基于OBE理念的機械設計課程設計教學改革

焦萬銘 徐妍 李金英

摘 ?要：“機械設計課程設計”是機械類專業(yè)重要的實踐課，課程要求學生將理論與實踐緊密結合，將所學到的理論知識應用于實際設計項目，解決具體機械設計問題。傳統(tǒng)教學中學生只能按照教師安排逐步操作，完成相應教學任務，不利于發(fā)揮學生的主觀能動性、積極性和獨立思考能力。為了更好地培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和工程實踐能力，文章將OBE成果導向教育的核心理念貫穿于教學中，通過更好地設計和規(guī)劃教學過程和內容，規(guī)避傳統(tǒng)教學中存在的創(chuàng)新能力和積極性欠缺問題，更好地提高學生的綜合設計能力，從而取得更佳的教學效果。

關鍵詞：OBE理念；層次化教學；課程目標；考核細則

中圖分類號：G642.0 ? 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1673-7164（2024）02-0101-04

“機械設計課程設計”是機械類專業(yè)最重要的綜合實踐課之一，涉及多門理論課知識的綜合運用，課程在解決機械設計工程問題的過程中可以培養(yǎng)學生的工程能力、創(chuàng)新能力和自主學習能力，為學生進入工程實踐工作夯實基礎［1］。在傳統(tǒng)“機械設計課程設計”課程教學中要求學生能夠按照規(guī)定任務，逐步完成既定目標；但在此過程中普遍存在學生積極性不高，遇到困難時消極等待，缺乏主動解決問題的意識和融會貫通的能力的現象［1］；OBE（Outcome Based Education，即 OBE）是二十世紀80 年代興起的以結果為基礎，以學生為主，老師為輔，持續(xù)改進的一種教學新模式［2］。在課程教學中引入OBE的教學模式可以解決原有傳統(tǒng)教學中學生被動接受學習和消極對待的問題。

一、傳統(tǒng)課程設計中教學存在的問題

（一）學習的目標不明確

在完成傳統(tǒng)的課程設計過程中，很多學生只是按照老師所授的流程完成任務而進行學習和訓練，而對本階段學習任務的目標不甚了解，在學習中盲目性成分較大，重點學習實踐內容不明確，影響了學習的自覺性和積極性，限制了學生的創(chuàng)新思維的發(fā)揮，抑制了學生自主學習能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［3］。

（二）教學與工程設計過程脫節(jié)

以往的課程教學突出手工計算和尺筆繪圖等能力，沒有強化培養(yǎng)學生利用現代工具解決復雜工程問題的能力［3］。雖然手工計算和尺筆繪圖也能夠很好地鍛煉學生設計和繪圖的實踐能力，但在課程中需要較多的學時，會導致學生時間緊張，課程成果質量降低，而是與當代工程實際設計過程嚴重不符。很多學校在教學過程中已引入計算機軟件，但并沒有按照工程設計過程解決實際問題，造成教學內容與機械工程實際設計過程脫節(jié)，難以了解到真實工程的實際設計方式，學到符合工程實踐的技能知識。

（三）難以滿足不同學習層次的需求

傳統(tǒng)課程教學中設計題目單一、角度相似，一旦有學生做完，部分學生就直接將同學的設計數據和繪圖成果實施“拿來”主義，導致課程結果重復嚴重，老師評分困難，學生難以學到相應的知識和技能，也造成了學生的積極性和創(chuàng)新性嚴重不足。課程題目統(tǒng)一對學習程度不一致的學生難以做到差異化和個性化培養(yǎng)，學有余力的學生難以發(fā)揮自己的能力，學習困難的學生則難以跟上進度，這都會影響他們的學習興趣，降低教學質量。

二、基于OBE理念的課程教學實踐

成果導向教育（OBE）是以學生應該取得的學習成果為核心問題［4］，要求在教學內容編排、能力訓練等方面要以學生的能力培養(yǎng)為中心，核心理念包括三個方面：“以學生為主老師為輔”“以結果為導向”和“持續(xù)改進?！保?］所有教學環(huán)節(jié)都應堅持以學生為主開展教學，所學內容要緊貼社會需求，注重在學習過程中培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，在學習后要認真分析總結，并據此在以后的課程中對教學方式和內容加以改進。

