基于OBE理念的應用型 本科院校“壓焊方法與設備”課程教學實踐

羅駿 孫小剛 吳安如

摘 要：本文依據OBE成果導向教育教學理念，對應用型本科院校焊接技術與工程專業“壓焊方法與設備”課程從教學目標、教學過程實施、學習效果評價及反饋等方面進行教學改革實踐，解決了傳統教學模式中教學目標不明確、學生工程應用能力培養弱等問題，達到了增強學生學習主動性和解決工程實際問題的能力。

關鍵詞：OBE理念;應用型本科;壓焊方法與設備;教學改革

“壓焊方法與設備”是本科院校焊接技術與工程專業的一門重要專業課，其與“熔焊方法與設備”和“釬焊”課程共同構成為三大焊接方法課程體系，對學生專業知識體系的建立及畢業能力指標點的達成具有重要影響。目前，對于專業課課程教學改革大多基于研討式教學法、啟發式教學法等不同教學方法來進行，雖然學生學習興趣及積極性得以增強，但是學生解決實際問題的能力的培養較難預見和評估。鑒于我校焊接技術與工程專業的專業培養目標和定位，要求學生對“壓焊方法與設備”課程的相關理論知識和解決汽車行業工程應用問題的能力較高，本人在教學實踐中引入OBE（Outcome-based Education，成果導向教育）教學理念，從課程教學目標制定、教學過程實施、學習效果評價及效果反饋四個方面進行教學改革并取得了較好的效果。事實上，最近十年來OBE教學理念在我國高等教育教學改革上逐漸受到了學者的重視并成為工程教育專業認證的一項重要評價內容。

1 明確課程學習目標

課程學習目標是OBE理念中預期學習產出中的關鍵環節，而課程學習目標的制定需要與本專業的培養目標相呼應。對于應用型本科院校而言，專業的建設和培養目標定位往往基于某一行業，具有明顯的針對性。我校焊接專業的培養定位依托湖南的汽車等裝備制造業，要求學生對薄板電阻焊原理、工藝方案制定、焊接質量管理等內容重點掌握。基于這一要求，我們對這門課程中的點焊工藝的制定、點焊質量的檢測、點焊機器人等相關內容做重點要求，同時要求學生熟悉電阻焊原理，熟悉“GB/T 19867.5-2008電阻焊焊接工藝規程”等電阻焊國家標準，明確要求學生具有根據板厚、材料及零件類型制定合適的電阻焊工藝的能力，理解不同焊接方法的特點及典型應用。對于高頻焊和摩擦焊的典型應用及主要特點等僅做認知層次的要求。對于爆炸焊、變形焊、超聲波焊等內容可以讓學生自學或者小組簡短討論。根據上述課程不同知識點的要求，我們對課程的各個部分內容制定出知識與能力方面的學習目標。對于專業學生培養來說，激發學生對專業的學習興趣，對專業的認同程度以及培養學生工匠精神價值觀取向等是本課程的情感學習目標。

2 教學過程實施

OBE理念的教學特征在于學生是學習的主體，學生“學”是核心，教師的“教”是引導。教學過程實施是達成教學目標，讓學生掌握相關知識點，獲取知識產出并應用知識點的重要環節。首先，教師需要充分把握教學目標，以便教學過程實施具有明顯的針對性。其次，教師還應從學生的視角下分析教材，這是因為學生的自學主要是依托于教材進行。對于機械工業出版社趙熹華編著的《壓焊方法與設備》教材而言，其為普通高等教育“十一五”重點規劃教材，較全面地涵蓋了各種壓焊方法，但是對于各種壓焊方法之間的聯系與區別并沒有明顯展現出來，這就導致學生在學習中傾向于只關注到各種孤立的焊接方法，并不能通過課程的學習形成自己的焊接方法理論體系。因此，教師在教學過程中必須要引導學生掌握不同焊接方法的差異和聯系，從而加深學生對不同焊接方法的理解。例如，在課程的緒論部分，教材中關于壓焊和熔焊這兩種焊接方法的差異主要在于焊接過程是否加壓力，熔焊時焊件出現熔化，而壓焊大多不出現熔化，是塑性狀態下的固相連接。上述描述較為籠統，教師在授課過程中可以用金屬型鑄造和高溫鍛造過程進行類比分析壓焊和熔焊焊接接頭的形成差異：金屬型鑄造過程中為凝固結晶，晶粒尺寸往往較粗大;而高溫鍛造是在壓力的作用下發生動態再結晶，晶粒尺寸往往較小。又如，電阻焊方法中，點焊、凸焊、縫焊、對焊方法之間的聯系和區別學生比較難以把握，教師可以從如下方法進行引導：點焊、凸焊、縫焊往往適用于薄板類沖壓件，而對焊適用于厚板或型材等的焊接;點焊、凸焊和縫焊可以焊接薄板的厚度有較大的差異，而對于焊接質量的要求方面，點焊、凸焊往往考慮焊件的強度而縫焊更多的是考慮密封性;凸焊是點焊的變形;不等厚同種材料薄板點焊時容易出現熔核偏移現象，但是通過在焊件上加工出凸點變成凸焊形式可以有效克服熔核偏移現象等等。通過上述引導讓學生更容易掌握不同電阻焊焊接方法之間的差異和聯系，不僅掌握了相關知識點還更容易構建自己的知識體系。

