基于OBE理念的“UG(CAD/CAM)”教學改革探索

李德玲

(鄭州城市職業(yè)學院 智能制造學院， 河南 鄭州 452370)

一、引言

“UG(CAD/CAM)”是鄭州城市職業(yè)學院針對機械類專業(yè)所開設的一門專業(yè)核心課，該課程具有鮮明的應用性和實踐性。在以往的教學中，教師多以“講授+演示”法授課，學生比葫蘆畫瓢，然后完成布置的作業(yè)，這樣不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；在教學內容方面，授課過程中所使用的案例，多數之間并沒有直接聯系，這樣不利于學生工程意識的培養(yǎng)；而在考核模式方面，單純的以出勤率和期末成績?yōu)樽罱K評價，并不能客觀反映學生的學習成果，這樣不利于學生自主學習能力的培養(yǎng)。面對這些問題，擔任UG課程的教師也做了很多工作來提高教學質量，但是在教學方法、教學內容、考核方式等方面還存在著諸多矛盾。體現在學生學完后不會融會貫通，遇到實際加工無法靈活運用所學知識，挫傷學生學習的積極性，致使全方位育人效果欠佳[1-3]。

為化解以往教學中的矛盾，達成優(yōu)化教學內容，提升課堂的有效互動，激發(fā)學生的學習積極性，確保育人成效等目標，鄭州城市職業(yè)學院引入了“以學生為中心，以成果為導向”的OBE教學理念。在理論上，OBE是以學生為本的哲學教育；在實踐上，OBE是學生學習后獲得什么能力和能夠做什么的一種教學模式。本研究基于OBE理念，在制定課程目標、重構課程體系和教學內容、建立網絡課堂、強化校內實訓和增加校外實踐、改革課堂考核方式五方面進行了改革探索，以適應新環(huán)境下的教學模式，滿足多元化市場和社會事業(yè)發(fā)展的需求。

二、深度融合OBE理念，確定課程目標

通過對行業(yè)企業(yè)的最新動態(tài)分析與調研，學生的需求、校友的反饋、當前社會對人才的需求等分析，初步制定了“UG(CAD/CAM)”課程的教學目標，并對本專業(yè)畢業(yè)生的能力支撐進行了描述，如下表1所示。

表1 課程培養(yǎng)目標

本課程的培養(yǎng)目標是以學習成果為導向，反向設計、正向實施的過程，即由社會等需求來決定課程的培養(yǎng)目標，由培養(yǎng)目標決定畢業(yè)要求，再由畢業(yè)要求決定課程體系。因此，課程目標既是OBE的終點，也是OBE的起點[4]。根據“UG(CAD/CAM)”課程的培養(yǎng)目標，修訂了本課程教學大綱，重新設計了教學環(huán)節(jié)，并編寫了課程學習指南和教案。

三、重構課程體系，整合教學內容，精心設計教學環(huán)節(jié)

(一)打破課程之間的壁壘，重構課程體系

學習三維設計軟件，學生的空間想象力和思維方式的培養(yǎng)是不可或缺的[5]。因此，在課程安排時將“機械制圖”安排在第一學期，將“計算機輔助繪圖”和“公差配合與技術測量”等先修課程安排在第二學期，培養(yǎng)學生“讀圖”“繪圖”的能力，為第三學期“UG(CAD/CAM)”課程的學習打下基礎。

以往鄭州城市職業(yè)學院智能制造學院針對機械類專業(yè)學生開設了兩門課，分別是“UG(CAD)”和“UG(CAM)”，“UG(CAD)”主要以常見機械零件的三維建模設計、裝配、工程圖、運動仿真等為主要授課內容，“UG(CAM)”是以常見機械零件的數控加工為主要授課內容。整合后將兩門課合成為“UG(CAD/CAM)”一門課，優(yōu)化了教學內容，并將理論、虛擬仿真、加工實踐相結合，實現建模設計與數控加工的一體化。比如中國象棋的加工，首先利用CAD模塊建立象棋的模型，然后利用CAM模塊的平面銑工序加工出象棋上的字體。

