基于OBE理念的數(shù)控車削創(chuàng)意作品課程教學(xué)改革探究

摘要：OBE理念引導(dǎo)工程類本科實(shí)踐教學(xué)著眼于“新工科”和“課程思政”，對工程類本科實(shí)踐教學(xué)提出了挑戰(zhàn)。數(shù)控車削創(chuàng)意作品課程打破傳統(tǒng)的指定零部件的程序開發(fā)與數(shù)字化加工模式，把數(shù)控車削的程序開發(fā)、數(shù)字化加工和創(chuàng)意作品的構(gòu)思、設(shè)計(jì)與加工相結(jié)合，打造以培養(yǎng)學(xué)生“積極應(yīng)對變化、主動塑造世界、具備家國情懷”為目標(biāo)導(dǎo)向的創(chuàng)意作品課程。

關(guān)鍵詞：OBE理念；數(shù)控車削；課程思政；實(shí)踐教學(xué)

一、引言

OBE作為工程教育認(rèn)證的核心理念，提出教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的目標(biāo)是學(xué)生通過教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)成果[1]。以工為主的高等本科院校的各個專業(yè)基于OBE理念結(jié)合學(xué)校定位制定本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程指標(biāo)點(diǎn)，讓實(shí)踐教學(xué)有了操作的依據(jù)。OBE理念以社會需求作為成果導(dǎo)向的出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)一步突出了本科實(shí)踐教學(xué)的重要性[2]。

“新工科”是教育部為了應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)，主動服務(wù)國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展等重大戰(zhàn)略，加快工程教育改革創(chuàng)新，培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級而提出的[3]。“積極應(yīng)對變化、主動塑造世界、促進(jìn)人才全面提升”是新工科的核心理念，對“以社會需求為導(dǎo)向”的工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)施過程提出了更高的要求。

全國高校思想政治工作會議提出，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，推動“思政課程”向“課程思政”轉(zhuǎn)變，把“立德樹人”作為教育的根本任務(wù)。家國情懷作為一種文化價值取向，是大學(xué)生人格的重要組成部分。課程思政對于本科實(shí)踐教學(xué)提出的挑戰(zhàn)是：如何在教學(xué)過程中挖掘梳理培養(yǎng)學(xué)生家國情懷的思政元素，在教學(xué)過程對學(xué)生實(shí)施有意、有機(jī)、有效的家國情懷教育，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)與思政教學(xué)的無縫銜接，做到潤物細(xì)無聲。

科技發(fā)展的突飛猛進(jìn)和新時代社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國的建設(shè)對當(dāng)代中國大學(xué)生的創(chuàng)新能力、家國情懷提出更高的要求[4-5]，數(shù)控車削實(shí)踐教學(xué)作為高等院校理工科專業(yè)本科生實(shí)踐教學(xué)的核心內(nèi)容，要在教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施中滿足這一社會需求，達(dá)成對當(dāng)代大學(xué)生德才兼?zhèn)涞呐囵B(yǎng)目標(biāo)：“積極應(yīng)對變化、主動塑造世界、具備家國情懷”。安徽工業(yè)大學(xué)工程實(shí)踐與創(chuàng)新教育中心數(shù)控車削實(shí)踐教學(xué)的創(chuàng)意作品課程就是在這一背景下，根據(jù)數(shù)控車削實(shí)踐教學(xué)的特色與不足，以培養(yǎng)具有家國情懷的創(chuàng)新型人才為導(dǎo)向而提出的，學(xué)生通過對中華傳統(tǒng)文化素材的深入理解完成創(chuàng)意作品的設(shè)計(jì)與加工。

二、數(shù)控車削實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

車削加工利用車床加工回轉(zhuǎn)體類型的工件，由技術(shù)進(jìn)步賦予普通車床自動化功能而演變?yōu)閿?shù)控車床，具有加工精度更高、產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定的特點(diǎn)。數(shù)控車削過程體現(xiàn)了加工過程的數(shù)字化理念，高等院校開展數(shù)控車削類實(shí)踐教學(xué)有利于開闊學(xué)生視野，播種智能制造思想[6]。

數(shù)控車床編程的相關(guān)理論知識與技能操作訓(xùn)練，既需要應(yīng)用普通機(jī)床上加工零件的基礎(chǔ)知識，又涉及到具體數(shù)控機(jī)床的加工特性和數(shù)控加工零件的工藝知識，對學(xué)生實(shí)際操作技能的要求較高，對理工科專業(yè)學(xué)生動手實(shí)踐能力的提升和綜合素質(zhì)的提高具有重要作用[7]。

