基于OBE理念的“數(shù)控編程與操作實訓”課程教學改革研究

■盧小燕

（廣州南洋理工職業(yè)學院，廣東 廣州 510925）

數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)已廣泛使用的一種先進加工技術(shù)，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，國家實施智能制造強國戰(zhàn)略，數(shù)控行業(yè)的人才缺口會越來越嚴重，所以培養(yǎng)數(shù)控人才是時代的需要?！皵?shù)控編程與操作實訓”課程是數(shù)控技術(shù)、模具技術(shù)專業(yè)的核心課程，本課程主要是為了培養(yǎng)學生數(shù)控銑、車操作技能；使學生掌握加工有代表性工件的形狀特征的操作步驟、加工方法；掌握安全技術(shù)知識，做到安全生產(chǎn)，文明實訓。

Outcome based education這幾個詞簡寫為OBE，翻譯為成果導向教育，20世紀末緣起于美國，目前世界上許多國家根據(jù)自身的教育需求，不同學科，不同程度地實施此理念。OBE理念強調(diào)結(jié)果與產(chǎn)出，尤其適用于制造類企業(yè)對人才和技能的需求，學校教學應(yīng)以學生為本，以成果為導向，實施以成果為目標的反向思維的教育模式進行課程體系設(shè)計的教學理念；教育要以學生為本，以學生為核心，在管理和教育的各個環(huán)節(jié)上，盡可能為學生的全面發(fā)展提供幫助；以成果為導向，OBE認為教育以社會需求為目標，樹立培養(yǎng)目標，再確立畢業(yè)要求，最后再設(shè)計課程，與傳統(tǒng)的教育過程不同，OBE教育培養(yǎng)的學生的適應(yīng)能力更強；評價標準是學習成果，強調(diào)個人取得的成果，而不是學生之間分數(shù)高低的對比，用成果激勵學習會獲得更多的成果，并以此來確保學生獲得的知識、能力和品質(zhì)能為社會所需要[1]。

一、“數(shù)控編程與操作實訓”課程教學現(xiàn)狀

“數(shù)控編程與操作實訓”課程教學存在的問題有：課堂教學方式單一；實訓課時不足，不利于學生操作技能的培養(yǎng)；重基本操作，輕系統(tǒng)性訓練；教學內(nèi)容陳舊，缺乏實用性；考核評價單一。

（一）課堂教學方式單一

大多數(shù)教師仍舊沿用傳統(tǒng)教學模式，教學方式單一[2]，教學觀念陳舊，師生互動少[3]。對數(shù)控機床安全操作教育、零件圖紙分析、程序的編制進行講解；對面板按鍵操作及對刀、零件加工采用示范操作。在整個實訓環(huán)節(jié)學生都基本上是在模仿老師的操作，被動地接受知識和技能，導致學生很難適應(yīng)實際生產(chǎn)的需要。

（二）實訓課時不足，不利于學生操作技能的培養(yǎng)

在現(xiàn)行的教學計劃中“數(shù)控編程與操作實訓”課程教學總學時為60個課時，數(shù)控車床和數(shù)控銑床的課時分別為30個課時，全部采用傳統(tǒng)方式教學。數(shù)控編程與操作實訓、數(shù)控銑的實訓時間僅夠每個學生完成一個腰形槽底板的加工，更談不上熟練操作。數(shù)控車的實訓時間也僅夠?qū)W生熟練加工手柄，在此過程中學會熟練操作數(shù)控車床的能力，但從未加工過其他的零件，編程能力也沒能相應(yīng)地提高。

（三）重基本操作，輕系統(tǒng)性訓練

傳統(tǒng)的“數(shù)控編程與操作實訓”課程教學重點都是數(shù)控面板的操作及對刀練習、零件的加工。教師講解示范，學生模仿操作，這種模式培養(yǎng)出來的學生只會機床的基本操作和簡單零件加工，缺乏新工藝、新產(chǎn)品思維的培養(yǎng)，易造成零件圖紙一旦更換，學生就無從下手加工的局面。

（四）教學內(nèi)容陳舊，缺乏實用性

實訓教學使用教材為本校教師自編的《數(shù)控編程與操作實訓指導書》。實訓課程所用軟件為Mastercam9.1，該軟件版本比較低，容易學，但三維建模功能不強，這不利于提升學生的就業(yè)能力。為圖省事，有些老師還是沿用十幾年前的圖紙，很少考慮學生的考證和就業(yè)所需，致使學生在參加“1+X”數(shù)控車銑考證時，還要再次耗時去學編程和加工。

（五）考核評價單一

傳統(tǒng)考核評價過程單一[4-5]。以加工零件尺寸精度為主，占60分；平時成績?yōu)檩o，占40分。以零件尺寸精度定分數(shù)，對加工結(jié)果進行評價，鮮有對學生的實訓過程進行評價，比如有些學生機床操作比較熟練，編程能力強，學習態(tài)度認真，但這些都未做考核；有些同學機床操作不熟練，不會自己編程，學習不積極，零件是別人幫做的，最后一樣能拿高分，單一的考核評價未能體現(xiàn)出學生的真正學習狀況。

