基于OBE教學(xué)理念的工程軟件教學(xué)實(shí)踐

摘要：課程建設(shè)是工程教育認(rèn)證中的直接支撐要素之一。工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求以O(shè)BE理念開展教學(xué)。以CAM技術(shù)軟件融入“數(shù)控加工技術(shù)”課程的教學(xué)為例，從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)施和教學(xué)評(píng)價(jià)等方面，基于OBE理念對(duì)課程體系進(jìn)行重構(gòu)。通過本課程的教學(xué)改革與實(shí)踐，使教學(xué)實(shí)踐在達(dá)成課程目標(biāo)的同時(shí)，達(dá)到工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證；OBE教學(xué)理念；教學(xué)改革教育認(rèn)證是高等教育質(zhì)量保證體系的重要組成部分，其目的是確保工程教育的質(zhì)量，提高畢業(yè)生的專業(yè)能力，使其能夠滿足行業(yè)和社會(huì)的需求。工程教育認(rèn)證有助于提升中國(guó)工程教育的國(guó)際影響力，促進(jìn)畢業(yè)生在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的國(guó)際化交流和就業(yè)［1］。

高校教育教學(xué)與工程教育認(rèn)證相契合的是普遍采用OBE教學(xué)理念。OBE教學(xué)理念在工程教育認(rèn)證中不僅是一個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，更是一種引導(dǎo)教育改革和提升教育質(zhì)量的理念。它通過確立明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)、注重學(xué)生個(gè)體發(fā)展，強(qiáng)化持續(xù)改進(jìn)的過程，為工程教育培養(yǎng)出更加符合行業(yè)要求的高質(zhì)量人才提供了強(qiáng)有力的支持。

1OBE教學(xué)理念及作用

（1） OBE教學(xué)理念強(qiáng)調(diào)以下幾個(gè)方面：①以目標(biāo)為導(dǎo)向。工程教育認(rèn)證是評(píng)價(jià)畢業(yè)生是否達(dá)到畢業(yè)要求的標(biāo)準(zhǔn)。OBE教學(xué)細(xì)化到課程目標(biāo)上，依據(jù)課程在專業(yè)人才培養(yǎng)方案及課程體系中的定位，重點(diǎn)從課程目標(biāo)對(duì)專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐情況、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法對(duì)課程目標(biāo)的支撐情況、教學(xué)活動(dòng)對(duì)課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)情況、考核評(píng)價(jià)對(duì)課程目標(biāo)達(dá)成的支撐情況進(jìn)行評(píng)判。②以學(xué)生為中心。OBE教學(xué)理念要求教師實(shí)現(xiàn)“以教為中心”向“以學(xué)為中心”的課堂教學(xué)轉(zhuǎn)變，從“重知識(shí)傳授”向“重能力和素質(zhì)”轉(zhuǎn)變，要求加大過程考核比重，注重多元評(píng)價(jià)考核，積極開展以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的教學(xué)評(píng)價(jià)。③持續(xù)改進(jìn)。工程教育認(rèn)證是一種常態(tài)化認(rèn)證機(jī)制，一般為6年一輪。OBE也強(qiáng)調(diào)課程建設(shè)的持續(xù)性優(yōu)化和改進(jìn)，保證課程緊跟專業(yè)前沿，不斷提升教學(xué)質(zhì)量，充分發(fā)揮課程在人才培養(yǎng)中的主渠道作用。

