基于OBE理念的“數(shù)控編程與操作實(shí)訓(xùn)”課程教學(xué)改革研究

■盧小燕

（廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510925）

數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)已廣泛使用的一種先進(jìn)加工技術(shù)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國家實(shí)施智能制造強(qiáng)國戰(zhàn)略，數(shù)控行業(yè)的人才缺口會(huì)越來越嚴(yán)重，所以培養(yǎng)數(shù)控人才是時(shí)代的需要?！皵?shù)控編程與操作實(shí)訓(xùn)”課程是數(shù)控技術(shù)、模具技術(shù)專業(yè)的核心課程，本課程主要是為了培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控銑、車操作技能；使學(xué)生掌握加工有代表性工件的形狀特征的操作步驟、加工方法；掌握安全技術(shù)知識(shí)，做到安全生產(chǎn)，文明實(shí)訓(xùn)。

Outcome based education這幾個(gè)詞簡(jiǎn)寫為OBE，翻譯為成果導(dǎo)向教育，20世紀(jì)末緣起于美國，目前世界上許多國家根據(jù)自身的教育需求，不同學(xué)科，不同程度地實(shí)施此理念。OBE理念強(qiáng)調(diào)結(jié)果與產(chǎn)出，尤其適用于制造類企業(yè)對(duì)人才和技能的需求，學(xué)校教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為本，以成果為導(dǎo)向，實(shí)施以成果為目標(biāo)的反向思維的教育模式進(jìn)行課程體系設(shè)計(jì)的教學(xué)理念；教育要以學(xué)生為本，以學(xué)生為核心，在管理和教育的各個(gè)環(huán)節(jié)上，盡可能為學(xué)生的全面發(fā)展提供幫助；以成果為導(dǎo)向，OBE認(rèn)為教育以社會(huì)需求為目標(biāo)，樹立培養(yǎng)目標(biāo)，再確立畢業(yè)要求，最后再設(shè)計(jì)課程，與傳統(tǒng)的教育過程不同，OBE教育培養(yǎng)的學(xué)生的適應(yīng)能力更強(qiáng)；評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是學(xué)習(xí)成果，強(qiáng)調(diào)個(gè)人取得的成果，而不是學(xué)生之間分?jǐn)?shù)高低的對(duì)比，用成果激勵(lì)學(xué)習(xí)會(huì)獲得更多的成果，并以此來確保學(xué)生獲得的知識(shí)、能力和品質(zhì)能為社會(huì)所需要[1]。

一、“數(shù)控編程與操作實(shí)訓(xùn)”課程教學(xué)現(xiàn)狀

“數(shù)控編程與操作實(shí)訓(xùn)”課程教學(xué)存在的問題有：課堂教學(xué)方式單一；實(shí)訓(xùn)課時(shí)不足，不利于學(xué)生操作技能的培養(yǎng)；重基本操作，輕系統(tǒng)性訓(xùn)練；教學(xué)內(nèi)容陳舊，缺乏實(shí)用性；考核評(píng)價(jià)單一。

（一）課堂教學(xué)方式單一

大多數(shù)教師仍舊沿用傳統(tǒng)教學(xué)模式，教學(xué)方式單一[2]，教學(xué)觀念陳舊，師生互動(dòng)少[3]。對(duì)數(shù)控機(jī)床安全操作教育、零件圖紙分析、程序的編制進(jìn)行講解；對(duì)面板按鍵操作及對(duì)刀、零件加工采用示范操作。在整個(gè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)學(xué)生都基本上是在模仿老師的操作，被動(dòng)地接受知識(shí)和技能，導(dǎo)致學(xué)生很難適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)的需要。

（二）實(shí)訓(xùn)課時(shí)不足，不利于學(xué)生操作技能的培養(yǎng)

在現(xiàn)行的教學(xué)計(jì)劃中“數(shù)控編程與操作實(shí)訓(xùn)”課程教學(xué)總學(xué)時(shí)為60個(gè)課時(shí)，數(shù)控車床和數(shù)控銑床的課時(shí)分別為30個(gè)課時(shí)，全部采用傳統(tǒng)方式教學(xué)。數(shù)控編程與操作實(shí)訓(xùn)、數(shù)控銑的實(shí)訓(xùn)時(shí)間僅夠每個(gè)學(xué)生完成一個(gè)腰形槽底板的加工，更談不上熟練操作。數(shù)控車的實(shí)訓(xùn)時(shí)間也僅夠?qū)W生熟練加工手柄，在此過程中學(xué)會(huì)熟練操作數(shù)控車床的能力，但從未加工過其他的零件，編程能力也沒能相應(yīng)地提高。