安徽工業(yè)大學(xué)工程實(shí)踐與創(chuàng)新教育中心數(shù)控車削教學(xué)以指定零部件的加工制作為主，基本的教學(xué)環(huán)節(jié)是“零件圖紙—程序編譯—車削加工”，根據(jù)不同的專業(yè)對實(shí)踐教學(xué)的要求分為A、B、C三類，設(shè)置三個不同的教學(xué)方案，實(shí)現(xiàn)數(shù)控車削實(shí)踐教學(xué)的差異化管理，其教學(xué)框架如圖1所示[8]。

三、基于OBE理念的創(chuàng)意作品課程教學(xué)改革的實(shí)踐探索

安徽工業(yè)大學(xué)工程實(shí)踐與創(chuàng)新教育中心數(shù)控車削實(shí)訓(xùn)室打破傳統(tǒng)的指定機(jī)械零部件的程序開發(fā)與數(shù)字化加工課程教學(xué)模式，把數(shù)控車削的程序開發(fā)、數(shù)字化加工和創(chuàng)意作品的構(gòu)思與設(shè)計(jì)相結(jié)合，打造以“培養(yǎng)學(xué)生‘積極應(yīng)對變化、主動塑造世界、具備家國情懷’”為導(dǎo)向的數(shù)控車削創(chuàng)意作品課程。

（一）創(chuàng)意作品課程教學(xué)改革設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)數(shù)控車削實(shí)踐課程的基礎(chǔ)上，數(shù)控車削創(chuàng)意作品課程的教學(xué)改革設(shè)計(jì)以“積極應(yīng)對變化、主動塑造世界、具備家國情懷”的培養(yǎng)需求為核心，通過中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化與智能制造相互融合滋養(yǎng)學(xué)生的“家國情懷”。

1. 以創(chuàng)意作品為驅(qū)動培養(yǎng)學(xué)生“積極應(yīng)對變化、主動塑造世界”的能力。數(shù)控車削實(shí)訓(xùn)室在傳統(tǒng)數(shù)控車削實(shí)踐課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行改革，開設(shè)用于創(chuàng)意作品制作的數(shù)控車削實(shí)踐課程。傳統(tǒng)的數(shù)控車削實(shí)踐教學(xué)是指定零部件的加工，本課程的教學(xué)改革設(shè)計(jì)提出結(jié)合數(shù)控車削設(shè)備與工藝特點(diǎn)的創(chuàng)意作品制作，包括素材選取、圖紙?jiān)佻F(xiàn)、程序編譯、數(shù)控車削等，并由學(xué)生自主完成，教師在這個過程中只是輔助指導(dǎo)，突出發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)過程中的主體作用。指定零部件存在標(biāo)準(zhǔn)圖紙和程序，學(xué)生在完成圖紙繪制和程序編譯后可進(jìn)行對比和修改。創(chuàng)意作品的圖紙繪制和程序編譯在教學(xué)設(shè)計(jì)上先是完成數(shù)控車削設(shè)備、工藝和指令學(xué)習(xí)，然后結(jié)合數(shù)控車削的工藝特點(diǎn)、素材和作品外形特點(diǎn)完成創(chuàng)意作品的圖紙繪制、程序編譯，并反復(fù)修改直至通過車削仿真確認(rèn)，學(xué)生在這個過程中需要積極應(yīng)對變化，不斷融入創(chuàng)新思想。

2. 中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化與智能制造相互融合厚植學(xué)生“家國情懷”。本課程在教學(xué)改革設(shè)計(jì)上通過現(xiàn)代智能制造再現(xiàn)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，實(shí)現(xiàn)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代智能制造相互融合，以“家國情懷”的培養(yǎng)為核心，深挖思政元素，做到課程思政的潤物細(xì)無聲。中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化在五千年的發(fā)展歷程中為人類留下豐厚的寶藏，是世界上獨(dú)一無二的文化遺產(chǎn)。創(chuàng)意作品的素材可以從日常生活的方方面面來選取。本課程在教學(xué)改革設(shè)計(jì)上要求創(chuàng)意作品素材結(jié)合數(shù)控車削的設(shè)備與工藝特點(diǎn)從中國博大精深的傳統(tǒng)文化中尋找，大到巍峨雄偉的古代建筑，小到形態(tài)各異的傳統(tǒng)瓷器。加深學(xué)生對中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的認(rèn)識，將其中蘊(yùn)含的家國情懷元素在后期的創(chuàng)意作品制作中加以提煉升華，切實(shí)發(fā)揮課程思政的文化育人功效。