針對以上現(xiàn)狀，基于OBE理念進行課程內(nèi)容重新構(gòu)建以及教學方式、評價等改革，提高學生的綜合素質(zhì)及職業(yè)技能。

二、教學改革思路

傳統(tǒng)教學以內(nèi)容為本，學會操作數(shù)控車床完成手柄的加工、學會操作數(shù)控銑床完成腰形槽底板的加工，數(shù)控車床和數(shù)控銑床的零件是各自獨立存在的，它們之間沒有匹配關(guān)系，且還是沿用十幾年前的考證零件圖紙，這與當前考證形式和企業(yè)生產(chǎn)實踐圖紙很不相符，教學內(nèi)容基本上都是在僅僅實訓的時候才得以講授，學生的職業(yè)技能在這樣的教學方式下很難培養(yǎng)出來。

OBE以成果為導向：以社會和企業(yè)的需求為目標，讓學生清楚地知道完成學業(yè)后取得什么樣的成果，確定畢業(yè)要求，然后根據(jù)畢業(yè)要求和學校的具體情況設(shè)計課程，最后實施教學；課程的設(shè)計以需求為導向，這種設(shè)計更能滿足社會對人才的需要。教學的任務(wù)是要達到什么既定的成果，而不是教什么，學生更側(cè)重于能做什么，而不是知道什么，這與傳統(tǒng)的教育理念不同。學生利用掌握的知識完成所給零件圖紙的測繪、加工工藝的制定、零件的加工及尺寸的控制，最后完成零件的裝配。改革后的教學內(nèi)容和形式如下。

（一）課程的教學內(nèi)容分為線上線下教學內(nèi)容

1.線下實訓課程內(nèi)容設(shè)置

為了讓實訓內(nèi)容符合企業(yè)生產(chǎn)實踐，課題組成員到校企合作企業(yè)進行調(diào)研，在仔細研讀企業(yè)用工標準和國家現(xiàn)在推行的《數(shù)控車銑加工和多軸加工職業(yè)技能等級證書》標準的基礎(chǔ)上，把企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)的圖紙，經(jīng)過處理后作為學生的實訓圖紙（企業(yè)圖紙屬于保密資料，所以要經(jīng)修改細節(jié)后才能發(fā)放），確定數(shù)控編程與操作的實訓教學內(nèi)容為10個子任務(wù)，任務(wù)名稱及培養(yǎng)目標見附表1。

附表1 課程總體設(shè)計

2.線上實訓課程內(nèi)容設(shè)置

教師按照附表1的實訓課程內(nèi)容，將實訓需要的各個知識點按照章節(jié)進行劃分，每個章節(jié)錄制相關(guān)的知識點或操作視頻，主要的視頻有典型輪廓型腔零件的工藝講解、繪制以及刀具路徑的建立、機床操作等。每個視頻不易錄制太長，時間在8～15分鐘為益。

（二）課程的教學方式采用線上線下互補式教學

傳統(tǒng)的教學方法，實訓流程為：數(shù)控車床或銑床安全操作教育→發(fā)放圖紙→工藝講解→數(shù)控車床手工編程或數(shù)控銑床繪圖及自動編程→面板操作及對刀練習→零件加工→零件檢測。所有實訓任務(wù)都是在實訓的時候才開展，實訓課程結(jié)束即意味著本門課程結(jié)束，沒有后續(xù)知識的延續(xù)。

采用OBE教學方法，采用任務(wù)驅(qū)動教學方式、線上線下互補式教學。

OBE教學：能根據(jù)所給的零件進行零件圖紙的繪制及編程，能夠?qū)⑺鶎W的知識及技能應(yīng)用到零件的設(shè)計，能夠在課外應(yīng)用其他學習平臺繼續(xù)學習?；贠BE理念實訓流程為：數(shù)控車床零件檢測和數(shù)控銑床零件檢測（提前一周把上一屆學生加工出的零件及測量工具發(fā)放給新一屆的學生作為測量模型）→數(shù)控車床、銑床零件圖紙的繪圖（根據(jù)前面的測量結(jié)果，小組討論零件的尺寸并先手工繪制圖形）→教師通過騰訊會議展示實際的零件圖紙，各組對照自己所繪制圖形進行修改→學生應(yīng)用學習通學習相關(guān)內(nèi)容的知識點及觀看視頻，自己完成數(shù)控銑床零件圖紙的繪制及編程，自己完成數(shù)控車床的手工編程（此環(huán)節(jié)教師進行線上指導）→數(shù)控車床或銑床安全操作教育（課前通過學習通觀看視頻并完成安全教育作業(yè)）→數(shù)控車、銑面板操作及對刀練習，數(shù)控車、銑零件加工；數(shù)控車、銑零件檢測，這幾個環(huán)節(jié)放在實訓中完成。

