基于OBE理念的应用型 本科院校“压焊方法与设备”课程教学实践

罗骏 孙小刚 吴安如

摘 要：本文依据OBE成果导向教育教学理念，对应用型本科院校焊接技术与工程专业“压焊方法与设备”课程从教学目标、教学过程实施、学习效果评价及反馈等方面进行教学改革实践，解决了传统教学模式中教学目标不明确、学生工程应用能力培养弱等问题，达到了增强学生学习主动性和解决工程实际问题的能力。

关键词：OBE理念;应用型本科;压焊方法与设备;教学改革

“压焊方法与设备”是本科院校焊接技术与工程专业的一门重要专业课，其与“熔焊方法与设备”和“钎焊”课程共同构成为三大焊接方法课程体系，对学生专业知识体系的建立及毕业能力指标点的达成具有重要影响。目前，对于专业课课程教学改革大多基于研讨式教学法、启发式教学法等不同教学方法来进行，虽然学生学习兴趣及积极性得以增强，但是学生解决实际问题的能力的培养较难预见和评估。鉴于我校焊接技术与工程专业的专业培养目标和定位，要求学生对“压焊方法与设备”课程的相关理论知识和解决汽车行业工程应用问题的能力较高，本人在教学实践中引入OBE（Outcome-based Education，成果导向教育）教学理念，从课程教学目标制定、教学过程实施、学习效果评价及效果反馈四个方面进行教学改革并取得了较好的效果。事实上，最近十年来OBE教学理念在我国高等教育教学改革上逐渐受到了学者的重视并成为工程教育专业认证的一项重要评价内容。

1 明确课程学习目标

课程学习目标是OBE理念中预期学习产出中的关键环节，而课程学习目标的制定需要与本专业的培养目标相呼应。对于应用型本科院校而言，专业的建设和培养目标定位往往基于某一行业，具有明显的针对性。我校焊接专业的培养定位依托湖南的汽车等装备制造业，要求学生对薄板电阻焊原理、工艺方案制定、焊接质量管理等内容重点掌握。基于这一要求，我们对这门课程中的点焊工艺的制定、点焊质量的检测、点焊机器人等相关内容做重点要求，同时要求学生熟悉电阻焊原理，熟悉“GB/T 19867.5-2008电阻焊焊接工艺规程”等电阻焊国家标准，明确要求学生具有根据板厚、材料及零件类型制定合适的电阻焊工艺的能力，理解不同焊接方法的特点及典型应用。对于高频焊和摩擦焊的典型应用及主要特点等仅做认知层次的要求。对于爆炸焊、变形焊、超声波焊等内容可以让学生自学或者小组简短讨论。根据上述课程不同知识点的要求，我们对课程的各个部分内容制定出知识与能力方面的学习目标。对于专业学生培养来说，激发学生对专业的学习兴趣，对专业的认同程度以及培养学生工匠精神价值观取向等是本课程的情感学习目标。

2 教学过程实施

OBE理念的教学特征在于学生是学习的主体，学生“学”是核心，教师的“教”是引导。教学过程实施是达成教学目标，让学生掌握相关知识点，获取知识产出并应用知识点的重要环节。首先，教师需要充分把握教学目标，以便教学过程实施具有明显的针对性。其次，教师还应从学生的视角下分析教材，这是因为学生的自学主要是依托于教材进行。对于机械工业出版社赵熹华编著的《压焊方法与设备》教材而言，其为普通高等教育“十一五”重点规划教材，较全面地涵盖了各种压焊方法，但是对于各种压焊方法之间的联系与区别并没有明显展现出来，这就导致学生在学习中倾向于只关注到各种孤立的焊接方法，并不能通过课程的学习形成自己的焊接方法理论体系。因此，教师在教学过程中必须要引导学生掌握不同焊接方法的差异和联系，从而加深学生对不同焊接方法的理解。例如，在课程的绪论部分，教材中关于压焊和熔焊这两种焊接方法的差异主要在于焊接过程是否加压力，熔焊时焊件出现熔化，而压焊大多不出现熔化，是塑性状态下的固相连接。上述描述较为笼统，教师在授课过程中可以用金属型铸造和高温锻造过程进行类比分析压焊和熔焊焊接接头的形成差异：金属型铸造过程中为凝固结晶，晶粒尺寸往往较粗大;而高温锻造是在压力的作用下发生动态再结晶，晶粒尺寸往往较小。又如，电阻焊方法中，点焊、凸焊、缝焊、对焊方法之间的联系和区别学生比较难以把握，教师可以从如下方法进行引导：点焊、凸焊、缝焊往往适用于薄板类冲压件，而对焊适用于厚板或型材等的焊接;点焊、凸焊和缝焊可以焊接薄板的厚度有较大的差异，而对于焊接质量的要求方面，点焊、凸焊往往考虑焊件的强度而缝焊更多的是考虑密封性;凸焊是点焊的变形;不等厚同种材料薄板点焊时容易出现熔核偏移现象，但是通过在焊件上加工出凸点变成凸焊形式可以有效克服熔核偏移现象等等。通过上述引导让学生更容易掌握不同电阻焊焊接方法之间的差异和联系，不仅掌握了相关知识点还更容易构建自己的知识体系。

