基于OBE理念的《机械基础》课程教学改革研究

杜秀菊 梁佳娣　孙河洋　刘胜永 闫钰洁

摘 要：文章以成果为导向，以“设计加工减速器”为教学改革案例，学生分组对轴或齿轮进行减速器零部件三维绘制、3D实物打印以及最后的组装，最终通过学生在人群中位置变化，实现增值评价。让学生加工设计能力得到锻炼，对精益求精的大国工匠精神以及职业道德精神也有更深刻的理解。

关键词：OBE 中等职业院校 减速器 教学改革 3D打印

我国颁布《中国制造2025》对制造行业培养素质人才提出更高的要求[1]。为在2025年落实中国制造的宏伟目标，国家和企业急需大量具有大国工匠精神和娴熟技艺的复合型人才。2022 年出台的《职业技术教育白皮书》指出，在职业教育高度发展的新时期，课程教学应立足于多种方式选择、多学科参与、多层次的内容设计的角度出发来进行实践探索[2]。中等职业院校的加工制造专业作为培养该复合人才的重要来源，更应该在教学中引入制造业的新技术、新标准，完善中等职业院校课程内容设置。OBE（Outcome Based Education）是美国William G.Spady在上世纪末提出的，将教学后所取得的最终学习成果，作为课程设计与实施的依据，核心是以学生为中心的成果育人[3]，以此为依据确定规划具体的预期学习成果，根据预期学习成果设计教学目标，正向实施教学活动，采用教学评价来验证教学效果并进行反思改进。

1 现存的问题

在中等职业院校的《机械基础》课程实际教学中“重知识，轻技能”“重分数、轻能力”的现象时有发生。传统教学体系注重教学经费投入、教学条件和师资队伍建设，强调教学管理和教学实施过程，忽视了学生的学习成果[4]，具体表现在：

1.1 学习内容抽象，学生学习热情低迷

目前《机械基础》课程的教材大多以纸质类图书为主，缺少直观形象的教材，对中等职业院校的学生而言，书本内容枯燥且无趣，缺乏直观感受。这样就容易降低学生的学习热情，甚至产生厌学的学习情绪。

1.2 实践课程过少，学习体验感不足

学生目前上过的实践课只有钳工实训，剩下的内容大多是在教室听教师讲授理论知识。理论知识在课堂上占用大量时间，学生实践机会缺乏，严重影响职业能力的培养。

1.3 评价形式简单，评价主体单一

在《机械基础》教学中多以学生平时成绩和期末成绩进行组合评价。这种方式评价内容过于简单，评价主体大多为任课老师，合理性和严谨性未能在此种评价方式中得以体现。

2 职业岗位与能力分析

2.1 职业岗位分析

通过调研发现，用人单位对于中职院校机械加工类专业毕业生提供的工作岗位主要是设备销售员、设备装配员、质量检验员和机械设计工程师等。

2.2 职业能力分析

进一步对用人单位人事进行访谈，了解企业对岗位在知识、能力与素质方面的需求。访谈过程中，对关键词信息进行提取和频次记录，整理岗位能力素质调查表，如表1所示。

3 教学目标分析

本研究基于OBE 教育理念以《机械基础》课程中“设计加工减速器”为例，对教学目标进行设计，内含课程目标、教学目标以及预期成果等。教师在传授学生基本机械知识的同时培养学生工作中的职业精神和工匠精神，基于 OBE 理念的教学目标设计如表2所示。

4 教学设计

基于 OBE理念的《机械基础》教学活动设计分为课前、课中、课后三大环节，主要为：课前利用互联网资源进行自主学习、课中在智慧教室进行理论讲授，技能动手课以实训室实操为主、课后以线上与线下学习相结合为主，做到理实结合。

5 教学实施

5.1 课前环节

课前准备：小组抽签决定本组对轴或齿轮进行加工设计，小组长检查各组同学出勤情况及电脑运行情况；其他同学根据实验室规则和7S管理标准在实验室进行操作。

课前导入：学生观看、讨论大国工匠纪录片和经济谈判视频激发学生爱国情怀，小组讨论加工设计减速器的制作流程并总结加工设计减速器的流程图。教师激发学生对3D打印兴趣，通过举例讲述3D打印零件一般的建模方式，引出制作流程重点。