此外，教師應在充分把握教學目標和教材特點的基礎上，圍繞教學目標制定切實可行的教學設計。在教學設計中，可以充分利用視頻短片、動畫等多媒體教學手段、板書和工程應用案例來引導學生學習。比如，對于點焊焊接接頭中學生很難感知橢圓形熔核的形成過程，利用實時X射線在線監測熔核形成的視頻短片可以很好的解決這一問題。又比如，閃光對焊過程中金屬纖維流線的形態對焊接接頭質量的影響，及其與鍛造起重機吊鉤之間的板書類比分析來加深學生的認識。再如，對于高頻焊過程，可以西氣東輸石油管道、青藏鐵路凍土沿線螺旋翅片管的生產等的工程應用案例來加深學生對高頻焊過程和原理的理解。

最后，校企合作培養是提高應用型本科院校學生解決工程應用能力的一種重要模式。因此，通過聘請汽車行業具有豐富工程實踐經歷的企業導師來校進行講座和指導學生工藝制定等方式來培養學生解決工程實際問題的能力。同時，在這一過程中還可以對企業里的工匠精神及典型人物進行報道學習，引導學生形成正確的工程師價值觀。

3 構建學習效果評價體系

學習產出評價是OBE教學理念中的重要環節。常規教學模式中，學生的學習效果評價主要依托問答題形式的課后作業和最終課程考試。然而，問答題形式的作業學生往往思考較少，少部分同學間存在抄作業現象，而且最終課程考試根據培養計劃的調整更改為開卷考試的形式，由此導致學生學習效果得不到很好的檢驗，難以確保學生達到課程的教學目標。在OBE教學理念的教學模式中，教學過程的開展圍繞教學目標，在這一過程中，教師可以增加一些課程思考題和討論題，并采用隨機點名的方式對學生進行測評。當然，也可以根據實際情況，依托教學輔助手機APP軟件對學生進行在線測評。例如，作者在實際授課中針對電阻點焊的焊接參數選擇這一教學目標，設計幾道選擇題，在授課過程中要求學生采用超星學習通APP進行在線答題，并將此學習評價的一部分。另外，還可以選取工業實際生產中的問題，讓學生進行焊接工藝設計及制定焊接質量檢測評定方案。例如，將學生分成五個小組，針對某型號汽車生產中車頂天窗點焊設計焊接工藝與質量檢測，待學生完成之后，先讓學生以小組答辯的形式進行討論，然后展示企業實際生產中的工藝方案，最終將全部方案進行比較分析，通過這一形式，學生對于點焊工藝設計和質量檢測這一知識點的掌握得到明顯提高。此外，還可以讓學生以研討小組的形式選擇某一種壓焊方法，并圍繞該方法進行基本原理、典型應用及國內外最新發展動態等進行PPT匯報，而且在匯報過程中隨機指定匯報人或者更換匯報人。通過上述方式，每位同學的文獻調研能力、學習能力、口頭表達能力及專業知識掌握等多個方面的都得到了鍛煉。

課程最終考核可以為開卷考試形式。不過為了檢測學生的學習效果，可以壓縮識記類題目的分數，增加綜合性運用及焊接方法間異同比較等題目的總量，還可以設計一些開放性案例，讓學生進行設計或者評判，從多個目標知識點對學生學習效果進行評價。

基于上述實際教學評價過程，作者建立了學生課程學習效果評價矩陣，其中包括學生課程問題回答、討論、匯報、課后作業、終期測評等多個效果檢測單元，每個單元設計一定的權重，最終可以計算出學生的課程成績，并能最大程度地反映出學生的真實知識點掌握情況。

4 學習效果反饋與改進

傳統教學模式中，學習效果的反饋較少，其往往基于課堂上教師與學生的有限教學互動和課程作業等簡單形式，容易造成教師和學生之間自我感覺的教學效果不對稱并與實際效果之間存在較大的偏差，進而在課程最終考試環節表現出教師和學生之間強烈的期望落差。最終考試試卷分析對于教學而言，此時的反饋太遲了，僅僅只能作為下一屆學生學習該課程時的一個參考。因而，學生很難達到預設的課程教學目標。而基于OBE理念的課程教學，學生的學習效果反饋與教學實施過程、評價、教學目標匹配等形成一個學習閉環，教師通過學習效果反饋認定學生是否達成學習目標，若沒有達成則還需進行教學過程實施方案進行調整，直到學生達到學習目標。本人在“壓焊方法與設備”課程OBE理念教學實踐中，以課程教學目標知識點為考核內容，收集學生在課堂問答、超星學習通APP問答、工藝設計等全部評價環節的結果，制定了以90%正確率為通過考核閥值的知識點掌握判定準則。譬如，點焊焊接循環是一個非常重要的概念，課程講授時學生也容易理解，但是在該知識點的評價過程中要求學生畫出2周波工頻交流基本點焊焊接循環的圖示時，很大一部分同學畫錯，究其原因在于學生在學習過程中只是簡單的記住“加壓-焊接-維持-修止”這四個程序段，對它們是如何達成的并不清楚。針對該問題，作者改進了教學策略，對點焊四個程序段中的壓力與電流的相互配合關系進行講解，并結合點焊接頭形成動畫演示進行分析，還給出不同的焊接循環曲線供學生進行分析討論等，通過上述教學改進，學生對于點焊焊接循環的理解顯著提高，同時也對后續學習凸焊焊接循環和對焊焊接循環曲線奠定了基礎。通過上述學習效果反饋和改進方法，學生對教學目標設定的知識點的掌握和運用能力得到了明顯的提高。

5 結語

“壓焊方法與設備”課程在我校焊接專業培養目標中占據重要地位，近年來，本專業通過引入OBE教學理念對課程進行教學改革，學生對于本課程的理論知識、工程問題意識及解決工程實際問題的能力等方面得到明顯提高，畢業生逐漸得到了眾泰、吉利等湖南本地汽車制造企業的青睞。

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作者簡介：羅駿（1986-），男，湖南衡陽人，博士，主要從事金屬材料方面的教學和科研工作。