創(chuàng)意作品的數(shù)控加工過程是圖紙對象的數(shù)控編程和程序?qū)ο蟮膶?shí)體化車削過程，是一個智能制造過程，是中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化素材與智能制造相互融合的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和圖紙?jiān)佻F(xiàn)過程，是對古人智慧制造的再認(rèn)識過程，中華文明的文化精髓在這個過程得到提煉和升華，學(xué)生的愛國之情也隨之油然而生。

（二）創(chuàng)意作品課程的教學(xué)策略

數(shù)控車削創(chuàng)意作品課程的教學(xué)環(huán)節(jié)主要包括素材選取、圖紙?jiān)佻F(xiàn)、數(shù)控編程、數(shù)控車削，其中數(shù)控車削是傳統(tǒng)教學(xué)模式下的常規(guī)教學(xué)環(huán)節(jié)，而素材選取、圖紙?jiān)佻F(xiàn)和數(shù)控編程三個環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)“積極應(yīng)對變化、主動塑造世界、具備家國情懷”培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1. 開展“線上授課+線下實(shí)踐”的混合式教學(xué)。依托工程訓(xùn)練（數(shù)控車削技術(shù)實(shí)踐）線上課程，根據(jù)創(chuàng)意作品課程對學(xué)生必須掌握的數(shù)控車削設(shè)備、數(shù)控車削加工方法、程序代碼和數(shù)控車削編程要點(diǎn)、創(chuàng)意作品課程各個教學(xué)環(huán)節(jié)的要求等，建設(shè)線上學(xué)習(xí)必需的視頻、案例和線上測試等內(nèi)容資源。開展“線上授課+線下實(shí)踐”的混合式教學(xué)，學(xué)生在線上提前完成理論知識的學(xué)習(xí)，并實(shí)時檢測學(xué)習(xí)效果；線下，教師以發(fā)揮學(xué)生主觀能動性為原則，帶領(lǐng)學(xué)生完成素材選取、圖紙繪制、程序編譯、數(shù)控車削等實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，并根據(jù)線上檢測效果了解學(xué)生對理論知識的掌握情況，結(jié)合具體的設(shè)備、創(chuàng)意作品加工過程對學(xué)生難以理解的知識點(diǎn)、實(shí)操中遇到的各種問題進(jìn)行集中講解。

2. 教師能力的提升。教師是數(shù)控車削創(chuàng)意作品課程實(shí)施的組織者，素材選取、圖紙?jiān)佻F(xiàn)、數(shù)控編程、數(shù)控車削四個教學(xué)環(huán)節(jié)的有效實(shí)施都離不開教師的精心策劃和耐心指導(dǎo)，課程實(shí)施對教師的自身能力提出更高的要求。與傳統(tǒng)指定機(jī)械零部件的數(shù)控車削實(shí)踐教學(xué)不同，機(jī)械零部件的外形尺寸必然會滿足數(shù)控車床的車削加工要求，而選取的創(chuàng)意作品素材除了滿足回轉(zhuǎn)體外形輪廓的要求外，還要綜合考慮刀具角度干涉帶來的過度切削問題[9]。為了保證在課程實(shí)施過程中完成教學(xué)目標(biāo)、有效解決創(chuàng)意作品加工過程可能存在的技術(shù)問題，數(shù)控車削實(shí)訓(xùn)室對教師開展了基本的職業(yè)技能培訓(xùn)。為了進(jìn)一步提升指導(dǎo)教師的業(yè)務(wù)水平，系統(tǒng)組織了教師本人直接參與、教師帶領(lǐng)學(xué)生參與的數(shù)控車削技能競賽，通過競賽進(jìn)一步夯實(shí)教師的基本功。這些為數(shù)控車削創(chuàng)意作品課程的實(shí)施提供了根本的保證。