5.2 课中环节

减速器、轴齿轮零件建模方式：课前教师在学习通上发布关于轴和齿轮的建模方法与要点的微视频；减速器轴的建模可以从草图和拉伸、映像以及圆柱体命令进行建模。

Cura 15.0 3D切片软件操作流程：NX12.0建模软件中导出的STL文件，导入Cura15.0软件中；查看数字模型尺寸，调整模型比例和位置大小；移动到平台中央，切片操作；将gcode保存到文件。之后执行3D打印机基本操作。

质量分析：小组成员对打印出来的产品进行包括质量、外观、成本等方面的思考分析，针对残次、装配不上的产品，分析原因解决问题。学生也可以邀请其他组成员进行点评。

5.3 课后环节

各组完成打印任务，学生开展经验交流分享会。主要从：在此任务中学到了什么，和之前学习的不同之处；在本次任务中印象最深的棘手问题是什么，如何解决的；对减速器有什么不一样的了解；从打印到装配减速器我从这个过程中明白了什么道理等方面进行。教师对难点问题再次讲解、强化。

6 教学评价

增值评价理论定义为学生实际成绩数值减去教师期望值。本研究采用的是增值评价操作定义来界定学生是否进步，准确来说是以学生在人群中的位置来比较进步与否。根据正态分布原理若随机变量的一个期望值为μ、方差为σ2的正态分布N（μ，σ2）。标准差σ决定了分布的幅度[5]，公式如（1）所示。

（1）

当μ=0，σ=1时的正态分布是标准正态分布。z分数的组成分布有以下特点：z分数的平均值为0，标准差为1。当正态分布时，平均数点的标准分数为0，比平均数大的标准分数为正，比平均数小的标准分数为负值[6]，正态分布图如图1所示。

1.0原始分数为被抽查学生原始分数值，是根据学生间、师生间、学生自我评价表进行选取的。根据学生成绩和全班成绩平均值，代入公式计算得出1.0全班标准差分数。以XX同学为例，该同学成绩的标准分数是其原始成绩减去全班平均成绩除以全班标准差得出的，在图2中表现为1.0该生标准分数等于1.0原始成绩减去1.0全班平均成绩之差除以1.0全班标准差，以此公式进行2.0、3.0的迭代。其中第一次增值评价为2.0该生标准分数减去1.0该生标准分数（红色显示为负值表示无进步）。

7 教学成果展示

基于OBE理念对《机械基础》课程中“设计加工减速器”环节进行教学改革实践。学生实现了设计加工减速器从二维到三维、平面到立体、图纸到实物的转变。这种转变有利于培养学生动手实操、创新创意设计、立体空间思维等能力，教学成果展示如表3所示。

本文采用小组合作的方式对“设计加工减速器”进行学习，有较好的教学效果，培养学生专业知识的同时，也提升了学生的工匠精神和职业道德精神，但只选取“设计加工减速器”任务中的轴和齿轮为例进行研究，下一步还需要深入探究。在后期课程实施和评价方面还需要结合企业生产典型工作任务的新工艺、新技术、新要求等方面进行完善。此外，基于本研究的教学模式是否适用于本课程的其他章节知识、是否适用于其他课程和课程群的建设，有待根据具体情况进行延伸和创新。

基金项目：1.项目名称：《基于《汽车维修工程》的课程思政体系研究》，项目编号：2021ZJJG013；2.项目名称：《河北省中等职业院校学生工匠精神培育路径研究》，项目编号：CXZZZX2023044；3.项目名称：《新时代背景下赛教融合应用型研究生创新人才培养模式探究》，项目编号：XYJG202436。

参考文献：

[1]国务院.国务院关于印发《中国制造 2025》的通知[EB/OL].http：//www.gov.cn/gongbao/co ntent/2015/content_2873744.htm.

[2]《中国职业教育发展白皮书》发布[J].中国职业技术教育，2022（28）：154.

[3]Spady，W.G.Choosing Outcomes of Significance[J].Educational Leadership，1994（51）6：18–22.

[4]杨根福.混合式学习模式下网络教学平台持续使用与绩效影响因素研究 [J]. 电化教育研究，2015（7）：42-48.

[5]鲍贵，张蕾. 语言学研究统计分析方法[M].南京：南京大学出版社，2020.

[6]李运华，杨新宇. 教育与心理统计学[M].南昌：江西高校出版社，2020.

[7]韩锡斌，葛文双，周潜，等.MOOC 平台与典型网络教学平台的比较研究[J]. 中国电化教育，2014（1）：61-68.

[8]国务院.关于加快发展现代职业教育的决定[EB/OL].（2014-5-2）[2014-4-22].http：//www.gov.cn/xinwen/2014-06/22/content_2705926.htm.