基于OBE的“壓鑄模具設計”課程教學改革與實踐

夏露　張友壽　黃晉　龍威　周小平

摘要：基于成果導向教育（OBE）的產出導向、互教互學理念，明確學習成果，反向設計教學目標、教學內容和教學方法。建立集多媒體教學區、模具拆裝區、掛圖區于一體的開放式教學平臺，采用“問題導入式”、“理論教學與現場教學相結合”、“啟發討論式”等教學方法，增強課程教學吸引力，促進“邊緣學生”回歸課堂，提升學生分析問題、表達解決復雜問題的能力。

關鍵詞：成果導向教育；開放式教學平臺；壓鑄模具設計；教學改革與實踐

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）06-0100-03

一、OBE的理念要義

（一）OBE的理念

OBE是Outcome-Based Education的縮寫，中文意思是“成果導向教育”，又稱“產出導向教育”，是一種以產出導向、互教互學為基本特征的導出式教學方法[1]，融合了西方教育鼻祖蘇格拉底所提倡的“精神助產術”式的教育方法和中國教育先師孔子的啟發式教學，其教學設計遵循反向設計原則[2]。OBE的理念強調在教學過程中需要明確學生學習成果及其在實踐中的應用，以及取得學習成果的途徑與方法，還需要對學生取得的學習成果進行評價、檢驗、反饋，并加以持續改進。

我國于2016年6月2日成為《華盛頓協議》第18個正式成員，標志著我國高等教育對外開放向前邁出了一大步，在各項事務中發揮更加積極主動的作用。從我國工程教育專業認證協會頒布的《工程教育認證標準》來看，充分體現了OBE理念在工程教育中的地位，強調工程教育專業要實施OBE教育模式。隨著工程教育專業認證工作大力推進和教學改革的不斷深入，OBE已成為工程教育的“靈魂”。

（二）OBE的理念在《壓鑄模具設計》教學設計上的體現

我校材料成型及控制工程專業是省級本科高校“專業綜合改革”試點項目，也是省級普通高等學校戰略性新興（支柱）產業人才培養計劃。《壓鑄模具設計》是本專業鑄造方向專業核心課之一，理論教學40學時，課程設計2周。課程設計階段，學生需要根據提供的零件實物設計并畫出壓鑄模具裝配圖。近年來，筆者在組織實施《壓鑄模具設計》課程教學中，傳承人本教育理念，基于OBE成果導向教育，以“學生”為中心，通過企業調研、畢業生訪談、問卷調查、參考其他調查結果等，確定本課程的學習成果、學生今后可能從事的工作，以此來反向設計課程的教學目標、教學內容和教學方法。

二、基于OBE理念的教學改革

（一）構建課程開放式教學平臺

基于OBE理念，設計構建開放式教學平臺，該平臺由多媒體教學區、模具拆裝區、掛圖區組成。模具拆裝區配備了12套典型的壓鑄模具及其配套的鑄件若干。12套模具均為筆者根據教學需要設計，由學校合作企業加工制造出來。12套模具結構特征如表1所示。

所加工的模具符合以下要求：

1.嚴格遵循壓鑄工藝要求及生產特點。

2.溢流槽、排氣槽、冷卻水道、吊裝孔、安裝槽等均按照實際生產需要加工出來。

掛圖區展示了12套模具規范的CAD裝配圖，供學生在分析掌握其結構后，學習如何將實際生產中所需的工程圖表達出來，為后續的課程設計奠定基礎。

多媒體教學區配有教師多媒體控制臺和30臺機位，每臺電腦里保存有與12套模具相匹配的壓鑄生產過程三維動畫，學生可以根據學習需要選擇觀看、暫停、退回等操作，還可以利用華鑄CAE教學軟件進行建模、壓鑄過程的模流分析，優化澆注系統設計冷卻水道布置和型腔布局。