(二)模塊化教學，整合教學內容

“UG(CAD/CAM)”課程涉及到13個章節(jié)，內容較多，根據章節(jié)特點和內容的關聯程度，將UG的特點、界面和基本操作合為模塊一；草圖、體素特征、掃描特征、成型特征操作與編輯為實體建模部分，合并為模塊二；模塊三為綜合實戰(zhàn)練習，在該模塊中僅將學生進行結構性區(qū)分，程度好的學生進行成圖大賽的真題訓練，挑戰(zhàn)更高難度，其余的學生進行趣味練習，如雨傘、玫瑰花等建模，強調個人進步，引導每位學生都是成功的學習者，從而達成目標；將裝配建模的方法、裝配圖的生成與編輯、爆炸圖的創(chuàng)建合并為模塊四；三視圖的創(chuàng)建、剖視圖的創(chuàng)建、圖紙的標注方法等為工程制圖部分，合并為模塊五；UG加工界面、加工環(huán)境、刀具選擇、軌跡生成等為CAM功能，并為模塊六。六個模塊相互關聯、層層遞進，讓學生的學習更具有邏輯性、連續(xù)性和系統性[6]。

(三)以學生為中心，精心設計教學環(huán)節(jié)

OBE是一種以學生為中心的教育模式，圍繞著制定的培養(yǎng)目標，結合優(yōu)化后的教學內容，將教學設計落實到每一堂課上，要求學生每一堂課都能獲得具體的成果，且可測量、可評價。因此，對本門課的教學環(huán)節(jié)設計如下：

首先，在教學之前，教師在線上學習平臺云班課上傳學習資源，發(fā)布學習任務，設置課堂相應的測試/作業(yè)；然后，學生展開自主預習，注意總結學習時產生的問題，并將其反饋給教師；同時，教師要注意學生的學習效果反饋，以便在課堂上展開針對性的教學工作。

其次，課堂教學上，教師圍繞學生的作業(yè)情況、學生完成課前學習任務時產生的問題進行師生互動，用工程中的真實案例開展針對性教學，及時化解學生的疑問，突破教學中的難點。

再次，課后進行實訓實踐、學科競賽、線上趣味性提升練習等拓展學習。在實訓實踐的過程中，不僅提升了學生的知識、能力，更加有利于學生與人溝通、團隊協作能力的培養(yǎng)。在學科競賽中，尤其是對于一名工科生，每一個參賽作品不僅能夠體現精益求精的工匠精神，更多地還具有一種跨學科的藝術審美，是理論知識、實踐能力、思想價值的綜合體現。而趣味性提升學習，更是激發(fā)了學習自主學習的興趣，提升了學生自主創(chuàng)新的能力。

最后，深入挖掘“UG(CAD/CAM)”課程中的思政元素，并在教學過程中以“潤物細無聲”的方式體現出來。比如中國象棋的建模和數控加工，讓學生感受到中國文化的博大精深，從而提升學生的文化自信；雨傘和玫瑰花的建模過程，更是提升了學生的藝術審美和人文素養(yǎng)；機用虎口鉗的建模和裝配，讓學生更加清晰地感受到各機械零件之間的裝配關系，非常利于學生職業(yè)素養(yǎng)和工程意識的培養(yǎng)。

四、開展網絡課堂，建立“外延式”教學模式

利用藍墨云班課建立網絡課堂，讓知識學習不僅局限于課堂，而是在時間和空間上向外延伸，為學生自主學習提供良好條件。課前，在平臺“簽到”考勤，并推送本節(jié)課相關問題，引導學生明確學習目標；課中，針對本節(jié)課的重點知識發(fā)出問題，讓學生進行“討論”或“搶答”或“頭腦風暴”，教師針對學生提交的結果給出一定的經驗值作為獎勵，提高學生的參與度，讓知識課堂變成問題課堂，讓句號課堂變?yōu)閱柼栒n堂，從而提高學生學習的積極性；課后，引導學生完成作業(yè)和一些拓展性任務，并對學生今天的表現進行評價，作為課程考核的一部分，同時發(fā)布下節(jié)課學習資源，供學生預習。