（三）重基本操作，輕系統(tǒng)性訓(xùn)練

傳統(tǒng)的“數(shù)控編程與操作實(shí)訓(xùn)”課程教學(xué)重點(diǎn)都是數(shù)控面板的操作及對(duì)刀練習(xí)、零件的加工。教師講解示范，學(xué)生模仿操作，這種模式培養(yǎng)出來的學(xué)生只會(huì)機(jī)床的基本操作和簡(jiǎn)單零件加工，缺乏新工藝、新產(chǎn)品思維的培養(yǎng)，易造成零件圖紙一旦更換，學(xué)生就無從下手加工的局面。

（四）教學(xué)內(nèi)容陳舊，缺乏實(shí)用性

實(shí)訓(xùn)教學(xué)使用教材為本校教師自編的《數(shù)控編程與操作實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書》。實(shí)訓(xùn)課程所用軟件為Mastercam9.1，該軟件版本比較低，容易學(xué)，但三維建模功能不強(qiáng)，這不利于提升學(xué)生的就業(yè)能力。為圖省事，有些老師還是沿用十幾年前的圖紙，很少考慮學(xué)生的考證和就業(yè)所需，致使學(xué)生在參加“1+X”數(shù)控車銑考證時(shí)，還要再次耗時(shí)去學(xué)編程和加工。

（五）考核評(píng)價(jià)單一

傳統(tǒng)考核評(píng)價(jià)過程單一[4-5]。以加工零件尺寸精度為主，占60分；平時(shí)成績(jī)?yōu)檩o，占40分。以零件尺寸精度定分?jǐn)?shù)，對(duì)加工結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，鮮有對(duì)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，比如有些學(xué)生機(jī)床操作比較熟練，編程能力強(qiáng)，學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，但這些都未做考核；有些同學(xué)機(jī)床操作不熟練，不會(huì)自己編程，學(xué)習(xí)不積極，零件是別人幫做的，最后一樣能拿高分，單一的考核評(píng)價(jià)未能體現(xiàn)出學(xué)生的真正學(xué)習(xí)狀況。

針對(duì)以上現(xiàn)狀，基于OBE理念進(jìn)行課程內(nèi)容重新構(gòu)建以及教學(xué)方式、評(píng)價(jià)等改革，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)及職業(yè)技能。

二、教學(xué)改革思路

傳統(tǒng)教學(xué)以內(nèi)容為本，學(xué)會(huì)操作數(shù)控車床完成手柄的加工、學(xué)會(huì)操作數(shù)控銑床完成腰形槽底板的加工，數(shù)控車床和數(shù)控銑床的零件是各自獨(dú)立存在的，它們之間沒有匹配關(guān)系，且還是沿用十幾年前的考證零件圖紙，這與當(dāng)前考證形式和企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐圖紙很不相符，教學(xué)內(nèi)容基本上都是在僅僅實(shí)訓(xùn)的時(shí)候才得以講授，學(xué)生的職業(yè)技能在這樣的教學(xué)方式下很難培養(yǎng)出來。

OBE以成果為導(dǎo)向：以社會(huì)和企業(yè)的需求為目標(biāo)，讓學(xué)生清楚地知道完成學(xué)業(yè)后取得什么樣的成果，確定畢業(yè)要求，然后根據(jù)畢業(yè)要求和學(xué)校的具體情況設(shè)計(jì)課程，最后實(shí)施教學(xué)；課程的設(shè)計(jì)以需求為導(dǎo)向，這種設(shè)計(jì)更能滿足社會(huì)對(duì)人才的需要。教學(xué)的任務(wù)是要達(dá)到什么既定的成果，而不是教什么，學(xué)生更側(cè)重于能做什么，而不是知道什么，這與傳統(tǒng)的教育理念不同。學(xué)生利用掌握的知識(shí)完成所給零件圖紙的測(cè)繪、加工工藝的制定、零件的加工及尺寸的控制，最后完成零件的裝配。改革后的教學(xué)內(nèi)容和形式如下。

（一）課程的教學(xué)內(nèi)容分為線上線下教學(xué)內(nèi)容

1.線下實(shí)訓(xùn)課程內(nèi)容設(shè)置

為了讓實(shí)訓(xùn)內(nèi)容符合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，課題組成員到校企合作企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，在仔細(xì)研讀企業(yè)用工標(biāo)準(zhǔn)和國家現(xiàn)在推行的《數(shù)控車銑加工和多軸加工職業(yè)技能等級(jí)證書》標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，把企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)的圖紙，經(jīng)過處理后作為學(xué)生的實(shí)訓(xùn)圖紙（企業(yè)圖紙屬于保密資料，所以要經(jīng)修改細(xì)節(jié)后才能發(fā)放），確定數(shù)控編程與操作的實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容為10個(gè)子任務(wù)，任務(wù)名稱及培養(yǎng)目標(biāo)見附表1。

