基于OBE教育理念的工程實訓拓展訓練課程體系建設

文利　郭靜蘭　吳艷臣　宋雙柱

摘? 要：工程教育專業認證對于高校本科畢業生的畢業要求不斷提高，針對傳統工程實訓通識訓練在培養學生工程應用能力、創新能力以及大工程意識等方面的一系列問題：教學內容和形式單一，教學時間設置不合理;教學知識點發散，缺少工程意識的培養;教學設計缺乏能激發學生創新能力的環節;課程體系構建中并沒有包含能解決工程實際問題的實踐訓練課程。文章提出了基于OBE教育理念的工程實訓拓展訓練課程體系，給出了課程建設的目標、課程建設的方案、實施過程以及師資平臺保障機制，對于各高校大學生畢業時培養目標的達成、工程實踐能力的提高以及成功就業，具有一定的理論和實踐價值。

關鍵詞：OBE;工程實訓;拓展訓練;課程建設

中圖分類號：G640 ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）16-0051-04

Abstract： Engineering education professional certification has continuously improved the graduation requirements for college graduates. It is aimed at a series of problems in the traditional engineering training and general education training in cultivating students' engineering application ability， innovation ability， and large-scale engineering awareness： the content and form of teach are single; the time setting of teaching is unreasonable; the teaching knowledge points diverge， and the training of engineering awareness is lacking; the teaching design lacks links that can stimulate students' innovative ability; the construction of the curriculum system does not include practical training courses that can solve practical engineering problems. This article proposes an engineering training and outreach training curriculum system based on the OBE educational concept， and gives the objectives of curriculum construction， curriculum construction plans， implementation processes， and teacher platform guarantee mechanisms. It is for the achievement of training goals and engineering practices for college students when they graduate. The improvement of abilities and successful employment has certain theoretical and practical value.

Keywords： Outcomes-based Education; engineering training; expansion training; curriculum construction

工程實訓在培養學生掌握科學方法解決工程問題和強化實踐動手能力方面起著重要作用，是培養具有創新能力的高素質工程技術人才的必要環節[1-2]。隨著近幾年工程教育專業認證的開展，需對工程實訓在實踐教學中的作用進行重新思考和定位[3]。針對傳統工程實訓在培養高校本科生工程能力、創新能力以及大工程意識等方面的諸多問題：如教學內容和形式單一，教學時間設置不合理;教學知識點發散，缺少工程意識的培養;教學設計缺乏能激發學生創新能力的環節;課程體系構建中并沒有包含能解決工程實際問題的實踐訓練。本論文結合OBE教育理念，提出了工程實訓拓展訓練教學模式，構建了工程實訓拓展訓練課程體系，對于各高校大學生畢業時培養目標的達成、工程實踐能力的提高以及成功就業，具有一定的理論和實踐價值。

一、課程建設的目標

基于學習產出的教育模式（Outcomes-based Education，縮寫為OBE）最早出現于美國和澳大利亞的基礎教育改革。其理念的核心就是確認工科類專業畢業生通過本科學習滿足行業對工程類人才培養的既定質量標準要求，是一種以學生學習為中心、以工業技能產出為導向，通過持續改進教學實踐來提高學生培養質量，旨在為相關工程技術人才進入工業界從業提供預備教育質量保證的教育認證活動[4]。這一理念正與我們在工程教育專業認證背景下的工程實訓教學目標不謀而合，因此，將OBE教育理念融入到工程實訓教學的課程建設中，相信可以達到很好的教學效果。因此，我們構建了基于OBE教育理念的工程實訓拓展訓練課程。它是在本科生工程實訓通識訓練（車、銑、磨）的基礎上，加入先進制造技術、特種加工技術等實訓課程，結合OBE教育理念，以本科生全班進入分組實訓的方式進行拓展訓練，對于機械類專業學生，選擇大學生工程訓練綜合能力競賽“‘無碳小車的設計制造”為實踐案例，把“無碳小車”的設計制造過程分解為各個問題模塊，工程實訓拓展訓練以工程訓練中心、實驗室作為實訓平臺，以學生為中心，教師為輔助指導，產出為導向的方式進行，要求學生分析、解決各個模塊中的問題并最終完成“無碳小車”的制造。在這一過程中，學生自主完成預先設置并選擇與本專業相關的工程設計/制造案例，使學生完整掌握工業生產制造產品的整套流程及相關專業技術知識，將專業理論知識應用在工程實踐中，提高了學生理論知識應用于實踐來解決復雜工程問題的能力、學生的工程實踐動手能力、創新能力及團隊協作能力以及專業素養等，不同專業學生設定的工程實踐案例難度不同，可以保證學生都能達到工程教育專業認證中對于畢業生的相關畢業要求。