五、強化校內實訓，增加校外實踐

在實訓安排方面，首先，在第二學期針對機械專業(yè)學生安排一周的數控機床實訓，為后續(xù)UG數控加工做鋪墊；然后，在第三學期后半部分開展兩周的UG實訓，提升學生綜合應用能力；最后，緊接著安排為期一周的3D打印實訓，將前兩周的建模通過3D打印機打印出實體,提升學生的實踐能力和綜合素質。

積極組織學生參加校外競賽，激發(fā)學生自主學習興趣，在第十三屆“高校杯”成圖大賽中，獲得河南省團體二等獎，這些為學生后續(xù)的學習及相關工作都奠定了扎實基礎。

學校采用“2+1”新型模式的人才培養(yǎng)，即學生學制三年，“2”是指學生第一學期-第四學期在學校達成課程學習目標，“1”是指學生在校企合作企業(yè)進行跟崗實踐(第五學期)和頂崗實踐(第六學期)。當然，后兩個學期的實踐與校內的四個學期不是劃分開的，是一個層次遞進、相互關聯、系統性的整體。這一模式，不僅體現了理論知識與實踐技能并重，更是提高了學生的職業(yè)素養(yǎng)、工程意識、就業(yè)競爭力，對以后步入社會工作打下良好基礎，更是充分體現了OBE“以產出為導向”的教育理念。

六、改革課堂考核方式，多維度評價

為了讓學生有更多的機會證明自己，提升自主學習意識，進而更加重視過程性學習。本研究基于OBE理念對“UG(CAD/CAM)”課程評價方式進行了改革，對原來單純用出勤率和上機考試作為考核方法做出了調整，制定出多維度評價，方案如下：

(一)過程性評價為主，終結性評價為輔

總評成績由過程性考核和終結性考核兩部分組成，兩者均按百分制計分，課程總評成績=過程性考核60%+終結性考核40%。

(二)多維度過程性評價

過程性考核包括線上評價、線下評價、課外拓展三部分，其中線上評價的維度包括視頻學習6%、非視頻學習4%、簽到5%、頭腦風暴活動5%、作業(yè)/任務5%。以筆者所帶班級某一學生的在線課堂評價數據統計為例，如圖1所示。

圖1 在線課堂評價數據統計

線下的評價維度包含有：出勤率5%、作業(yè)6%、課堂表現5%、課堂筆記3%、分組任務6%。

課外拓展部分包括學生的學科競賽、實訓實踐情況、趣味性提升練習，也納入平時成績中去，占比分別是3%、5%、2%。

而終結性考核(40%)是上機操作的三維綜合建模考題，以小組為單位，每組考題各不相同，但難度相當，由每組組長負責抽題，分組分時間段考試，避免多人一題而出現抄襲的現象。

七、結語

文章基于OBE理念對“UG(CAD/CAM)”課程進行了教學改革，改變了傳統的知識灌輸式教學，注重個性培養(yǎng)，因材施教，并以筆者所帶的班級進行教學實踐，學生感受到了學習的樂趣，效果良好。通過重構課程體系和教學內容，使教學內容層層遞進又環(huán)環(huán)相扣，非常有利于學生工程意識的培養(yǎng)，讓教師教的明白，學生學的明白；通過云班課網絡平臺的建立，豐富了教學資源，解決了學生學習差異性的問題，提升了學生的自主學習能力，增加了課堂的有效互動，讓學生成了坐著的教師，教師成了站著的學生；通過校內外實踐的強化，鍛煉了學生的實踐操作能力，培養(yǎng)了學生的自主學習能力和創(chuàng)新能力，對以后步入社會工作有很大益處；通過可測量的多維度考核評價方式，更客觀地反映學生的學習達成度情況，讓學生更加重視過程性學習，使每個學生都能達成自己的學習成果。本研究對機械類專業(yè)學生培養(yǎng)自主學習、創(chuàng)新能力、綜合素質以及推進OBE理念在教學中的應用提供思路，具有良好的借鑒作用。