎng)方案的要求，在完成理論教學(xué)的同時(shí)，還要注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在本課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中，可通過以下幾個(gè)途徑提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。在教學(xué)方法上以項(xiàng)目和問題為導(dǎo)向，活躍課堂氣氛，提高學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性、主動(dòng)性；在網(wǎng)絡(luò)資源中除了課堂教學(xué)內(nèi)容外，還有大量的閱讀資料、視頻動(dòng)畫、作業(yè)練習(xí)、自我測(cè)驗(yàn)等；在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以開設(shè)綜合型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)為主，指導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，把理論知識(shí)和實(shí)際工業(yè)應(yīng)用結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新能力。

(4)在課程教學(xué)中融入思政元素

在本課程介紹材料的發(fā)展歷史環(huán)節(jié)時(shí)加入課程思政要素，使學(xué)生了解材料的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和前景，了解本專業(yè)研究領(lǐng)域、熱點(diǎn)和應(yīng)用。在講述鋼的熱處理、鋼的牌號(hào)等內(nèi)容時(shí)，要根據(jù)目前材料、熱處理發(fā)展的現(xiàn)狀，考慮到對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響，增強(qiáng)學(xué)生的愛國(guó)熱情和民族自豪感。

3 基于OBE理念的考核方式改革

教學(xué)考核是教學(xué)過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在教學(xué)中起著導(dǎo)向性的作用。在以往的考核中，平時(shí)成績(jī)的確定主要考慮作業(yè)和考勤，占綜合成績(jī)的20%，由于缺乏明確的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和量化指標(biāo)，而且受教師主觀因素影響較大，這種考核方式不能客觀、全面地反映學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)效果。

根據(jù)OBE理念，將期末考試做了以下改革[4]?？蓪⒖荚噧?nèi)容分為兩部分：第1部分用閉卷考試的形式。要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成答卷內(nèi)容，主要考核學(xué)生對(duì)書本知識(shí)和課堂補(bǔ)充知識(shí)的掌握和熟練程度。第2部分用開卷考試的形式。比如，做齒輪時(shí)，可以選用滲碳鋼來做，也可以選用調(diào)質(zhì)鋼來做。那么，這兩種材料各有什么優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)采用何種熱處理工藝來滿足最終的使用性能。

這種考核方式，就是用工程實(shí)際問題來考核學(xué)生的綜合能力。這種開放性的試題有多種合理的答案，這樣可以充分客觀地考查學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)用知識(shí)的能力、設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力、解決復(fù)雜工程問題的能力。

考試內(nèi)容結(jié)合教學(xué)大綱與課程目標(biāo)，做到全面覆蓋，全面支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成，內(nèi)容涉及材料的力學(xué)性能、金屬的晶體結(jié)構(gòu)、金屬的結(jié)晶、鐵碳合金的相圖、鋼的熱處理、合金鋼、鑄鐵等，既有基本概念、基礎(chǔ)理論，也更強(qiáng)調(diào)知識(shí)的應(yīng)用性和綜合性，以檢驗(yàn)教學(xué)效果。

過程裝備與控制工程專業(yè)16級(jí)共2個(gè)班，學(xué)生總數(shù)57人，《機(jī)械工程材料》課程達(dá)成度較好，說明學(xué)生比較好的掌握了課程教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容，達(dá)到了預(yù)期教學(xué)目的。從分析來看，學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)內(nèi)容掌握較好，也就是其課程目標(biāo)達(dá)成度較好，未達(dá)到期望值的人數(shù)較少。但有些課程目標(biāo)所涉及的教學(xué)內(nèi)容多，綜合性的題目多，學(xué)生成績(jī)偏低。通過成績(jī)分析可知，部分學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力仍然不足。

4 結(jié) 語

(1)OBE教學(xué)有一種教育質(zhì)量考核的新指標(biāo)，是一種先進(jìn)的教育理念，是高等工程教育改革的正確方向。根據(jù)我校過程裝備與控制工程專業(yè)的培養(yǎng)方案，針對(duì)《機(jī)械工程材料》課程中存在的重點(diǎn)問題，進(jìn)行分析，制定合理的教學(xué)目標(biāo)，整合教學(xué)資源，融入思政元素。并對(duì)考核方式進(jìn)行了改革，提出了切實(shí)可行的成績(jī)?cè)u(píng)定的方法。

(2)將教學(xué)結(jié)果和學(xué)生能力的培養(yǎng)作為核心，提高學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主觀能動(dòng)性，增進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力。