基于OBE教育理念的工程實訓(xùn)拓展訓(xùn)練課程體系建設(shè)

文利　郭靜蘭　吳艷臣　宋雙柱

摘? 要：工程教育專業(yè)認證對于高校本科畢業(yè)生的畢業(yè)要求不斷提高，針對傳統(tǒng)工程實訓(xùn)通識訓(xùn)練在培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力以及大工程意識等方面的一系列問題：教學(xué)內(nèi)容和形式單一，教學(xué)時間設(shè)置不合理;教學(xué)知識點發(fā)散，缺少工程意識的培養(yǎng);教學(xué)設(shè)計缺乏能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力的環(huán)節(jié);課程體系構(gòu)建中并沒有包含能解決工程實際問題的實踐訓(xùn)練課程。文章提出了基于OBE教育理念的工程實訓(xùn)拓展訓(xùn)練課程體系，給出了課程建設(shè)的目標(biāo)、課程建設(shè)的方案、實施過程以及師資平臺保障機制，對于各高校大學(xué)生畢業(yè)時培養(yǎng)目標(biāo)的達成、工程實踐能力的提高以及成功就業(yè)，具有一定的理論和實踐價值。

關(guān)鍵詞：OBE;工程實訓(xùn);拓展訓(xùn)練;課程建設(shè)

中圖分類號：G640 ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）16-0051-04

Abstract： Engineering education professional certification has continuously improved the graduation requirements for college graduates. It is aimed at a series of problems in the traditional engineering training and general education training in cultivating students' engineering application ability， innovation ability， and large-scale engineering awareness： the content and form of teach are single; the time setting of teaching is unreasonable; the teaching knowledge points diverge， and the training of engineering awareness is lacking; the teaching design lacks links that can stimulate students' innovative ability; the construction of the curriculum system does not include practical training courses that can solve practical engineering problems. This article proposes an engineering training and outreach training curriculum system based on the OBE educational concept， and gives the objectives of curriculum construction， curriculum construction plans， implementation processes， and teacher platform guarantee mechanisms. It is for the achievement of training goals and engineering practices for college students when they graduate. The improvement of abilities and successful employment has certain theoretical and practical value.

Keywords： Outcomes-based Education; engineering training; expansion training; curriculum construction

工程實訓(xùn)在培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法解決工程問題和強化實踐動手能力方面起著重要作用，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)工程技術(shù)人才的必要環(huán)節(jié)[1-2]。隨著近幾年工程教育專業(yè)認證的開展，需對工程實訓(xùn)在實踐教學(xué)中的作用進行重新思考和定位[3]。針對傳統(tǒng)工程實訓(xùn)在培養(yǎng)高校本科生工程能力、創(chuàng)新能力以及大工程意識等方面的諸多問題：如教學(xué)內(nèi)容和形式單一，教學(xué)時間設(shè)置不合理;教學(xué)知識點發(fā)散，缺少工程意識的培養(yǎng);教學(xué)設(shè)計缺乏能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力的環(huán)節(jié);課程體系構(gòu)建中并沒有包含能解決工程實際問題的實踐訓(xùn)練。本論文結(jié)合OBE教育理念，提出了工程實訓(xùn)拓展訓(xùn)練教學(xué)模式，構(gòu)建了工程實訓(xùn)拓展訓(xùn)練課程體系，對于各高校大學(xué)生畢業(yè)時培養(yǎng)目標(biāo)的達成、工程實踐能力的提高以及成功就業(yè)，具有一定的理論和實踐價值。

一、課程建設(shè)的目標(biāo)

