融入OBE理念的 “機(jī)械制造基礎(chǔ)” 課程教學(xué)改革與實(shí)踐

林志立,樊紅朝,趙忠,張波

（1.寧波工程學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院,浙江 寧波 315211；2.寧波中國(guó)科學(xué)院信息技術(shù)應(yīng)用研究院,浙江 寧波 315012）

0 引言

OBE(Outcomes-based Education)是一種以學(xué)生為本，圍繞預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果來(lái)組織、實(shí)施與評(píng)價(jià)的工程教育培養(yǎng)模式。Spady等人在1981年提出OBE工程教育理念，該理念注重：學(xué)生學(xué)會(huì)什么、為什么學(xué)習(xí)這些知識(shí)？如何使學(xué)生獲得學(xué)習(xí)結(jié)果、如何評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)結(jié)果、如何確保學(xué)生獲得學(xué)習(xí)結(jié)果。[1-3]Ikenberry等人詳細(xì)講解了如何評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果，并探索了學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)估過(guò)程。[4]Banta論述了如何從教師、學(xué)生與認(rèn)證的角度來(lái)評(píng)估學(xué)生的課程學(xué)習(xí)。[5]劉榮等人基于OBE工程教育理念，設(shè)定課程目標(biāo)與內(nèi)容，采取多種評(píng)價(jià)形式對(duì)考核結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。[6]陳曉倩等人在原則、內(nèi)容與實(shí)踐方面論述了高等學(xué)校學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)體系，為基于OBE教育模式建立高等學(xué)校學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)體系內(nèi)容提供借鑒。[7]魏東婷等人以O(shè)BE理念為導(dǎo)向，探討了高校學(xué)生評(píng)教指標(biāo)體系的構(gòu)建，優(yōu)化教學(xué)質(zhì)量學(xué)生評(píng)價(jià)指標(biāo)，提高學(xué)生評(píng)教結(jié)果的真實(shí)性，促進(jìn)教師不斷改進(jìn)教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。[8]

“機(jī)械制造基礎(chǔ)” 課程主要培養(yǎng)學(xué)生使用和選擇工程材料及成形工藝能力，該課程教學(xué)過(guò)程中存在的主要問(wèn)題：一部分學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)不夠明確，常常處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容與關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的理解不夠透徹；該課程的學(xué)習(xí)效果以期末考試、平時(shí)作業(yè)為主評(píng)價(jià)，主講教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程掌控不足，學(xué)生成績(jī)與真實(shí)學(xué)習(xí)效果存在一定偏差。為此，本研究融入OBE教育理念，結(jié)合專業(yè)認(rèn)證的需求，對(duì) “機(jī)械制造基礎(chǔ)” 課程從課程內(nèi)容、教學(xué)方案、教學(xué)方法等進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐，以期實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，促使學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)與思考。

1 基于OBE理念課程設(shè)計(jì)

1.1 課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

1.1.1 融入OBE工程教育理念的 “機(jī)械制造基礎(chǔ)” 課程教學(xué)

主講教師作為整個(gè)課程教學(xué)過(guò)程的引導(dǎo)者，在實(shí)施成果導(dǎo)向的工程教育前，要完整地理解與掌握OBE教育理念的主要思想與內(nèi)容，要清晰地設(shè)計(jì)出學(xué)生預(yù)期達(dá)成的課程學(xué)習(xí)結(jié)果，并通過(guò)課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐促使學(xué)生達(dá)成學(xué)習(xí)結(jié)果，及時(shí)分析與評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果。形成以學(xué)習(xí)者為中心、以學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出為評(píng)價(jià)的教學(xué)方法，促使在教學(xué)與實(shí)踐過(guò)程中學(xué)習(xí)結(jié)果、成果評(píng)價(jià)與教學(xué)方法的有效結(jié)合，形成一個(gè)完整的教學(xué)閉環(huán)，達(dá)成較為理想的教學(xué)實(shí)踐效果。

1.1.2 細(xì)化 “機(jī)械制造基礎(chǔ)” 課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)出成果，形成多種評(píng)價(jià)方式

針對(duì)教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題，一方面完善本課程的教學(xué)大綱，更新教學(xué)設(shè)計(jì)，明確每一章節(jié)達(dá)成的學(xué)習(xí)結(jié)果；另一方面引進(jìn)最新的教學(xué)案例，掌控整個(gè)教學(xué)實(shí)踐過(guò)程。主講教師在每次課堂教學(xué)過(guò)程中細(xì)化達(dá)成預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果的教學(xué)方法與手段，評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果的達(dá)成度情況。形成課上提問(wèn)、做題、模擬現(xiàn)實(shí)、專家項(xiàng)目化授課，課下練習(xí)、生產(chǎn)實(shí)踐等多種評(píng)估方式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生碰到的問(wèn)題，針對(duì)性地調(diào)整重點(diǎn)、難點(diǎn)。課程期末測(cè)試后，進(jìn)行教學(xué)大綱中規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成度計(jì)算，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、持續(xù)改進(jìn)教學(xué)實(shí)踐，形成良性的循環(huán)體系。