二、課程建設的方案

工程訓練中通識訓練面對的主體為全校所有專業學生，實訓后雖然掌握了一定的專業理論知識和實踐經驗，但這些知識是比較發散的，在解決實際工程問題時不能很好地結合運用，原因是實訓過程中各工種的知識點是單一講授的，忽略了各工種之間的聯系與協同，這樣的實訓形式使高校本科生畢業后不能滿足相關行業對人才培養的既定質量標準要求。工程實訓拓展訓練課程是在通識訓練基礎上而進行的拓展，在OBE教育體系中強調作為教育者也就是指導教師必須對學生畢業時應達到的能力及水平有著清楚的構想，然后尋求設計適宜的教育結構來保證學生達到這些預期目標[5-6]。通過分析工程教育專業認證對本科生專業的畢業要求，制定了課程的建設方案，圖1所示為拓展訓練的課程類別。

拓展訓練的課程類別主要包括數控銑削拓展訓練、數控車削拓展訓練、數控電火花線切割拓展訓練、SLS拓展訓練以及電機電工工藝訓練五個工種。根據工程教育專業認證對不同專業學生的畢業要求不同，可以將學生分成四大類：機械類、近機械類、非機械類以及文史類。不同類型的學生課程內容設置以及課程形式會有所不同，這里我們主要針對機械類專業進行課程建設的研究。課程的理論授課為12學時，學生實踐授課為68學時。

理論授課主要包括安全教育（1學時）;知識點導入、機械設計制造基礎知識，這里將五個工種的知識進行協同性講授（11學時），如介紹各工種機床型號、結構組成、常用刀具、加工所用工具材料、夾具及裝夾、工具、量具以及講授各類機床適用于加工什么類型的零件等問題，這部分學生主要通過理解、記憶來學習，結合生活實際進行講授。

實踐授課內容主要分為：

1. 機床的操作、機床相關軟件的使用方法（4學時）;加工工藝編程與模擬（4學時）;文件編制流程（4學時），其中包括生產作業指導書、工藝卡以及工序卡;安全技術、環境保護與成本分析（4學時）等知識。

2. 學生自主完成“無碳小車”工程案例的各個模塊，最后加工、裝配、調試出合格的“無碳小車”產品（52學時）。

實踐授課這兩部分內容，學生主要通過學思結合、歸納總結、學用結合的方法來進行學習，同時各模塊與生產實際聯系密切。

三、課程實施的過程

該課程采用線下教學的教學模式，采用案例教學法與模塊教學法相結合進行教學，教學過程分為以下七個階段：

（一）課前預習

學生將通識課程內化于心，教師為學生講授拓展訓練（先進制造技術、特種加工技術、工程概論）理論知識，為順利進入拓展訓練課程實踐學習打下扎實理論基礎。

（二）課中講解

指導教師講解各工種機床的加工操作流程，演示模擬軟件的使用方法，學生通過實際動手操作機床，編制加工代碼，裝夾零件等操作來掌握加工制造整個過程，了解掌握機械加工相關知識。

（三）學生分組

學生采用合作學習的方法，分組方案有兩個。一是按照學號的順序分組法，這樣分組方便，便于老師指導，但可能學生參與度不高，影響訓練效果;二是根據學生特長和興趣愛好進行自愿分組，自愿分組后學生之間分工比較明確，參與互動程度較高。每組要求3～5人，每班10組左右。

（四）工程模塊分解

教師采用問題導向的方法，將無碳小車設計制造的工程案例分解為：問題分析模塊、機械設計知識模塊、機械制造模塊、創新設計知識模塊。圖2所示為案例各模塊及內容。

（五）工程模塊選擇

指導教師采用任務驅動法將模塊下發到每組學生中，由于“無碳小車”的設計制造過程是一個整體，需要選擇1～2名綜合能力較強的學生進行組與組之間的協調配合，同時他們也要參與到某個任務模塊中，最后便于各工程模塊的融合。

（六）工程模塊融合

各組學生將所有模塊進行融合，匯集成一個完整的工程案例，通過集中研討的形式歸納總結遇到的實際問題并給出解決方案，完成“無碳小車”的加工、制造、裝配以及調試。最后對我們的實訓場地、工裝夾具、機床等進行清掃清潔，在實踐授課這一過程中，學生的理論知識、學用相結合的能力、創新能力以及合作共贏意識充分得到提升，真正達到了以學生為中心，引導學生“自主式、討論式”學習的目的。

（七）指導教師點評

在第五階段和第六階段進行時，指導教師主要起引導的作用。實訓結束后，需要點評每組學生各階段的完成情況以及面對問題時的解決方法、合作協調、創新思維等內容，通過老師點評，學生能夠更清楚自己獲得知識的程度，以便在下一個階段的學習更有目的性。

四、課程成績的評價

工程實訓課程與理論教學課程的區別在于工程實訓課程更注重于學生在實訓過程中學到了多少，提升了多大的能力，其中很大一部分知識或者能力是不能在試卷上體現出來的，因此，過程性考核是檢驗學生學習效果和給出實訓總成績的一個重要指標。在OBE教育理念中，學生課程的評價標準應該注重對學生學習的預期，在基礎內容的要求上制定具有一定挑戰性、激發學生創新性的可執行標準，鼓勵學生進行深度學習。成績評價體系要區別學生的不同專業以及相同專業不同個體之間的差異性，應該制定出不同的評價標準。機械類專業學生的拓展訓練相對于其它專業，評分標準應當高一些，文史類專業的應該低一些，即要保證每一位同學都有機會完成相應的學習成果預期。課程成績的評價由過程評價和結果評價兩部分構成。