基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式（Outcomes-based Education，縮寫為OBE）最早出現(xiàn)于美國和澳大利亞的基礎(chǔ)教育改革。其理念的核心就是確認工科類專業(yè)畢業(yè)生通過本科學(xué)習(xí)滿足行業(yè)對工程類人才培養(yǎng)的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心、以工業(yè)技能產(chǎn)出為導(dǎo)向，通過持續(xù)改進教學(xué)實踐來提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量，旨在為相關(guān)工程技術(shù)人才進入工業(yè)界從業(yè)提供預(yù)備教育質(zhì)量保證的教育認證活動[4]。這一理念正與我們在工程教育專業(yè)認證背景下的工程實訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)不謀而合，因此，將OBE教育理念融入到工程實訓(xùn)教學(xué)的課程建設(shè)中，相信可以達到很好的教學(xué)效果。因此，我們構(gòu)建了基于OBE教育理念的工程實訓(xùn)拓展訓(xùn)練課程。它是在本科生工程實訓(xùn)通識訓(xùn)練（車、銑、磨）的基礎(chǔ)上，加入先進制造技術(shù)、特種加工技術(shù)等實訓(xùn)課程，結(jié)合OBE教育理念，以本科生全班進入分組實訓(xùn)的方式進行拓展訓(xùn)練，對于機械類專業(yè)學(xué)生，選擇大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽“‘無碳小車的設(shè)計制造”為實踐案例，把“無碳小車”的設(shè)計制造過程分解為各個問題模塊，工程實訓(xùn)拓展訓(xùn)練以工程訓(xùn)練中心、實驗室作為實訓(xùn)平臺，以學(xué)生為中心，教師為輔助指導(dǎo)，產(chǎn)出為導(dǎo)向的方式進行，要求學(xué)生分析、解決各個模塊中的問題并最終完成“無碳小車”的制造。在這一過程中，學(xué)生自主完成預(yù)先設(shè)置并選擇與本專業(yè)相關(guān)的工程設(shè)計/制造案例，使學(xué)生完整掌握工業(yè)生產(chǎn)制造產(chǎn)品的整套流程及相關(guān)專業(yè)技術(shù)知識，將專業(yè)理論知識應(yīng)用在工程實踐中，提高了學(xué)生理論知識應(yīng)用于實踐來解決復(fù)雜工程問題的能力、學(xué)生的工程實踐動手能力、創(chuàng)新能力及團隊協(xié)作能力以及專業(yè)素養(yǎng)等，不同專業(yè)學(xué)生設(shè)定的工程實踐案例難度不同，可以保證學(xué)生都能達到工程教育專業(yè)認證中對于畢業(yè)生的相關(guān)畢業(yè)要求。

二、課程建設(shè)的方案

工程訓(xùn)練中通識訓(xùn)練面對的主體為全校所有專業(yè)學(xué)生，實訓(xùn)后雖然掌握了一定的專業(yè)理論知識和實踐經(jīng)驗，但這些知識是比較發(fā)散的，在解決實際工程問題時不能很好地結(jié)合運用，原因是實訓(xùn)過程中各工種的知識點是單一講授的，忽略了各工種之間的聯(lián)系與協(xié)同，這樣的實訓(xùn)形式使高校本科生畢業(yè)后不能滿足相關(guān)行業(yè)對人才培養(yǎng)的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。工程實訓(xùn)拓展訓(xùn)練課程是在通識訓(xùn)練基礎(chǔ)上而進行的拓展，在OBE教育體系中強調(diào)作為教育者也就是指導(dǎo)教師必須對學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)達到的能力及水平有著清楚的構(gòu)想，然后尋求設(shè)計適宜的教育結(jié)構(gòu)來保證學(xué)生達到這些預(yù)期目標(biāo)[5-6]。通過分析工程教育專業(yè)認證對本科生專業(yè)的畢業(yè)要求，制定了課程的建設(shè)方案，圖1所示為拓展訓(xùn)練的課程類別。

拓展訓(xùn)練的課程類別主要包括數(shù)控銑削拓展訓(xùn)練、數(shù)控車削拓展訓(xùn)練、數(shù)控電火花線切割拓展訓(xùn)練、SLS拓展訓(xùn)練以及電機電工工藝訓(xùn)練五個工種。根據(jù)工程教育專業(yè)認證對不同專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)要求不同，可以將學(xué)生分成四大類：機械類、近機械類、非機械類以及文史類。不同類型的學(xué)生課程內(nèi)容設(shè)置以及課程形式會有所不同，這里我們主要針對機械類專業(yè)進行課程建設(shè)的研究。課程的理論授課為12學(xué)時，學(xué)生實踐授課為68學(xué)時。