根據成果導向教育的核心理念，針對傳統(tǒng)教學中存在的問題，研究制定基于OBE的教學體系。整個課程設計教學分為制訂學習目標、教學任務、教學內容、課程考核、課程分析和結果反饋六個環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)之間的關系如圖1：

（一）明確課程目標

OBE 教育模式將學生的能力提高和學習成果作為教學質量的主要評估標準，與傳統(tǒng)教學上內容驅動和重視投入的教育形成了鮮明對比。結合“機械設計課程設計”教學大綱要求，將學生在課程中需要提高的學習能力和可取得的成果歸納為具體的學習目標，具體內容見表1。

（二）設計層次化課程題目

由于對理論課程學生的領會程度存在不同，布置課程設計的難度也應該層次分明，以滿足學生的個體差異化情況。在選擇課程設計題目時應注意：1. 所選擇題目要符合教學大綱要求，要覆蓋理論課程所學大部分知識點；2. 題目應有明顯區(qū)分度，要充分考慮學生個體的能力差異；3. 選題不易過難，工作量不要過大，應讓大部分學生可以在規(guī)定時間內完成。

“機械設計課程設計”中常以減速器作為課程內容開展教學，本課程可以選擇設計各種減速器，并根據題目難度設置權重系數，具體內容如表2所示。教師可設置不同難度的設計題目和難度權重系數，進行公開展示，以供學生根據個人的學習情況自由選擇。

（三）安排課程內容

在課程中由教師講解題目要求、設計內容及結題需要提交的資料，再對相關理論知識進行梳理；結合設計題目提出分析和解決問題的方法（充分利用計算機軟件和工具書）［6］，要對完成時間做出規(guī)定。對課程教學內容的安排應與表1中課程培養(yǎng)目標相一致，充分體現OBE“以結果為導向”的理念。

為了培養(yǎng)學生的團結協(xié)作意識，可讓學生組隊完成課題整體設計內容，在此過程中合理分配工作量尤為重要?？梢愿鶕W習成績進行高低搭配，三人一組進行設計分工（以直齒減速器題目為例），課程設計內容的具體安排如下：

1. 根據題目要求，小組成員合作進行設計計算，得到設計數據，同時利用軟件完成設計說明書。

2. 對減速器的設計內容可以分成三部分：上箱體及其附件、下箱體及其附件、主要傳動件（軸、齒輪），每位組員完成其中一項；根據計算的設計數據，組員利用SolidWorks軟件分別完成零件的三維建模；最后共同完成裝配體的三維模型。

3. 根據課程任務要求，每位組員都需要完成總裝配圖（同組內裝配圖相同）和一個典型零件的二維圖?？梢岳肧olidWorks軟件導出相應二維圖形，利用AutoCAD繪圖軟件編輯，根據所學理論知識要求完成圖紙的標注和技術要求。

4. 組內成員共同編寫答辯PPT，最后打印圖紙和設計說明書，準備最終答辯。

5.每組推選一名表達能力強的組員參加答辯，教師根據成績考核標準給出相應成績。

6. 答辯完成后，每組共同完成課程設計總結，敘述自己在設計過程中的得與失，總結后計入總成績。

（四）制訂考核細則

根據OBE理念，要以學生為主，重視學生考核過程。課程設計考核原則應該圍繞課程考核目標與工程教育認證標準中畢業(yè)要求的有效對接來開展［7］，對學生進行考核應包括兩個方面：過程考核和最終考核。

過程考核是在設計過程中每個階段對學生設計進行檢查，尤其是用電腦軟件完成設計時，要防止學生互相抄襲，重視過程考核，加大考核比重；過程考核中除了檢查設計過程，還需要對設計結果進行評分，主要內容是“建模結果+二維圖紙+設計說明書”，根據成績評定標準給出相應分數。

最終考核主要采取答辯的形式，通過回答問題可以考查學生對設計的理解、溝通、表達能力、應對能力及獨立完成的設計情況［7］。教師根據了解到的學生對課程設計內容的掌握和完成程度給予相應分數。

根據課程主要內容，總成績由平時成績（出勤+獨立完成程度）、三維建模、二維圖、設計說明書、答辯、總結六個部分組成，具體項目考核標準如表3所示?？紤]到學生題目難度有差別，根據學生選題難度的權重系數，最終成績?yōu)椋鹤罱K總成績=課程總成績×難度權重系數。

