以能力为导向的轧钢专业项目式教学改革探索

刘丰

摘要：将OBE理念应用于轧钢专业教学实践，以能力为导向的轧钢专业项目式教学旨在提升学生的学习体验和学习效果，以能力为导向，以项目为载体，培养学生的工程意识、实践能力、创新精神和团队协作能力。着重介绍了轧钢专业实物教学项目的内容和实施形式。

关键词：能力导向 实物教学 教学改革

近几年来，我国经济发展迅速，高等教育特别是工程教育与经济发展的需要还显得很不适应。不少现代企业反映现在的应届毕业生学生独立性强、知识面广，但专业知识不扎实，动手能力差，缺乏持续创新的能力。这就要求高等教育在理论知识教育的同时，加强工程学科的实践性。Outcome-based Education（简称OBE）教育模式于20世纪80年代在美国兴起，兴起的主要原因在于美国政府与民众对学校教育质量提升的关注，尤其是在1983年美国高质量教育委员会发布教育报告书《国家处于危险中：教育改革势在必行》后，人们开始关注学生在学校学到了什么以及学习效果如何OBE模式的理念适应了社会，特别是企业界对人才的需求，即学生的技能与能力应以可观察的、可测量的以及可应用的模式呈现。此后，这一模式在澳大利亚、英国、加拿大、南非、新西兰等国家也得到广泛运用。OBE模式在我国主要应用于工程教育中2013年我国成为《华盛顿协议》的第21个预备会员国，工程教育认证工作在全国推进以OBE理念推动工程教育改革，提高工程人才培养质量成为国内地方工科院校广泛关注的焦点。

OBE模式是以学生学习后获得的能力为目标的一种课程设计与教学方法。其最大特点是教育范式由“内容为本”转变为“学生为本”。OBE是一种务实的教育思维，特别重视学习成果，强调以学习成果来导向课程设计和教学过程。轧钢及其辅助设备是轧钢专业必须掌握的，仅通过课堂理论教学很难形象直观的理解其结构和原理，因此有必要通过课程设计让学生可以自己动手进行轧机设计和组装，实物项目轧机模块化设计与组装就是在这样的背景下形成的。本文将OBE理念应用于轧钢专业教学实践，积极吸收启发式教学和互动式教学等先进的教学方式的优点，充分调动学生的积极性；加强了课本知识与工厂设备的直观认识，使学生可以反复进行“做中学”，使学生逐步形成团队合作、解决问题、技术创新和沟通交流的能力，为以后的工作打好基础。

1项目的性质与任务

轧钢专业实物教学项目是弹塑性理论、轧机设计理论、板带轧制工艺及设备、钢管轧制工艺及设备、型钢轧制工艺及设备等专业基础课学习后的一个重要的实践教学环节，是培养学生应用已学理论知识解决实际工程问题的一次综合训练。通过该项目使学生加深对所学过相关课程知识的理解，并在实践中培养学生综合运用的能力。本课程设计重点训练学生综合运用所学专业知识，掌握轧制设备和工艺计算的基本方法，培养学生的轧制设备的设计能力，强化“工艺为纲，设备为主，工艺设备并举”的专业基本思想。

2项目目标

通过轧钢专业实物教学项目使学生能够初步掌握文献检索、资料查詢、调研及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；使学生了解与轧钢设备相关的国家标准和行业标准，正确认识轧钢生产对客观世界和社会的影响；使学生掌握轧制工艺、设备设计的主要理论和设计方法；使学生具备较强的计算机应用能力，能够进行工艺参数编程计算和设备主要零部件的二、三维设计；具有一定的组织管理能力、较强的表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力；具有适应发展的能力以及对终身学习的正确认识和学习能力；具有较好的人文社会科学素养、较强的社会责任感和良好的职业道德。

3项目内容及实施

将学生分组，每组需根据给定的轧辊尺寸，设计四辊轧机一台，并制定的轧制规程，经评审后择优加工四辊轧机模型。

3.1轧机模型设计及装配

该项目的模型设计涉及四类：轧机辊系、机架部分、压下部分、传动部分。

轧机辊系包括：轧辊、轴承、轴承座；

机架部分包括：机架、衬板、弯辊缸、轴向挡板；

压下部分包括：压下螺丝、压下电机、压下蜗轮、液压压下；

传动部分包括：接轴、减速器、电机。

将轧机整体模块化，分成若干个子部件可以使学生对轧机部件有更加清楚地认识，在组装过程中，更深入的理解轧机的设计方法，掌握获得设计过程中所需要技术参数的正确方法。另外，模块化后，轧机的组合灵活，可根据不同的技术参数，置换部分子部件，达到多种组合效果。

该项目模型采用的材质是工程塑料，减轻了实验设备的重量，也降低了实验成本，便于推广。工程塑料材质的教具要求的精度不高，便于生产加工。由于教具的重量轻，便于学生操作，实验过程中更加安全省力。

3.2轧制工艺制定

给定带材的初始规格和成品规格，进行轧制规程设计，并计算各道次轧制力、轧制力矩、变形区长度、前滑后滑等参数；学生自行在剪板机上按指定规格裁剪带材；在实验室轧机上完成带钢轧制实践操作，包括各道次辊缝设定调节，并完成各道次轧制力和机架关键位置的变形参数检测与记录，对计算获得的轧制规程参数进行校验；利用轧制法测定实验轧机工作机座的纵向刚度，并理解轧机纵向弹性变形对轧件出口厚度的影响；对轧机机架进行三维设计，结合轧制力测试结果，利用有限元方法对机架强度、刚度进行数值模拟计算，并与检测结果进行对比分析，验证有限元模型的准确性。

3.3指导教师的职责

轧钢专业实物教学项目分阶段进行，以学生为主体，学生在教师指导下独立完成。指导教师指明设计思路，启发学生独立思考，为学生答疑解难，并进行阶段审查，其具体职责如下：明确的设计题目，帮助学生确定设计方案，理清设计思路，明晰设计步骤及关键；实时掌握学生的设计进度，适时答疑并督促检查；充分引导学生发挥主观能动性，鼓励创新性思维。

4结语

以能力为导向的轧钢专业项目式教学旨在提升学生的学习体验和学习效果，以能力为导向，以项目为载体，培养学生的工程意识、实践能力、创新精神和团队协作能力。通过实物教学项目的实施和开展，丰富了同学们的实训经历，使学生对轧钢设备的设计和工艺的制定和有了更加明晰和深刻的理解，切实体会到每一个尺寸、每一个公差都关系到设备的制造、安装和成本。以适应新形势下社会和企业对于卓越工程师人才的巨大需求。

参考文献：

[1]Shanks，Joyce.Unintended Outcomes：Curriculum and Outcome-Based Education[C].The Annual Meeting of the American Educational Research Association，Atlanta，1993.12-16.

[2]顾培华，胡文龙，林鹏.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式[J].高等工程教育，2014，（1）：27-37.