（二）改革教學內容和教學方法

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》要求創新教育教學方法，注重學思結合，并明確倡導啟發式、探究式、討論式、參與式教學，幫助學生學會學習，其核心在于鼓勵教師運用靈活多樣的方法組織實施教學。美國高等協會一項調查顯示，95%的用人單位會優先聘用那些能夠為企業做創新貢獻的學生；90%以上的用人單位認為，學生的自主學習、不斷學習的能力很重要；超過75%的用人單位希望大學培養的學生具有批判性思維、解決復雜問題的能力，書面表達、口語交流，以及應用知識解決實際問題的能力。實踐是創造性應用和發展理論的過程，是綜合能力形成的過程[3]，《壓鑄模具設計》應用性極強，筆者基于OBE理念，立足理論與實踐相結合、自主學習與開放實踐相結合，積極進行教學內容和教學方法改革。

首先基于成果導向，明確本課程教學內容對學生達到畢業要求的貢獻有兩條：（1）應用壓鑄模具設計專業知識，解決鑄造復雜工程問題。（2）通過課程學習，熟悉新工藝、新技術開發的基本流程，設計/開發鑄造復雜工程問題的工藝及技術解決方案，并能夠在設計環節中體現創新意識；然后針對這兩條畢業要求逐條確定與之相對應的教學內容，根據原教材章節內容以及成果產出需求，將本課程教學內容分解為壓鑄件結構及工藝分析、壓鑄機選用與校核、澆排溢系統設計、成型零部件設計、抽芯機構和頂出機構設計、冷卻系統設計、模架及其他結構零件設計等七個模塊。

依據教學內容的設置，按照模具結構特征以項目形式導入，如模塊三“澆排溢系統設計”，導入項目分別為：（1）項目一、側澆口設計；（2）項目二、中心澆口設計——利用開模過程拉斷余料；（3）項目三、中心澆口設計——利用切刀自動切斷余料；教學過程中交替靈活采用“問題引入式”、“理論教學和現場教學相結合”、“討論啟發式”等教學方法。首先將學生自由分成若干組，給每組分發與模具配套的鑄件，運用“問題引入式”教學方法提出項目的目標——如何設計該鑄件的澆排溢系統，并以客戶的身份提出產品相關要求，由學生結合真實的產品討論、分析鑄件結構特點，幫助學生掌握澆排溢系統結構及在模具結構中的表達方法，采用“理論教學和現場教學相結合”的教學方法，在多媒體教學區實施理論教學，教師利用多媒體講解壓鑄件澆排溢系統設計原則和設計計算方法；在模具拆裝區，結合真實模具進行現場教學，了解澆排溢系統形狀和結構，掌握側澆口和中心澆口的特點及模具結構特點，學生再測繪零件尺寸，設計計算澆排溢系統。在講授“成型零部件設計”模塊時，在學生分析模具基本結構的基礎上，教師引導，找出模具設計的關鍵所在——由內到外（由成型零件到結構零件）逐步添加各零件，然后老師按照添加零件的順序講解相應的模塊設計計算方法，學生完成相應的設計與計算。最后學生對照掛圖區規范的裝配圖講解模具結構和設計步驟，動手繪圖。在此過程中，通過組內學生一起分析討論，組間相互評議，提升學生分析問題、表達解決復雜問題的能力。教學全過程中采用“啟發討論式”教學，目的在于引導學生發散思維，例如在優選成型方案時，先引導學生提出多種成型方案，通過討論、評價所提成型方案的優劣，最終確定較優方案，以培養學生的創新能力。endprint

通過教學內容和教學方法的改革，對于每一堂課，學生都明白要學什么、怎么學、學得怎么樣。由于本課程教學全部安排在教學平臺完成，學生還可以利用空余時間到平臺自主學習，繼續完成學習目標。

三、基于OBE理念的評價體系實踐

傳統教育側重于以考試成績來評價教學效果、衡量學生對所學知識的掌握程度。OBE教育既重視教育培養的過程，又重視能力的獲得與培養，落腳點在能力的養成上。對工程應用類課程而言，更應注重平時的學習過程和學生能力養成的實效。因此，教學實踐中需要改變原有的成績評價體系與方式。