過程評價應包括學生分組評價、安全操作規范評價、學用結合評價等方面：其中分組評價可以考察學生對自己及他人能力的認知，自己的短板與他們的長處應該是互相補充的關系，這樣的分組對于實訓的完成來說具有很大的優勢，分數相應的應該高一些;安全操作規范評價可以考察學生對實訓安全的認知，在工業“7S”標準中，安全是核心，學生在實訓過程中對于安全要警鐘長鳴，工程實訓是本科生獲得操作技能的一個重要的訓練課程，因此，對于操作技能的考核是過程評價中的重要部分;學用結合評價是判斷實訓學生在工程實際中應用理論知識的程度以及在應用過程中可以進行理論知識的強化鞏固，是對學生培養綜合能力的一項評價指標。

結果評價是對學生實訓最后上交的圖紙、報告以及產品給出成績，是對學習成果的綜合評價。學習成果應包括：方案設計、加工工藝文件、加工精度檢測報告、加工程序代碼以及產品的創新點等。

基于OBE教育理念的工程實訓拓展訓練課程成績的評價應更加注重課程的過程性考核，即學生綜合能力的培養，結果評價占的權重應相對較小一些，這樣可以幫助學生學習興趣的養成，激發學生學習的潛力。過程評價和結果評價的權重分別設定為70%和30%，計算后最終得到學生的總體成績。過程評價與結果評價相結合的方式，可以全面評價學生對理論知識的掌握情況，操作技能的掌握，提升分析、解決工程問題的能力以及創新、合作能力等綜合能力。

五、課程反饋機制

過程評價與結果評價相結合，提升了學生自主學習、相互合作、分析問題、解決問題的能力，同時，學生的專業水平，學習的深度和廣度不斷增加。課程評價機制建立后，將評價的結果與學生的知識、能力相對應，建立課程反饋機制，指導教師分析學生總成績（評價結果）與教學目標（知識、能力）之間的差距以及達成情況，不斷調整教學計劃、持續改進教學內容、教學方法以及教學實施過程，不斷提高本科生工程實訓教學質量，最終使學生學習成果達到極大值，即達到工程教育專業認證中對高校本科畢業生的相關要求，培養更高水平的工程技術人才。

課程反饋機制中過程評價應包括對學生理論知識應用于實踐的能力，分析問題、解決問題能力、實踐操作能力的反饋;結果評價應該對學生設計能力、計算能力、表達能力、文字撰寫能力、相互協作配合、創新能力以及大工程意識的反饋。同時，將反饋回來的相應能力進行綜合分析，最后獲得學生的綜合能力值，為調整教學計劃、教學內容等教學實施過程作提供有效依據。

六、師資建設以及平臺保障

（一）師資建設

指導教師的知識水平和工業技能程度的高低直接影響課程的教學效果。基于OBE教育理念的工程實訓拓展訓練課程對指導教師的專業理論知識水平，工程技術能力具有很高的要求。

1. 所謂“名師出高徒”，應該讓有企業工作經驗、理論知識豐富的教師參與到課程建設中，這對于合理選擇工程實踐案例起著重要作用。雖然青年教師對理論知識掌握得很好，但缺乏相關理論的工程實踐經驗，通過實踐經驗豐富的教師與青年教師協同配合，可以起到很好的教學效果。

2. 可以通過聘請相關企業的工業技術人員擔任“企業導師”對學生進行拓展訓練指導。

3. 鼓勵青年教師參與到相關企業產品的設計生產過程中，提升指導教師本身的綜合實踐能力和知識水平，為課程建設提供強大的師資保障。

（二）平臺保障

為了保障拓展訓練課程的順利開展，最終取得良好的教學效果，本課程實訓時應該具有的平臺保障包括：

1. 具有一定規模的實訓場地，保證學生組與組之間在進行工程模塊分解與融合時信息傳送迅速，溝通方便，使學生真正進入到一種工業生產的狀態中。

2. 實訓設備應包括：傳統機床（車、銑、磨），數控加工機床（車削、銑削），特種加工機床（慢走絲線切割、快速成形）等專用設備以及計算機等硬件設備，保證學生在實踐授課環節能夠完成“無碳小車”相關零件的生產制造，同時要求設備類型是與我們的工業生產相一致的，才能保證學生真正了解掌握工業生產機床的使用以及相關工業技術知識。

七、結束語

隨著工程教育專業認證的開展，工程訓練課程把“以學生學習為中心，以工業技能產出為導向”作為教學改革的目標已經勢在必行。工程實訓拓展訓練課程在培養學生綜合運用基礎知識和專業理論知識、培養工程實踐能力來解決復雜工程問題方面具有積極作用。基于OBE教育理念的拓展訓練課程通過各實訓工種之間的協同性授課，將工程實訓案例分解成各工程模塊進行實訓，最后融合成完整產品的一個過程教學方案，本課程體系對于高校本科生畢業培養目標的達成、工程應用能力和創新能力的培養效果顯著。

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