此外，教师应在充分把握教学目标和教材特点的基础上，围绕教学目标制定切实可行的教学设计。在教学设计中，可以充分利用视频短片、动画等多媒体教学手段、板书和工程应用案例来引导学生学习。比如，对于点焊焊接接头中学生很难感知椭圆形熔核的形成过程，利用实时X射线在线监测熔核形成的视频短片可以很好的解决这一问题。又比如，闪光对焊过程中金属纤维流线的形态对焊接接头质量的影响，及其与锻造起重机吊钩之间的板书类比分析来加深学生的认识。再如，对于高频焊过程，可以西气东输石油管道、青藏铁路冻土沿线螺旋翅片管的生产等的工程应用案例来加深学生对高频焊过程和原理的理解。

最后，校企合作培养是提高应用型本科院校学生解决工程应用能力的一种重要模式。因此，通过聘请汽车行业具有丰富工程实践经历的企业导师来校进行讲座和指导学生工艺制定等方式来培养学生解决工程实际问题的能力。同时，在这一过程中还可以对企业里的工匠精神及典型人物进行报道学习，引导学生形成正确的工程师价值观。

3 构建学习效果评价体系

学习产出评价是OBE教学理念中的重要环节。常规教学模式中，学生的学习效果评价主要依托问答题形式的课后作业和最终课程考试。然而，问答题形式的作业学生往往思考较少，少部分同学间存在抄作业现象，而且最终课程考试根据培养计划的调整更改为开卷考试的形式，由此导致学生学习效果得不到很好的检验，难以确保学生达到课程的教学目标。在OBE教学理念的教学模式中，教学过程的开展围绕教学目标，在这一过程中，教师可以增加一些课程思考题和讨论题，并采用随机点名的方式对学生进行测评。当然，也可以根据实际情况，依托教学辅助手机APP软件对学生进行在线测评。例如，作者在实际授课中针对电阻点焊的焊接参数选择这一教学目标，设计几道选择题，在授课过程中要求学生采用超星学习通APP进行在线答题，并将此学习评价的一部分。另外，还可以选取工业实际生产中的问题，让学生进行焊接工艺设计及制定焊接质量检测评定方案。例如，将学生分成五个小组，针对某型号汽车生产中车顶天窗点焊设计焊接工艺与质量检测，待学生完成之后，先让学生以小组答辩的形式进行討论，然后展示企业实际生产中的工艺方案，最终将全部方案进行比较分析，通过这一形式，学生对于点焊工艺设计和质量检测这一知识点的掌握得到明显提高。此外，还可以让学生以研讨小组的形式选择某一种压焊方法，并围绕该方法进行基本原理、典型应用及国内外最新发展动态等进行PPT汇报，而且在汇报过程中随机指定汇报人或者更换汇报人。通过上述方式，每位同学的文献调研能力、学习能力、口头表达能力及专业知识掌握等多个方面的都得到了锻炼。

课程最终考核可以为开卷考试形式。不过为了检测学生的学习效果，可以压缩识记类题目的分数，增加综合性运用及焊接方法间异同比较等题目的总量，还可以设计一些开放性案例，让学生进行设计或者评判，从多个目标知识点对学生学习效果进行评价。

基于上述实际教学评价过程，作者建立了学生课程学习效果评价矩阵，其中包括学生课程问题回答、讨论、汇报、课后作业、终期测评等多个效果检测单元，每个单元设计一定的权重，最终可以计算出学生的课程成绩，并能最大程度地反映出学生的真实知识点掌握情况。

4 学习效果反馈与改进

传统教学模式中，学习效果的反馈较少，其往往基于课堂上教师与学生的有限教学互动和课程作业等简单形式，容易造成教师和学生之间自我感觉的教学效果不对称并与实际效果之间存在较大的偏差，进而在课程最终考试环节表现出教师和学生之间强烈的期望落差。最终考试试卷分析对于教学而言，此时的反馈太迟了，仅仅只能作为下一届学生学习该课程时的一个参考。因而，学生很难达到预设的课程教学目标。而基于OBE理念的课程教学，学生的学习效果反馈与教学实施过程、评价、教学目标匹配等形成一个学习闭环，教师通过学习效果反馈认定学生是否达成学习目标，若没有达成则还需进行教学过程实施方案进行调整，直到学生达到学习目标。本人在“压焊方法与设备”课程OBE理念教学实践中，以课程教学目标知识点为考核内容，收集学生在课堂问答、超星学习通APP问答、工艺设计等全部评价环节的结果，制定了以90%正确率为通过考核阀值的知识点掌握判定准则。譬如，点焊焊接循环是一个非常重要的概念，课程讲授时学生也容易理解，但是在该知识点的评价过程中要求学生画出2周波工频交流基本点焊焊接循环的图示时，很大一部分同学画错，究其原因在于学生在学习过程中只是简单的记住“加压-焊接-维持-修止”这四个程序段，对它们是如何达成的并不清楚。针对该问题，作者改进了教学策略，对点焊四个程序段中的压力与电流的相互配合关系进行讲解，并结合点焊接头形成动画演示进行分析，还给出不同的焊接循环曲线供学生进行分析讨论等，通过上述教学改进，学生对于点焊焊接循环的理解显著提高，同时也对后续学习凸焊焊接循环和对焊焊接循环曲线奠定了基础。通过上述学习效果反馈和改进方法，学生对教学目标设定的知识点的掌握和运用能力得到了明显的提高。

5 结语

“压焊方法与设备”课程在我校焊接专业培养目标中占据重要地位，近年来，本专业通过引入OBE教学理念对课程进行教学改革，学生对于本课程的理论知识、工程问题意识及解决工程实际问题的能力等方面得到明显提高，毕业生逐渐得到了众泰、吉利等湖南本地汽车制造企业的青睐。

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作者简介：罗骏（1986-），男，湖南衡阳人，博士，主要从事金属材料方面的教学和科研工作。