1.1.3 創(chuàng)新課程教學(xué)方法與評(píng)價(jià)方式，以期達(dá)到良好的教學(xué)效果與實(shí)踐效果

在課程教學(xué)過(guò)程中，可采用不同的教學(xué)方法并通過(guò)不同的評(píng)價(jià)方式對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法主要是通過(guò)平時(shí)作業(yè)和期末考試等進(jìn)行考評(píng)，手段相對(duì)單一，主講教師難以掌握整個(gè)課程的學(xué)習(xí)狀況。引入OBE工程教育理念后，要求主講教師在課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中注重教學(xué)方法的創(chuàng)新與應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)入課程學(xué)習(xí)，并及時(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。在教學(xué)實(shí)踐中，針對(duì)不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容，可分別采取課堂提問(wèn)或練習(xí)、分組討論、專家對(duì)話等方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2 教學(xué)方案的構(gòu)建

實(shí)施方案以O(shè)BE工程教育理論為核心，以學(xué)生為中心，教學(xué)設(shè)計(jì)以學(xué)生的知識(shí)、能力與素質(zhì)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)為目的；師資、課程等教學(xué)資源配置以確保學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成為導(dǎo)向；質(zhì)量保障與評(píng)價(jià)以學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果為唯一標(biāo)準(zhǔn)。具體教學(xué)方案流程圖如圖1所示：

圖1 以教學(xué)結(jié)果為導(dǎo)向的教學(xué)方案流程圖

1.2.1 與畢業(yè)要求相結(jié)合的指標(biāo)點(diǎn)

考慮到中國(guó)社會(huì)及其教育的發(fā)展、行業(yè)產(chǎn)業(yè)與職場(chǎng)的發(fā)展、學(xué)校的定位與目標(biāo)、學(xué)生的成長(zhǎng)與家長(zhǎng)校友的期望等多方面的需要，確定 “機(jī)械制造基礎(chǔ)” 課程的培養(yǎng)目標(biāo)，由此提出本專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)要求，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的指標(biāo)點(diǎn)。[8]

1.2.2 豐富教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)師資

對(duì)于 “機(jī)械制造基礎(chǔ)” 課程，教師需要根據(jù)指標(biāo)點(diǎn)延伸出本課程的主要教學(xué)內(nèi)容。為了保障教學(xué)質(zhì)量，采用配備 “雙師型” 教師或者理論型教師與實(shí)踐型教師相結(jié)合的辦法，引進(jìn)企業(yè)工程師進(jìn)課堂，參與應(yīng)用型高校本科生的課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生工程創(chuàng)新能力。

1.2.3 采用多種教學(xué)評(píng)價(jià)方式

引入OBE工程教育理念后，教師在課堂教學(xué)過(guò)程中通過(guò)隨機(jī)提問(wèn)、虛擬仿真等手段促使學(xué)生主動(dòng)參與課程學(xué)習(xí)，及時(shí)進(jìn)行課堂練習(xí)，重視學(xué)習(xí)結(jié)果，及時(shí)評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果。在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，針對(duì)不同的學(xué)習(xí)結(jié)果，可采取多種評(píng)價(jià)手段，如課前預(yù)習(xí)、課堂提問(wèn)或練習(xí)、分組討論、模擬現(xiàn)實(shí)、專家對(duì)話等方式。通過(guò)創(chuàng)新教學(xué)方法和評(píng)價(jià)方式，以期達(dá)到較好的教學(xué)效果。

1.3 教學(xué)方法介紹

1.3.1 理論講授法

即教師以簡(jiǎn)明扼要、生動(dòng)形象的語(yǔ)言向?qū)W生傳授專業(yè)知識(shí)，發(fā)展學(xué)生智力的一種方法。該教學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)是主講教師易于掌控教學(xué)進(jìn)程，促使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)接受大量的系統(tǒng)知識(shí)；缺點(diǎn)是如果掌握不好，會(huì)出現(xiàn)滿堂灌、學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的情況。在講授理論知識(shí)時(shí)可適當(dāng)聯(lián)系實(shí)際項(xiàng)目，作為理論知識(shí)的補(bǔ)充，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

1.3.2 分組討論法

即在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生以小組為單元，圍繞教師設(shè)定的主題或問(wèn)題，各自發(fā)表意見(jiàn)、互相討論而獲得知識(shí)的一種教學(xué)方法。在實(shí)施過(guò)程中，需要教師提出具體要求，擬定提綱，引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料并開(kāi)展調(diào)研。討論結(jié)束后，通過(guò)教師的概括與總結(jié)，使學(xué)生較好地掌握了該知識(shí)。采用該方法，對(duì)主講教師的要求較高，不僅需要具備較扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，而且具備設(shè)計(jì)組織討論與個(gè)性化指導(dǎo)的能力以及能提供激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的題材。