理論授課主要包括安全教育（1學(xué)時）;知識點導(dǎo)入、機械設(shè)計制造基礎(chǔ)知識，這里將五個工種的知識進行協(xié)同性講授（11學(xué)時），如介紹各工種機床型號、結(jié)構(gòu)組成、常用刀具、加工所用工具材料、夾具及裝夾、工具、量具以及講授各類機床適用于加工什么類型的零件等問題，這部分學(xué)生主要通過理解、記憶來學(xué)習(xí)，結(jié)合生活實際進行講授。

實踐授課內(nèi)容主要分為：

1. 機床的操作、機床相關(guān)軟件的使用方法（4學(xué)時）;加工工藝編程與模擬（4學(xué)時）;文件編制流程（4學(xué)時），其中包括生產(chǎn)作業(yè)指導(dǎo)書、工藝卡以及工序卡;安全技術(shù)、環(huán)境保護與成本分析（4學(xué)時）等知識。

2. 學(xué)生自主完成“無碳小車”工程案例的各個模塊，最后加工、裝配、調(diào)試出合格的“無碳小車”產(chǎn)品（52學(xué)時）。

實踐授課這兩部分內(nèi)容，學(xué)生主要通過學(xué)思結(jié)合、歸納總結(jié)、學(xué)用結(jié)合的方法來進行學(xué)習(xí)，同時各模塊與生產(chǎn)實際聯(lián)系密切。

三、課程實施的過程

該課程采用線下教學(xué)的教學(xué)模式，采用案例教學(xué)法與模塊教學(xué)法相結(jié)合進行教學(xué)，教學(xué)過程分為以下七個階段：

（一）課前預(yù)習(xí)

學(xué)生將通識課程內(nèi)化于心，教師為學(xué)生講授拓展訓(xùn)練（先進制造技術(shù)、特種加工技術(shù)、工程概論）理論知識，為順利進入拓展訓(xùn)練課程實踐學(xué)習(xí)打下扎實理論基礎(chǔ)。

（二）課中講解

指導(dǎo)教師講解各工種機床的加工操作流程，演示模擬軟件的使用方法，學(xué)生通過實際動手操作機床，編制加工代碼，裝夾零件等操作來掌握加工制造整個過程，了解掌握機械加工相關(guān)知識。

（三）學(xué)生分組

學(xué)生采用合作學(xué)習(xí)的方法，分組方案有兩個。一是按照學(xué)號的順序分組法，這樣分組方便，便于老師指導(dǎo)，但可能學(xué)生參與度不高，影響訓(xùn)練效果;二是根據(jù)學(xué)生特長和興趣愛好進行自愿分組，自愿分組后學(xué)生之間分工比較明確，參與互動程度較高。每組要求3～5人，每班10組左右。

（四）工程模塊分解

教師采用問題導(dǎo)向的方法，將無碳小車設(shè)計制造的工程案例分解為：問題分析模塊、機械設(shè)計知識模塊、機械制造模塊、創(chuàng)新設(shè)計知識模塊。圖2所示為案例各模塊及內(nèi)容。

（五）工程模塊選擇

指導(dǎo)教師采用任務(wù)驅(qū)動法將模塊下發(fā)到每組學(xué)生中，由于“無碳小車”的設(shè)計制造過程是一個整體，需要選擇1～2名綜合能力較強的學(xué)生進行組與組之間的協(xié)調(diào)配合，同時他們也要參與到某個任務(wù)模塊中，最后便于各工程模塊的融合。

（六）工程模塊融合

各組學(xué)生將所有模塊進行融合，匯集成一個完整的工程案例，通過集中研討的形式歸納總結(jié)遇到的實際問題并給出解決方案，完成“無碳小車”的加工、制造、裝配以及調(diào)試。最后對我們的實訓(xùn)場地、工裝夾具、機床等進行清掃清潔，在實踐授課這一過程中，學(xué)生的理論知識、學(xué)用相結(jié)合的能力、創(chuàng)新能力以及合作共贏意識充分得到提升，真正達到了以學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生“自主式、討論式”學(xué)習(xí)的目的。

（七）指導(dǎo)教師點評

在第五階段和第六階段進行時，指導(dǎo)教師主要起引導(dǎo)的作用。實訓(xùn)結(jié)束后，需要點評每組學(xué)生各階段的完成情況以及面對問題時的解決方法、合作協(xié)調(diào)、創(chuàng)新思維等內(nèi)容，通過老師點評，學(xué)生能夠更清楚自己獲得知識的程度，以便在下一個階段的學(xué)習(xí)更有目的性。

