融入OBE理念的 “机械制造基础” 课程教学改革与实践

林志立,樊红朝,赵忠,张波

（1.宁波工程学院 机械工程学院,浙江 宁波 315211；2.宁波中国科学院信息技术应用研究院,浙江 宁波 315012）

0 引言

OBE(Outcomes-based Education)是一种以学生为本，围绕预期的学习结果来组织、实施与评价的工程教育培养模式。Spady等人在1981年提出OBE工程教育理念，该理念注重：学生学会什么、为什么学习这些知识？如何使学生获得学习结果、如何评价学习结果、如何确保学生获得学习结果。[1-3]Ikenberry等人详细讲解了如何评估学生学习结果，并探索了学习结果的评估过程。[4]Banta论述了如何从教师、学生与认证的角度来评估学生的课程学习。[5]刘荣等人基于OBE工程教育理念，设定课程目标与内容，采取多种评价形式对考核结果进行评估。[6]陈晓倩等人在原则、内容与实践方面论述了高等学校学生综合素质评价体系，为基于OBE教育模式建立高等学校学生综合素质评价体系内容提供借鉴。[7]魏东婷等人以OBE理念为导向，探讨了高校学生评教指标体系的构建，优化教学质量学生评价指标，提高学生评教结果的真实性，促进教师不断改进教学，提高教学质量。[8]

“机械制造基础” 课程主要培养学生使用和选择工程材料及成形工艺能力，该课程教学过程中存在的主要问题：一部分学生对课程的学习目标不够明确，常常处于被动学习的状态，对重点内容与关键知识点的理解不够透彻；该课程的学习效果以期末考试、平时作业为主评价，主讲教师对学生学习过程掌控不足，学生成绩与真实学习效果存在一定偏差。为此，本研究融入OBE教育理念，结合专业认证的需求，对 “机械制造基础” 课程从课程内容、教学方案、教学方法等进行教学改革与实践，以期实现以学生为中心的教学模式，促使学生积极主动学习与思考。

1 基于OBE理念课程设计

1.1 课程内容设计

1.1.1 融入OBE工程教育理念的 “机械制造基础” 课程教学

主讲教师作为整个课程教学过程的引导者，在实施成果导向的工程教育前，要完整地理解与掌握OBE教育理念的主要思想与内容，要清晰地设计出学生预期达成的课程学习结果，并通过课程教学设计与实践促使学生达成学习结果，及时分析与评价学习效果。形成以学习者为中心、以学生的学习产出为评价的教学方法，促使在教学与实践过程中学习结果、成果评价与教学方法的有效结合，形成一个完整的教学闭环，达成较为理想的教学实践效果。

1.1.2 细化 “机械制造基础” 课程的学习产出成果，形成多种评价方式

针对教学过程中的问题，一方面完善本课程的教学大纲，更新教学设计，明确每一章节达成的学习结果；另一方面引进最新的教学案例，掌控整个教学实践过程。主讲教师在每次课堂教学过程中细化达成预期学习结果的教学方法与手段，评价学习成果的达成度情况。形成课上提问、做题、模拟现实、专家项目化授课，课下练习、生产实践等多种评估方式，及时发现学生碰到的问题，针对性地调整重点、难点。课程期末测试后，进行教学大纲中规定的各项指标点的达成度计算，发现问题、持续改进教学实践，形成良性的循环体系。

1.1.3 创新课程教学方法与评价方式，以期达到良好的教学效果与实践效果

在课程教学过程中，可采用不同的教学方法并通过不同的评价方式对学习效果进行评价。传统的评价方法主要是通过平时作业和期末考试等进行考评，手段相对单一，主讲教师难以掌握整个课程的学习状况。引入OBE工程教育理念后，要求主讲教师在课堂教学、实验教学过程中注重教学方法的创新与应用，引导学生主动进入课程学习，并及时评价学生的学习效果。在教学实践中，针对不同的学习内容，可分别采取课堂提问或练习、分组讨论、专家对话等方式进行评价。

1.2 教学方案的构建

实施方案以OBE工程教育理论为核心，以学生为中心，教学设计以学生的知识、能力与素质达到预定目标为目的；师资、课程等教学资源配置以确保学生学习目标的达成为导向；质量保障与评价以学生的学习结果为唯一标准。具体教学方案流程图如图1所示：