1.3.3 直觀演示法

即教師在課堂上通過(guò)實(shí)物、教具或?qū)嶒?yàn)、視頻等，通過(guò)學(xué)生直觀感覺(jué)而獲得知識(shí)的一種教學(xué)方法，可以和講授法結(jié)合使用。要求目的明確，現(xiàn)象清晰可見(jiàn)，且容易觀察，不受次要因素影響。在本課程教學(xué)過(guò)程中，主要采用實(shí)物與多媒體技術(shù)相結(jié)合的方法。

1.3.4 練習(xí)法

即在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生鞏固與運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，獲得專業(yè)技能的一種方法。將課程任務(wù)或目標(biāo)設(shè)置到具體的例題中，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決科學(xué)問(wèn)題的能力。在隨堂測(cè)試、虛擬建模的過(guò)程中，通過(guò)練習(xí)獲得專業(yè)知識(shí)與技能。

2 教學(xué)實(shí)踐案例介紹

在教學(xué)安排中，教師給學(xué)生提供情景知識(shí)，指出學(xué)習(xí)中有趣的地方，讓課堂變得有深度，有意義，有活力。在教學(xué)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心課程，給學(xué)生講授課程涉及的背景知識(shí)、事例及細(xì)節(jié)等，使教學(xué)內(nèi)容更豐富；引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)中，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。在對(duì)教學(xué)改革班實(shí)施教學(xué)過(guò)程中可靈活開(kāi)展課堂提問(wèn)、隨堂測(cè)試、專題討論等形式的教學(xué)活動(dòng)。以隨堂測(cè)試為例，每上完一節(jié)內(nèi)容就進(jìn)行隨堂測(cè)試，測(cè)試的題目以選擇題與判斷題為主。比如上完第五章第一節(jié)關(guān)于鑄鐵的分類時(shí)，給出了一個(gè)選擇題：

球墨鑄鐵中的石墨呈( )。

學(xué)生選擇答案的具體情況如表1所示。

表1 教學(xué)改革班學(xué)生答案統(tǒng)計(jì)表

由表1可知，82.98%的學(xué)生選擇B選項(xiàng)。當(dāng)主講老師公布B選項(xiàng)是正確答案后，緊接著進(jìn)行隨堂提問(wèn)：A、C、D選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的是什么類型的鑄鐵？引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，一部分同學(xué)能直接回答出來(lái)，一部分同學(xué)通過(guò)翻閱教材獲得答案，結(jié)合理論型教師的講解，掌握這一節(jié)的知識(shí)點(diǎn)。為了督促同學(xué)們積極參與隨堂測(cè)試，主講教師將測(cè)試結(jié)果折算成一定的分?jǐn)?shù)計(jì)入課程目標(biāo)達(dá)成度中，不管選對(duì)選錯(cuò)答案都有分?jǐn)?shù)，主要目的是促使學(xué)生掌握、理解該章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)。

以專題討論為例，對(duì)于鋼的熱處理、鑄造成形、鍛壓成形、焊接成形等一些實(shí)踐性較強(qiáng)的章節(jié)，引進(jìn)企業(yè)專家進(jìn)行專題討論學(xué)習(xí)，這部分內(nèi)容約占總課時(shí)的20%。在開(kāi)展專題討論會(huì)前，學(xué)生需要掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)，主講教師與企業(yè)專家將各個(gè)專題結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行課程設(shè)計(jì)與模擬演練，前期的準(zhǔn)備工作需要付出較多時(shí)間和精力。以鍛壓成形為例，采用以5～8個(gè)人組成一個(gè)小組進(jìn)行專題討論學(xué)習(xí)，教學(xué)改革班共有學(xué)生47人，分成6個(gè)學(xué)習(xí)小組。在進(jìn)行專題討論學(xué)習(xí)前，一個(gè)軸承外殼的沖壓模具的三維模型零部件已經(jīng)在三維軟件中繪制完成，如圖2(a)所示。企業(yè)專家發(fā)給學(xué)生這些已經(jīng)繪制好的零部件以及一張紙制的爆炸圖，每個(gè)小組的學(xué)生需要分工合作，完成零件圖的裝配工作與標(biāo)注主要零部件的名稱及其主要作用。