在《壓鑄模具設計》課程學習的評價中，筆者采取了多元結合的考核評價方式，將評價要素分為理論考試、課堂表現、作業成績三個方面，各評價要素所占的比例分別為50%、15%、35%。其中，理論考試側重于考查學生對基礎知識的掌握程度，分析、表達復雜零件成型方案及模具結構的能力；課堂表現包括課堂回答問題、模具講解及操作，成型零部件結構設計及現場三維和二維繪圖，側重于考查學生在多種教學方法實踐中“學、理、用、思、綜、悟”的能力，既考查學生對“死知識”（理論知識）的學習理解情況，又考查理論與實踐相結合的應用能力，實踐中遇到問題的綜合分析、表達解決問題的能力，以及經過操作后的領悟、升華效果；平時成績包括壓鑄模具設計綜合能力訓練、成型零部件工作尺寸計算、現場模具拆裝及繪圖，主要考查學生觸類旁通、舉一反三的學習能力。

四、基于OBE理念的改革實踐效果

大學生的學習過程實質上就是對所學專業領域的現在、未來的探求與認知過程，在這個過程中，“聽來的容易忘，看到的記不住，只有動手做才能學得會”，思維的“再生力”會使知識記憶保持更持久。

美國著名心理學家、教育家布盧姆將認知領域的目標分為識記、領會、運用、分析、綜合和評價六個層次，而傳統課堂教學只達到了前三個甚至前兩個層次。筆者利用開放式教學平臺進行教學方法的改革與實踐，主動落實“以學生為中心”的人本教育理念，在教師的主導下，讓學生成為知識記憶、綜合應用、自主提升的主體，為培養學生的創新思維能力、問題求解能力、團隊協作能力和批判性思維能力奠定了堅實基礎，有效激發了學生的學習熱情，特別是大大吸引了“邊緣學生”[4]回歸教學課堂，學習效果得到了較大改善，為課堂教學后的課程設計奠定了堅實基礎，“邊緣學生”的回歸也是本課程教學改革的效果體現。

成果導向教育相信每一個學生都是平等的，只是接受知識和轉移知識所需的時間不同，只要在時間上給予充分保證，相信學生都能夠實現學習目標[5]，開放式教學平臺的建立，順應了成果導向教育理念，為學生自主學習、實現學習目標提供了支持與保障。

從面向2013級的學生調查看，95%以上的學生認為“該課程學習過程愉快”、“本課程學習對后續的課程設計打下了較好的基礎”，90%的學生表示“本課程教學方法吸引自己主動參加課堂討論”、“課外樂意進平臺繼續學習”，90%的學生認為“該課程教學提升了學、用結合能力”。

五、結束語

OBE理念有機融合了成功教育、人本教育等多種理念于一體，核心就是以“學生為中心”。從相關專家的理論研究看，OBE理念在工程教育的實踐中強調質與量的有機結合、目標與過程的相互包容，反映了多元方法和多種模式并重的發展趨勢。筆者基于OBE理念，以順應發展趨勢的主動姿態，在《壓鑄模具設計》課程教學中組織實施了一定的教學改革與實踐，遠遠沒有達到完美無缺的程度，所以將繼續探尋更適合材料類卓越工程師培養的教學模式。

參考文獻：

[1]成卓韋，於建明，王家德，陳建孟.成果導向的教育理念與實施策略探析——以大氣污染控制課程為例[J].浙江工業大學學報（社會科學版），2015，（9）：288-292.

[2]李志義.解析工程教育專業認證的成果導向理念[J].中國高等教育，2014，（17）：7-10.

[3]丁曉紅，李郝林，錢煒.基于成果導向的機械工程創新人才培養模式[J].高等工程教育研究，2017，（1）：119-122，144.

[4]李森，杜尚榮.論課堂教學中的邊緣人及其轉化策略[J].教育研究，2014（7）：115-122.

[5]李志義，朱泓，劉志軍，夏遠景，等.用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革[J].高等工程教育研究，2014，（2）：29-34.endprint