（五）課程評價分析及反饋

課程結束后應進行教學綜合評價，對照教學目標，采取考核、考查等適當的方式對學生掌握的知識點、協(xié)同合作等方面進行有效評估，發(fā)現問題并提出改進措施［8］。在評價過程中，應以教師為主、學生（學生自評、小組評價）為輔，體現學生在教學活動中的主體性，較為客觀地反映學生在課程設計中的表現［1］。

本門課程結束后，可根據表3設定的每個考核項目的具體評分和學生課后反饋評價分析學生對教學內容和設計方法的掌握情況，發(fā)現問題并對相應教學環(huán)節(jié)提出改進措施，修訂明年的課程教學方案，逐步提高教學質量，完成預期的課程目標。

三、結語

教學的根本目的是人才培養(yǎng)，而課程是教學最基礎的組成部分。利用OBE先進的教學理念進行的課程改革，可以打破固有的課程模式和評價方式，讓學生更好地明確課程的教學目標，充分利用現代化教學手段，融合多種教學方法和建立科學的課程評價機制，建立以切實提升教學實踐技能和就業(yè)能力為主，形成可持續(xù)的課程改進機制，有效的提升教學質量，提升學生的就業(yè)實踐能力。

文章在機械設計課程設計教學中引入OBE成果導向理念，改變了傳統(tǒng)教學中被動學習、與工程設計脫節(jié)的狀況；制訂了詳細的課程內容和考核細則，注重過程考核，提高了學生的創(chuàng)新和動手能力，增強了團隊協(xié)作和獨立思考的能力。經過課程的實際教學后，學生的學習熱情、協(xié)作能力和實踐能力顯著提高，理論課程知識點經過具體項目的實踐后掌握得更好，班級平均分提高較多。

OBE教學理念可用于高校教學的每門課程，尤其對實踐課程的教學應用效果更佳。除機械設計課程設計課程外，學校開設的專業(yè)課綜合實訓和計算機輔助制造CAM/CAPP實踐課程，通過在教學中引入OBE理念，經過教學過程和內容的調整后授課，學生積極性增強，動手實踐能力得到極大改善，取得良好的課堂效果。

參考文獻：

［1］ 李小蘭，嚴暉，奎消炎，等. 基于OBE理念的教學改革與實踐：以“數據庫技術與應用課程設計”為例［J］. 工業(yè)和信息化教育，2020（11）：62-66.

［2］ 山寶琴，劉羽. 基于OBE模式的環(huán)境工程教學體系探索［J］. 陜西教育（高教），2016（03）：64-65.

［3］ 李貴，王興東，鄒光明，等. 新工科背景下機械類課程設計實踐教學“四能力”培養(yǎng)模式構建［J］. 實驗室研究與探索，2021.40（04）：213-216.

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［5］ 華爾天，高云，吳向明. 構建多元開放式本科教學質量保障體系的研究：基于產出導向教育理念的探索［J］. 中國高教研究，2018（01）：64-68.

［6］ 郭宏超，劉云賀，潘秀珍，等. 基于OBE理念的《鋼結構課程設計》達成度評價［C］//中國鋼結構協(xié)會結構穩(wěn)定與疲勞分會第17屆（ISSF-2021）學術交流會暨教學研討會論文集. 西安：工業(yè)建筑雜志社，2021：415-418.

［7］ 劉金玉，王艷，王蕾，等. 基于OBE理念的化工原理課程設計過程考核探索［J］. 河南化工，2021，38（05）：60-63.

［8］ 王雪峰. 基于OBE理念的課程設計及其效果探析：以《房地產經濟學》課程為例［J］. 江西建材，2021（05）：270-271.

（薦稿人：李明雨，北京科技大學天津學院副教授）

（責任編輯：向志莉）

基金項目：本文系2022年天津市教委科研計劃項目 “加快數字經濟發(fā)展的高等教育發(fā)展戰(zhàn)略目標研究”（項目編號：2022SK105）研究成果之一。

作者簡介：焦萬銘（1974—），男，博士，北京科技大學天津學院智能制造學院講師，研究方向為自動化與機械設計；徐妍（1975—），女，博士，北京科技大學天津學院智能制造學院教師，研究方向為機械設計及制造；李金英（1973—），女，專科，北京科技大學天津學院圖書館職員，研究方向為圖書管理。