圖2 沖壓模具三維模型：(a)爆炸圖；(b)裝配圖

從表2鍛壓成形專題的考核結(jié)果可知，平均得分最高的B小組為88.67分，比平均得分最低的D小組（80.33分）提高了10.38%，并且在各單項(xiàng)得分方面表現(xiàn)較好，表明B小組同學(xué)的準(zhǔn)備工作、分工合作等方面表現(xiàn)良好。在各單項(xiàng)平均得分方面，其中零件平均得分最低為82.00分，相比裝配、零件標(biāo)注項(xiàng)的平均得分，表現(xiàn)一般。最終，這部分的得分會(huì)折算成平時(shí)分?jǐn)?shù)，計(jì)入到課程目標(biāo)達(dá)成度中，督促學(xué)生主動(dòng)參與鍛壓成形專題的學(xué)習(xí)與討論。在專題討論學(xué)習(xí)過(guò)程中，理論課教師與企業(yè)專家一起合作，和學(xué)生一起做好各個(gè)專題的學(xué)習(xí)與討論。

表2 鍛壓成形專題的考核結(jié)果

以學(xué)生上臺(tái)講課為例，各小組的學(xué)生根據(jù)興趣愛(ài)好，認(rèn)領(lǐng)教師分配給學(xué)生自主學(xué)習(xí)的某些章節(jié)，各小組學(xué)生首先需要自主學(xué)習(xí)認(rèn)領(lǐng)的內(nèi)容，在主講教師的協(xié)助下，制作上課用的PPT、動(dòng)畫(huà)等課件，然后各小組成員在講臺(tái)上向全班同學(xué)和老師講授所學(xué)的內(nèi)容，不僅需要學(xué)懂學(xué)會(huì)相關(guān)知識(shí)，而且將所學(xué)的內(nèi)容清晰闡述出來(lái)，使同學(xué)們能夠聽(tīng)得懂，在整個(gè)過(guò)程中學(xué)生會(huì)碰到各種問(wèn)題，體驗(yàn)自主學(xué)習(xí)與講授的感受。

3 課程教學(xué)效果分析

在寧波某學(xué)院機(jī)制專業(yè)2019級(jí)兩個(gè)本科班的 “機(jī)械制造基礎(chǔ)” 課程開(kāi)展教學(xué)改革與實(shí)踐，其中機(jī)制1班為傳統(tǒng)教學(xué)班，其課程教學(xué)效果評(píng)價(jià)主要由平時(shí)作業(yè)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考試成績(jī)組成，而機(jī)制2班為教學(xué)改革班，其課程教學(xué)效果評(píng)價(jià)主要由平時(shí)成績(jī)（包括平時(shí)作業(yè)、課堂提問(wèn)、隨堂測(cè)試、專題討論的成績(jī)）、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考試成績(jī)組成。課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度情況如表3所示，專業(yè)培養(yǎng)能力要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成評(píng)價(jià)表如表4所示。

表3 課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成評(píng)定表

表4 專業(yè)培養(yǎng)能力要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成評(píng)價(jià)表

從表3可知，采用基于學(xué)習(xí)結(jié)果的教學(xué)模式的教學(xué)改革班的學(xué)生在反映期末考試成績(jī)和平時(shí)成績(jī)的教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度比傳統(tǒng)教學(xué)班級(jí)的學(xué)生有了較大的提升。該課程教學(xué)目標(biāo)(1)～(5)達(dá)成度中教學(xué)改革班相比傳統(tǒng)教學(xué)班分別提高了9.33%、11.11%、6.49%、3.66%、11.59%，除教學(xué)目標(biāo)(4)實(shí)驗(yàn)部分外，其他涉及期末考試成績(jī)與平時(shí)成績(jī)的4個(gè)教學(xué)目標(biāo)平均達(dá)成度提高了9.56%。

從表4可知，該課程專業(yè)培養(yǎng)能力要求指標(biāo)點(diǎn)1.4、3.1、4.2、4.1達(dá)成度中教學(xué)改革班比傳統(tǒng)教學(xué)班分別提高了9.46%、6.49%、3.66%、11.59%，4個(gè)指標(biāo)點(diǎn)平均達(dá)成度提高了7.62%。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)、教學(xué)方案的構(gòu)建、教學(xué)方法的介紹、教學(xué)案例和教學(xué)效果的評(píng)價(jià)，開(kāi)展基于OBE工程教育理念的 “機(jī)械制造基礎(chǔ)” 課程教學(xué)改革與實(shí)踐。教學(xué)實(shí)踐顯示：教學(xué)改革班學(xué)生的課程專業(yè)培養(yǎng)能力達(dá)成度比傳統(tǒng)教學(xué)班提高了7.62%，教學(xué)改革班學(xué)生的學(xué)習(xí)方式更趨多樣化，更加注重學(xué)習(xí)過(guò)程與學(xué)習(xí)效果。由于學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差別較大，需要個(gè)性化指導(dǎo)和多樣化的教學(xué)方式，所以廣大教師還面臨著怎樣讓更多學(xué)生認(rèn)可新的學(xué)習(xí)方式、怎樣更好地促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)等問(wèn)題。