图1 以教学结果为导向的教学方案流程图

1.2.1 与毕业要求相结合的指标点

考虑到中国社会及其教育的发展、行业产业与职场的发展、学校的定位与目标、学生的成长与家长校友的期望等多方面的需要，确定 “机械制造基础” 课程的培养目标，由此提出本专业学生的毕业要求，并设计出相应的指标点。[8]

1.2.2 丰富教学内容与教学师资

对于 “机械制造基础” 课程，教师需要根据指标点延伸出本课程的主要教学内容。为了保障教学质量，采用配备 “双师型” 教师或者理论型教师与实践型教师相结合的办法，引进企业工程师进课堂，参与应用型高校本科生的课堂教学，引导学生参与实践活动，培养学生工程创新能力。

1.2.3 采用多种教学评价方式

引入OBE工程教育理念后，教师在课堂教学过程中通过随机提问、虚拟仿真等手段促使学生主动参与课程学习，及时进行课堂练习，重视学习结果，及时评价学习效果。在教学实践过程中，针对不同的学习结果，可采取多种评价手段，如课前预习、课堂提问或练习、分组讨论、模拟现实、专家对话等方式。通过创新教学方法和评价方式，以期达到较好的教学效果。

1.3 教学方法介绍

1.3.1 理论讲授法

即教师以简明扼要、生动形象的语言向学生传授专业知识，发展学生智力的一种方法。该教学方法的优点是主讲教师易于掌控教学进程，促使学生在短时间内接受大量的系统知识；缺点是如果掌握不好，会出现满堂灌、学生被动学习的情况。在讲授理论知识时可适当联系实际项目，作为理论知识的补充，以激发学生的学习积极性。

1.3.2 分组讨论法

即在教师的引领下，学生以小组为单元，围绕教师设定的主题或问题，各自发表意见、互相讨论而获得知识的一种教学方法。在实施过程中，需要教师提出具体要求，拟定提纲，引导学生查阅相关资料并开展调研。讨论结束后，通过教师的概括与总结，使学生较好地掌握了该知识。采用该方法，对主讲教师的要求较高，不仅需要具备较扎实的专业知识，而且具备设计组织讨论与个性化指导的能力以及能提供激发学生学习兴趣的题材。

1.3.3 直观演示法

即教师在课堂上通过实物、教具或实验、视频等，通过学生直观感觉而获得知识的一种教学方法，可以和讲授法结合使用。要求目的明确，现象清晰可见，且容易观察，不受次要因素影响。在本课程教学过程中，主要采用实物与多媒体技术相结合的方法。

1.3.4 练习法

即在教师的引导下，学生巩固与运用专业知识，获得专业技能的一种方法。将课程任务或目标设置到具体的例题中，培养学生运用专业知识解决科学问题的能力。在随堂测试、虚拟建模的过程中，通过练习获得专业知识与技能。

2 教学实践案例介绍

在教学安排中，教师给学生提供情景知识，指出学习中有趣的地方，让课堂变得有深度，有意义，有活力。在教学过程中，引导学生关心课程，给学生讲授课程涉及的背景知识、事例及细节等，使教学内容更丰富；引导学生主动参与到学习中，鼓励学生主动学习。在对教学改革班实施教学过程中可灵活开展课堂提问、随堂测试、专题讨论等形式的教学活动。以随堂测试为例，每上完一节内容就进行随堂测试，测试的题目以选择题与判断题为主。比如上完第五章第一节关于铸铁的分类时，给出了一个选择题：

球墨铸铁中的石墨呈( )。

学生选择答案的具体情况如表1所示。

表1 教学改革班学生答案统计表

由表1可知，82.98%的学生选择B选项。当主讲老师公布B选项是正确答案后，紧接着进行随堂提问：A、C、D选项对应的是什么类型的铸铁？引导学生主动思考，一部分同学能直接回答出来，一部分同学通过翻阅教材获得答案，结合理论型教师的讲解，掌握这一节的知识点。为了督促同学们积极参与随堂测试，主讲教师将测试结果折算成一定的分数计入课程目标达成度中，不管选对选错答案都有分数，主要目的是促使学生掌握、理解该章节的知识点。