（2） OBE教學(xué)理念的作用。專業(yè)課程建設(shè)要秉持OBE教學(xué)理念，推進(jìn)工程教育認(rèn)證。工程軟件扮演著重要的角色，它不僅是教學(xué)工具和平臺(tái)，也是提升學(xué)生實(shí)踐能力和專業(yè)技能的關(guān)鍵因素。其作用體現(xiàn)在：①提升教學(xué)質(zhì)量。工程軟件通常包含豐富的教學(xué)資源和案例，能夠幫助學(xué)生更好地理解復(fù)雜的工程概念和原理。通過使用這些軟件，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用，增加學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出。②增強(qiáng)實(shí)踐技能。工程軟件提供了模擬實(shí)際工程項(xiàng)目的平臺(tái)，使學(xué)生能夠在安全的環(huán)境中練習(xí)和掌握必要的工程技能。這種實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生的專業(yè)成長(zhǎng)至關(guān)重要，也是工程教育認(rèn)證中的一個(gè)重要考量點(diǎn)。③促進(jìn)創(chuàng)新和研究。工程軟件往往具備高級(jí)的分析和設(shè)計(jì)功能，能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和研究興趣。學(xué)生可以利用這些工具進(jìn)行科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)，為未來的職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。④符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。工程軟件通常與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)保持一致，使用這些軟件可以幫助學(xué)生熟悉行業(yè)內(nèi)廣泛使用的工具和技術(shù)。這不僅有助于學(xué)生畢業(yè)后快速適應(yīng)工作環(huán)境，也是工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中的一項(xiàng)要求。

2“以學(xué)生為中心”的課程目標(biāo)構(gòu)建

課程與教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)該基于最終的學(xué)習(xí)成果的設(shè)定目標(biāo)進(jìn)行反向設(shè)計(jì)，要兼顧學(xué)生已修課程及后繼課程，注重解決實(shí)際問題，鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)習(xí)慣、良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)及實(shí)踐創(chuàng)新能力［2］。在“數(shù)控加工技術(shù)”課程前續(xù)，學(xué)生已修完機(jī)械制造技術(shù)課程，對(duì)工藝及工裝已有了初步的掌握，后續(xù)有機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，為畢業(yè)后從事機(jī)械制造專業(yè)打下基礎(chǔ)。因此，融入CAM技術(shù)的“數(shù)控加工技術(shù)”課程目標(biāo)的設(shè)定，要確保理論知識(shí)與實(shí)際技能緊密結(jié)合，使學(xué)生能夠?qū)W(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際操作中，同時(shí)要設(shè)定清晰、可達(dá)成的學(xué)習(xí)目標(biāo)，使學(xué)生明白每個(gè)學(xué)習(xí)階段所追求的知識(shí)掌握程度和技能水平。本文從知識(shí)、能力兩個(gè)目標(biāo)進(jìn)行構(gòu)建。

2.1知識(shí)目標(biāo)構(gòu)建

對(duì)于CAM技術(shù)，即計(jì)算機(jī)輔助加工技術(shù)，要求學(xué)生在了解數(shù)控機(jī)床軟硬件結(jié)構(gòu)組成的基礎(chǔ)上，掌握數(shù)控機(jī)床工裝、數(shù)控工藝的設(shè)計(jì)及數(shù)控加工指令及程序結(jié)構(gòu)。

2.2能力目標(biāo)構(gòu)建

CAM技術(shù)的掌握一般要落實(shí)到工程軟件上，主流的軟件有Mastercam、UG、CAXA工程師等，一般仿真流程圖如圖1：

工藝參數(shù)設(shè)計(jì)具體包含了選擇機(jī)床、毛坯設(shè)定、刀具選擇及設(shè)計(jì)、切削參數(shù)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。軟件的學(xué)習(xí)以項(xiàng)目展開，任務(wù)驅(qū)動(dòng)，學(xué)生通過對(duì)不同類型零件（軸類、盤類、箱體類、叉架類等）的不同加工工序進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，進(jìn)而初步掌握CAM軟件技術(shù)。通過實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，對(duì)不同零件不同工序的設(shè)計(jì)，生成不同的加工程序，鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

3“以成果產(chǎn)出”為導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

OBE理念提倡學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)及成果產(chǎn)出。教師要引導(dǎo)學(xué)生從基本知識(shí)出發(fā)，將理論和實(shí)踐聯(lián)系起來，即在已學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)體系上，更強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用和探索創(chuàng)新。例如，教師可以將大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽經(jīng)典案例融入教學(xué)內(nèi)容［3］。此外，還要考慮社會(huì)的需求，將學(xué)生技能培養(yǎng)融入企業(yè)發(fā)展，企業(yè)需要學(xué)生掌握哪種CAM技術(shù)，課程內(nèi)容中就以此為重點(diǎn)。例如，企業(yè)要求學(xué)生會(huì)數(shù)控工藝的編制、高級(jí)曲面的程序設(shè)計(jì)、模具的設(shè)計(jì)，或者更為基礎(chǔ)的數(shù)控機(jī)床的操作等。以此設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容既能滿足學(xué)生的成果輸出，又能達(dá)到工程教育認(rèn)證的畢業(yè)要求。