根據(jù)“數(shù)控編程與操作實訓”的課程特點及課程教學目標，布置課前、課中、課后作業(yè)以達到培養(yǎng)學生掌握數(shù)控機床編程和加工的專業(yè)知識、方法和專業(yè)技能。

教學的改革實施者是教師，實施對象是學生，最終受益對象是學生，所以教學要遵循OBE理念的原則，要以學生為中心。在實施實訓之前教師要提前一周把實訓任務(wù)分配給學生，做到分課前、課中、課后進行實訓教學。具體實施過程如下。

1.課前。教師提前1周利用學生的班會課給學生提供教學資源，讓學生進行預習。為了便于課題討論，在班會課上讓學生3～4人為一組、分配實訓任務(wù)，個別的實訓內(nèi)容可能要在實訓之前通過預習、小組討論、教師線上指導等方式完成，同時留些問題讓學生分組完成，這樣學生可以自查所學知識，帶著問題和答案走進實訓課堂，學生的預習情況教師要盡量了解。通過線上線下及時給學生答疑，教師切記不要“放羊”式的教學操作。

2.課中。在實訓教學中，為了讓學生更好地掌握專業(yè)知識和操作技能，將數(shù)控車和數(shù)控銑分成幾個子任務(wù)，每個子任務(wù)分為教師講解、小組討論、教師操作示范、學生操作練習、結(jié)果展示、總結(jié)。例如：數(shù)控車床對刀，教師先講解對刀的分類、對刀的意義、對刀點的建立，教師示范對刀操作，學生分組進行對刀練習，對對刀結(jié)果進行展示，總結(jié)如何才能快速準確地對刀。

3.課后。課后作業(yè)分為基礎(chǔ)型和擴展類作業(yè)。基礎(chǔ)型作業(yè)用于加深對基礎(chǔ)知識的掌握，對與教師講解的類似零件圖紙進行編程；擴展類作業(yè)教師不做硬性要求，零件圖紙變化比較大，學生可做選擇。為了讓學生更好地掌握知識和技能，課后教師與學生要及時交流，在學習上盡可能幫助學生。

經(jīng)過實訓學習，大多數(shù)學生已經(jīng)掌握了簡單的零件編程和加工，但他們還只是在模仿，并未能達到實際的加工要求，如刀具參數(shù)如何確定、加工工藝如何制定、零件尺寸如何控制等，這些問題要學生通過參加數(shù)控協(xié)會的活動來練習，應(yīng)用學習通繼續(xù)掌握和鞏固所學知識。

（三）注重過程考核

傳統(tǒng)考核方式較簡單，主要考查學生動手能力，零件的精度；在考核過程中如何運用OBE理念解決問題已成為當前教師們急需的事情[6]。基于OBE過程考核包括出勤、機床操作熟練度、繪圖做刀具路徑能力、編程能力、學習態(tài)度、討論積極性、線上作業(yè)完成情況、零件加工精度。

出勤分為全勤、早退、遲到、曠課，通過學生的到課情況來定，這為硬性考核，通過網(wǎng)絡(luò)平臺計算給出。機床操作熟練度反映學生的機床操作能力，依據(jù)學生的實際操作情況進行評價。繪圖做刀具路徑能力反映學生應(yīng)用軟件的能力，依據(jù)零件加工仿真結(jié)果和學生完成任務(wù)的時間進行評價。編程能力反映學生的知識掌握情況，依據(jù)程序運行情況和零件加工結(jié)果進行評價。學習態(tài)度主要是學生操作機床的主動性和積極性以及每個實訓環(huán)節(jié)參與的程度，依據(jù)學生的實際情況進行評價。討論積極性分為對線上老師發(fā)布的任務(wù)的討論、課上主動回答教師提問的積極性，反映學生的學習熱情和知識的積累，依據(jù)學生的實際表現(xiàn)進行評價。線上作業(yè)完成情況反映學生的學習主動性和知識掌握情況，由網(wǎng)路平臺計算給出。零件加工精度反映學生的操作技能，根據(jù)最后測量工件進行評價（見附表2）。

附表2 過程考核配分表

基于OBE的教學理念，以產(chǎn)出為導向重構(gòu)課程內(nèi)容和教學模式，通過項目化的教學和過程考核方式來優(yōu)化目前實訓課堂中出現(xiàn)的迫切需要解決的諸多問題，提升學生解決實際產(chǎn)品問題的能力，實現(xiàn)知行統(tǒng)一的教育。未實施OBE理念教學之前，“1+X”數(shù)控車銑考證通過率不到40%，通過一年多的OBE理念的數(shù)控教學，“1+X”數(shù)控車銑考證通過率達到86%。