3. 學(xué)生的分工合作。由于數(shù)控車削創(chuàng)意作品制作過程包含了素材選取、圖紙繪制、程序編譯、數(shù)控車削四個教學(xué)環(huán)節(jié)，參與實(shí)踐課程的學(xué)生需要分組、分工。一般情況下，將參與課程的學(xué)生按每組4～5人進(jìn)行分組，并確定1名組長。教師提出具體的素材選取要求、作品創(chuàng)意要求，小組成員在組長帶領(lǐng)下制定項(xiàng)目目標(biāo)、確定項(xiàng)目內(nèi)容、明確成員分工。整個過程需要小組成員在組長的帶領(lǐng)下團(tuán)結(jié)協(xié)作、交流溝通，指導(dǎo)教師與各組組長保持密切聯(lián)系，對項(xiàng)目實(shí)施過程和完成情況進(jìn)行合理評價。學(xué)生積極應(yīng)對變化、主動塑造世界的能力在這個過程中得到培養(yǎng)。

4. 學(xué)生創(chuàng)意作品的自評、互評。創(chuàng)意作品制作完成后，圍繞創(chuàng)意作品的素材選取、圖紙?jiān)佻F(xiàn)、程序設(shè)計(jì)、模擬仿真、數(shù)控車削等環(huán)節(jié)，每個小組選出一名學(xué)生代表（一般由組長來完成），在素材選取的傳統(tǒng)文化特色、小組成員分工合作的細(xì)節(jié)、數(shù)控車削程序的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、創(chuàng)意作品的創(chuàng)新特色等方面進(jìn)行限時發(fā)言。指導(dǎo)教師組織所有學(xué)員在聽取發(fā)言后完成創(chuàng)意作品制作小組成員的自評、其他小組的互評（由其他小組組長根據(jù)其組員意見綜合給出），最后由指導(dǎo)教師進(jìn)行綜合評價。

四、創(chuàng)意作品課程的改革成效

首先是專業(yè)知識與創(chuàng)意作品制作的深度融合。創(chuàng)意作品的制作過程就是學(xué)生選取原始素材，利用所學(xué)專業(yè)知識如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械繪圖、數(shù)控編程、機(jī)械制造、模擬仿真等，通過數(shù)控車削的加工方式制作成創(chuàng)意作品，整個過程是對專業(yè)知識的再學(xué)習(xí)和綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)知識與創(chuàng)意作品制作的完美結(jié)合。

其次是新工科元素深度融入到創(chuàng)意作品課程中。課程從選材、設(shè)計(jì)、編程到加工，都是學(xué)生在傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上自主完成。創(chuàng)意作品的實(shí)現(xiàn)過程是學(xué)生對客觀事物的認(rèn)識與改造過程，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主觀能動性，充分融入了學(xué)生的創(chuàng)新思想。創(chuàng)意作品的實(shí)現(xiàn)過程也是設(shè)計(jì)實(shí)體的數(shù)字化和數(shù)字程序的實(shí)物化的過程，讓智能制造思維在創(chuàng)意作品制作過程中生根發(fā)芽，是中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化素材、現(xiàn)代智能制造技術(shù)和學(xué)生創(chuàng)新思想的有機(jī)結(jié)合。學(xué)生在創(chuàng)意作品的實(shí)現(xiàn)過程中“積極應(yīng)對變化、主動塑造世界”的能力得以培養(yǎng)，達(dá)成新工科的培養(yǎng)要求。

最后是思政元素在創(chuàng)意作品課程的引入做到潤物細(xì)無聲。創(chuàng)意作品的選材源自中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，反復(fù)選材與設(shè)計(jì)的過程可以讓學(xué)生深刻體會中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的博大精深。隨后的設(shè)計(jì)實(shí)體的數(shù)字化和數(shù)字程序的模擬仿真與實(shí)物化過程讓學(xué)生進(jìn)一步領(lǐng)略強(qiáng)大的中國智能制造。中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化與智能制造相互融合，厚植了學(xué)生的“家國情懷”。

五、結(jié)語

新工科背景下基于OBE理念的數(shù)控車削創(chuàng)意作品課程以培養(yǎng)學(xué)生“積極應(yīng)對變化、主動塑造世界、具備家國情懷”為導(dǎo)向，打破傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式，把創(chuàng)意作品的選材、設(shè)計(jì)與制作與專業(yè)知識、新工科元素、課程思政進(jìn)行有機(jī)整合，促進(jìn)了數(shù)控車削實(shí)踐教學(xué)向創(chuàng)新型實(shí)踐轉(zhuǎn)變，有效實(shí)現(xiàn)了價值塑造和能力培養(yǎng)的統(tǒng)一。

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