4“以學(xué)生為中心”的教學(xué)過程實(shí)施

OBE的教學(xué)理念要求在課堂教學(xué)中，應(yīng)采用多樣化的教學(xué)策略和教學(xué)手段，充分發(fā)揮學(xué)生在課堂中的主體地位，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力［4］。此外，在理論環(huán)節(jié)中，教師還應(yīng)該結(jié)合課程前沿，講述我國(guó)制造業(yè)重大領(lǐng)域的突破和創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)強(qiáng)國(guó)熱情。

融入CAM技術(shù)的“數(shù)控加工技術(shù)”課程，在理論知識(shí)的講解上，以案例教學(xué)法為主。例如：在數(shù)控工裝和機(jī)床的介紹上，教師可以采用圖片、視頻和動(dòng)畫的多媒體形式。在數(shù)控程序編制的教學(xué)中，教師可以以具體的車、銑、鉆等工序加上CAM仿真加工軟件得以實(shí)現(xiàn)。

在課堂實(shí)訓(xùn)中，教師可采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和小組合作形式進(jìn)行，以實(shí)際的軸類、盤類、箱體類零件為項(xiàng)目，以CAM工程軟件為依托，學(xué)生以小組的形式，從數(shù)控工藝設(shè)計(jì)、刀具選擇、刀路優(yōu)化、程序?qū)С黾昂筇幚?，再到虛擬仿真加工的全過程實(shí)踐。學(xué)生分組合作能增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)，提升知識(shí)掌握的效率，同時(shí)提出不同的加工思路和工藝，鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力［5］。

CAM軟件的學(xué)習(xí)更多地以翻轉(zhuǎn)課程的形式實(shí)現(xiàn)，教師課堂講解軟件的功能和使用是一方面，但不宜占用大量學(xué)時(shí)，更多的還是學(xué)生利用課后時(shí)間，通過查找相應(yīng)教程的線上學(xué)習(xí)。

5“以學(xué)生成果產(chǎn)出”的教學(xué)評(píng)價(jià)

OBE教學(xué)理念要求構(gòu)建多元化的課程評(píng)價(jià)體系，以成果產(chǎn)出為導(dǎo)向，加大過程性考核比重。融合CAM工程軟件的“數(shù)控加工技術(shù)”課程主要考查學(xué)生的理論應(yīng)用于實(shí)踐的能力，所以應(yīng)該增加學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出的考核比例，具體為理論考核40%+項(xiàng)目成果60%。理論考核著重考查學(xué)生數(shù)控加工技術(shù)的原理及功能、數(shù)控程序手工編制及數(shù)控工裝認(rèn)識(shí)及使用的能力；項(xiàng)目成果的考評(píng)以項(xiàng)目完成度及完成質(zhì)量為依據(jù)，構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)體系。

6總結(jié)

在工程教育認(rèn)證背景下，高校教學(xué)要摒棄以前“以教為中心”的灌輸式的陳舊教學(xué)思想，而要以O(shè)BE的“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，對(duì)課程體系進(jìn)行重構(gòu)。

以CAM技術(shù)的工程軟件在“數(shù)控加工技術(shù)”課程中的應(yīng)用為例，以O(shè)BE理念為指導(dǎo)，從課程目標(biāo)構(gòu)建、教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)、課堂教學(xué)實(shí)施及多元化教學(xué)評(píng)價(jià)、“以學(xué)生為中心”和“學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出”課程體系建設(shè)等方面進(jìn)行研究和實(shí)踐。以此設(shè)計(jì)的課程體系，學(xué)生不僅可以將理論與實(shí)踐相結(jié)合，在掌握一門工程軟件的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，也激發(fā)了學(xué)生愛國(guó)強(qiáng)國(guó)熱情，達(dá)到工程教育認(rèn)證的畢業(yè)要求。

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