四、課程成績的評價

工程實訓(xùn)課程與理論教學(xué)課程的區(qū)別在于工程實訓(xùn)課程更注重于學(xué)生在實訓(xùn)過程中學(xué)到了多少，提升了多大的能力，其中很大一部分知識或者能力是不能在試卷上體現(xiàn)出來的，因此，過程性考核是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)效果和給出實訓(xùn)總成績的一個重要指標(biāo)。在OBE教育理念中，學(xué)生課程的評價標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該注重對學(xué)生學(xué)習(xí)的預(yù)期，在基礎(chǔ)內(nèi)容的要求上制定具有一定挑戰(zhàn)性、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性的可執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵學(xué)生進行深度學(xué)習(xí)。成績評價體系要區(qū)別學(xué)生的不同專業(yè)以及相同專業(yè)不同個體之間的差異性，應(yīng)該制定出不同的評價標(biāo)準(zhǔn)。機械類專業(yè)學(xué)生的拓展訓(xùn)練相對于其它專業(yè)，評分標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)高一些，文史類專業(yè)的應(yīng)該低一些，即要保證每一位同學(xué)都有機會完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)成果預(yù)期。課程成績的評價由過程評價和結(jié)果評價兩部分構(gòu)成。

過程評價應(yīng)包括學(xué)生分組評價、安全操作規(guī)范評價、學(xué)用結(jié)合評價等方面：其中分組評價可以考察學(xué)生對自己及他人能力的認知，自己的短板與他們的長處應(yīng)該是互相補充的關(guān)系，這樣的分組對于實訓(xùn)的完成來說具有很大的優(yōu)勢，分?jǐn)?shù)相應(yīng)的應(yīng)該高一些;安全操作規(guī)范評價可以考察學(xué)生對實訓(xùn)安全的認知，在工業(yè)“7S”標(biāo)準(zhǔn)中，安全是核心，學(xué)生在實訓(xùn)過程中對于安全要警鐘長鳴，工程實訓(xùn)是本科生獲得操作技能的一個重要的訓(xùn)練課程，因此，對于操作技能的考核是過程評價中的重要部分;學(xué)用結(jié)合評價是判斷實訓(xùn)學(xué)生在工程實際中應(yīng)用理論知識的程度以及在應(yīng)用過程中可以進行理論知識的強化鞏固，是對學(xué)生培養(yǎng)綜合能力的一項評價指標(biāo)。

結(jié)果評價是對學(xué)生實訓(xùn)最后上交的圖紙、報告以及產(chǎn)品給出成績，是對學(xué)習(xí)成果的綜合評價。學(xué)習(xí)成果應(yīng)包括：方案設(shè)計、加工工藝文件、加工精度檢測報告、加工程序代碼以及產(chǎn)品的創(chuàng)新點等。

基于OBE教育理念的工程實訓(xùn)拓展訓(xùn)練課程成績的評價應(yīng)更加注重課程的過程性考核，即學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，結(jié)果評價占的權(quán)重應(yīng)相對較小一些，這樣可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的養(yǎng)成，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的潛力。過程評價和結(jié)果評價的權(quán)重分別設(shè)定為70%和30%，計算后最終得到學(xué)生的總體成績。過程評價與結(jié)果評價相結(jié)合的方式，可以全面評價學(xué)生對理論知識的掌握情況，操作技能的掌握，提升分析、解決工程問題的能力以及創(chuàng)新、合作能力等綜合能力。

五、課程反饋機制

過程評價與結(jié)果評價相結(jié)合，提升了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、相互合作、分析問題、解決問題的能力，同時，學(xué)生的專業(yè)水平，學(xué)習(xí)的深度和廣度不斷增加。課程評價機制建立后，將評價的結(jié)果與學(xué)生的知識、能力相對應(yīng)，建立課程反饋機制，指導(dǎo)教師分析學(xué)生總成績（評價結(jié)果）與教學(xué)目標(biāo)（知識、能力）之間的差距以及達成情況，不斷調(diào)整教學(xué)計劃、持續(xù)改進教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及教學(xué)實施過程，不斷提高本科生工程實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量，最終使學(xué)生學(xué)習(xí)成果達到極大值，即達到工程教育專業(yè)認證中對高校本科畢業(yè)生的相關(guān)要求，培養(yǎng)更高水平的工程技術(shù)人才。