以专题讨论为例，对于钢的热处理、铸造成形、锻压成形、焊接成形等一些实践性较强的章节，引进企业专家进行专题讨论学习，这部分内容约占总课时的20%。在开展专题讨论会前，学生需要掌握基础理论知识，主讲教师与企业专家将各个专题结合工程实际进行课程设计与模拟演练，前期的准备工作需要付出较多时间和精力。以锻压成形为例，采用以5～8个人组成一个小组进行专题讨论学习，教学改革班共有学生47人，分成6个学习小组。在进行专题讨论学习前，一个轴承外壳的冲压模具的三维模型零部件已经在三维软件中绘制完成，如图2(a)所示。企业专家发给学生这些已经绘制好的零部件以及一张纸制的爆炸图，每个小组的学生需要分工合作，完成零件图的装配工作与标注主要零部件的名称及其主要作用。

图2 冲压模具三维模型：(a)爆炸图；(b)装配图

从表2锻压成形专题的考核结果可知，平均得分最高的B小组为88.67分，比平均得分最低的D小组（80.33分）提高了10.38%，并且在各单项得分方面表现较好，表明B小组同学的准备工作、分工合作等方面表现良好。在各单项平均得分方面，其中零件平均得分最低为82.00分，相比装配、零件标注项的平均得分，表现一般。最终，这部分的得分会折算成平时分数，计入到课程目标达成度中，督促学生主动参与锻压成形专题的学习与讨论。在专题讨论学习过程中，理论课教师与企业专家一起合作，和学生一起做好各个专题的学习与讨论。

表2 锻压成形专题的考核结果

以学生上台讲课为例，各小组的学生根据兴趣爱好，认领教师分配给学生自主学习的某些章节，各小组学生首先需要自主学习认领的内容，在主讲教师的协助下，制作上课用的PPT、动画等课件，然后各小组成员在讲台上向全班同学和老师讲授所学的内容，不仅需要学懂学会相关知识，而且将所学的内容清晰阐述出来，使同学们能够听得懂，在整个过程中学生会碰到各种问题，体验自主学习与讲授的感受。

3 课程教学效果分析

在宁波某学院机制专业2019级两个本科班的 “机械制造基础” 课程开展教学改革与实践，其中机制1班为传统教学班，其课程教学效果评价主要由平时作业成绩、实验成绩和期末考试成绩组成，而机制2班为教学改革班，其课程教学效果评价主要由平时成绩（包括平时作业、课堂提问、随堂测试、专题讨论的成绩）、实验成绩和期末考试成绩组成。课程教学目标达成度情况如表3所示，专业培养能力要求指标点达成评价表如表4所示。

表3 课程教学目标达成评定表

表4 专业培养能力要求指标点达成评价表

从表3可知，采用基于学习结果的教学模式的教学改革班的学生在反映期末考试成绩和平时成绩的教学目标达成度比传统教学班级的学生有了较大的提升。该课程教学目标(1)～(5)达成度中教学改革班相比传统教学班分别提高了9.33%、11.11%、6.49%、3.66%、11.59%，除教学目标(4)实验部分外，其他涉及期末考试成绩与平时成绩的4个教学目标平均达成度提高了9.56%。

从表4可知，该课程专业培养能力要求指标点1.4、3.1、4.2、4.1达成度中教学改革班比传统教学班分别提高了9.46%、6.49%、3.66%、11.59%，4个指标点平均达成度提高了7.62%。

4 结语

通过课程内容的设计、教学方案的构建、教学方法的介绍、教学案例和教学效果的评价，开展基于OBE工程教育理念的 “机械制造基础” 课程教学改革与实践。教学实践显示：教学改革班学生的课程专业培养能力达成度比传统教学班提高了7.62%，教学改革班学生的学习方式更趋多样化，更加注重学习过程与学习效果。由于学生的学习基础差别较大，需要个性化指导和多样化的教学方式，所以广大教师还面临着怎样让更多学生认可新的学习方式、怎样更好地促进学生自主学习等问题。