課程反饋機制中過程評價應(yīng)包括對學(xué)生理論知識應(yīng)用于實踐的能力，分析問題、解決問題能力、實踐操作能力的反饋;結(jié)果評價應(yīng)該對學(xué)生設(shè)計能力、計算能力、表達能力、文字撰寫能力、相互協(xié)作配合、創(chuàng)新能力以及大工程意識的反饋。同時，將反饋回來的相應(yīng)能力進行綜合分析，最后獲得學(xué)生的綜合能力值，為調(diào)整教學(xué)計劃、教學(xué)內(nèi)容等教學(xué)實施過程作提供有效依據(jù)。

六、師資建設(shè)以及平臺保障

（一）師資建設(shè)

指導(dǎo)教師的知識水平和工業(yè)技能程度的高低直接影響課程的教學(xué)效果?；贠BE教育理念的工程實訓(xùn)拓展訓(xùn)練課程對指導(dǎo)教師的專業(yè)理論知識水平，工程技術(shù)能力具有很高的要求。

1. 所謂“名師出高徒”，應(yīng)該讓有企業(yè)工作經(jīng)驗、理論知識豐富的教師參與到課程建設(shè)中，這對于合理選擇工程實踐案例起著重要作用。雖然青年教師對理論知識掌握得很好，但缺乏相關(guān)理論的工程實踐經(jīng)驗，通過實踐經(jīng)驗豐富的教師與青年教師協(xié)同配合，可以起到很好的教學(xué)效果。

2. 可以通過聘請相關(guān)企業(yè)的工業(yè)技術(shù)人員擔(dān)任“企業(yè)導(dǎo)師”對學(xué)生進行拓展訓(xùn)練指導(dǎo)。

3. 鼓勵青年教師參與到相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)過程中，提升指導(dǎo)教師本身的綜合實踐能力和知識水平，為課程建設(shè)提供強大的師資保障。

（二）平臺保障

為了保障拓展訓(xùn)練課程的順利開展，最終取得良好的教學(xué)效果，本課程實訓(xùn)時應(yīng)該具有的平臺保障包括：

1. 具有一定規(guī)模的實訓(xùn)場地，保證學(xué)生組與組之間在進行工程模塊分解與融合時信息傳送迅速，溝通方便，使學(xué)生真正進入到一種工業(yè)生產(chǎn)的狀態(tài)中。

2. 實訓(xùn)設(shè)備應(yīng)包括：傳統(tǒng)機床（車、銑、磨），數(shù)控加工機床（車削、銑削），特種加工機床（慢走絲線切割、快速成形）等專用設(shè)備以及計算機等硬件設(shè)備，保證學(xué)生在實踐授課環(huán)節(jié)能夠完成“無碳小車”相關(guān)零件的生產(chǎn)制造，同時要求設(shè)備類型是與我們的工業(yè)生產(chǎn)相一致的，才能保證學(xué)生真正了解掌握工業(yè)生產(chǎn)機床的使用以及相關(guān)工業(yè)技術(shù)知識。

七、結(jié)束語

隨著工程教育專業(yè)認證的開展，工程訓(xùn)練課程把“以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心，以工業(yè)技能產(chǎn)出為導(dǎo)向”作為教學(xué)改革的目標(biāo)已經(jīng)勢在必行。工程實訓(xùn)拓展訓(xùn)練課程在培養(yǎng)學(xué)生綜合運用基礎(chǔ)知識和專業(yè)理論知識、培養(yǎng)工程實踐能力來解決復(fù)雜工程問題方面具有積極作用?；贠BE教育理念的拓展訓(xùn)練課程通過各實訓(xùn)工種之間的協(xié)同性授課，將工程實訓(xùn)案例分解成各工程模塊進行實訓(xùn)，最后融合成完整產(chǎn)品的一個過程教學(xué)方案，本課程體系對于高校本科生畢業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的達成、工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)效果顯著。

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