附表1 課程總體設(shè)計(jì)

2.線上實(shí)訓(xùn)課程內(nèi)容設(shè)置

教師按照附表1的實(shí)訓(xùn)課程內(nèi)容，將實(shí)訓(xùn)需要的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)按照章節(jié)進(jìn)行劃分，每個(gè)章節(jié)錄制相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)或操作視頻，主要的視頻有典型輪廓型腔零件的工藝講解、繪制以及刀具路徑的建立、機(jī)床操作等。每個(gè)視頻不易錄制太長(zhǎng)，時(shí)間在8～15分鐘為益。

（二）課程的教學(xué)方式采用線上線下互補(bǔ)式教學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)方法，實(shí)訓(xùn)流程為：數(shù)控車床或銑床安全操作教育→發(fā)放圖紙→工藝講解→數(shù)控車床手工編程或數(shù)控銑床繪圖及自動(dòng)編程→面板操作及對(duì)刀練習(xí)→零件加工→零件檢測(cè)。所有實(shí)訓(xùn)任務(wù)都是在實(shí)訓(xùn)的時(shí)候才開展，實(shí)訓(xùn)課程結(jié)束即意味著本門課程結(jié)束，沒有后續(xù)知識(shí)的延續(xù)。

采用OBE教學(xué)方法，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方式、線上線下互補(bǔ)式教學(xué)。

OBE教學(xué)：能根據(jù)所給的零件進(jìn)行零件圖紙的繪制及編程，能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識(shí)及技能應(yīng)用到零件的設(shè)計(jì)，能夠在課外應(yīng)用其他學(xué)習(xí)平臺(tái)繼續(xù)學(xué)習(xí)?；贠BE理念實(shí)訓(xùn)流程為：數(shù)控車床零件檢測(cè)和數(shù)控銑床零件檢測(cè)（提前一周把上一屆學(xué)生加工出的零件及測(cè)量工具發(fā)放給新一屆的學(xué)生作為測(cè)量模型）→數(shù)控車床、銑床零件圖紙的繪圖（根據(jù)前面的測(cè)量結(jié)果，小組討論零件的尺寸并先手工繪制圖形）→教師通過騰訊會(huì)議展示實(shí)際的零件圖紙，各組對(duì)照自己所繪制圖形進(jìn)行修改→學(xué)生應(yīng)用學(xué)習(xí)通學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)及觀看視頻，自己完成數(shù)控銑床零件圖紙的繪制及編程，自己完成數(shù)控車床的手工編程（此環(huán)節(jié)教師進(jìn)行線上指導(dǎo)）→數(shù)控車床或銑床安全操作教育（課前通過學(xué)習(xí)通觀看視頻并完成安全教育作業(yè)）→數(shù)控車、銑面板操作及對(duì)刀練習(xí)，數(shù)控車、銑零件加工；數(shù)控車、銑零件檢測(cè)，這幾個(gè)環(huán)節(jié)放在實(shí)訓(xùn)中完成。

根據(jù)“數(shù)控編程與操作實(shí)訓(xùn)”的課程特點(diǎn)及課程教學(xué)目標(biāo)，布置課前、課中、課后作業(yè)以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)控機(jī)床編程和加工的專業(yè)知識(shí)、方法和專業(yè)技能。

教學(xué)的改革實(shí)施者是教師，實(shí)施對(duì)象是學(xué)生，最終受益對(duì)象是學(xué)生，所以教學(xué)要遵循OBE理念的原則，要以學(xué)生為中心。在實(shí)施實(shí)訓(xùn)之前教師要提前一周把實(shí)訓(xùn)任務(wù)分配給學(xué)生，做到分課前、課中、課后進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)。具體實(shí)施過程如下。

1.課前。教師提前1周利用學(xué)生的班會(huì)課給學(xué)生提供教學(xué)資源，讓學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)。為了便于課題討論，在班會(huì)課上讓學(xué)生3～4人為一組、分配實(shí)訓(xùn)任務(wù)，個(gè)別的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容可能要在實(shí)訓(xùn)之前通過預(yù)習(xí)、小組討論、教師線上指導(dǎo)等方式完成，同時(shí)留些問題讓學(xué)生分組完成，這樣學(xué)生可以自查所學(xué)知識(shí)，帶著問題和答案走進(jìn)實(shí)訓(xùn)課堂，學(xué)生的預(yù)習(xí)情況教師要盡量了解。通過線上線下及時(shí)給學(xué)生答疑，教師切記不要“放羊”式的教學(xué)操作。

2.課中。在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，為了讓學(xué)生更好地掌握專業(yè)知識(shí)和操作技能，將數(shù)控車和數(shù)控銑分成幾個(gè)子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)分為教師講解、小組討論、教師操作示范、學(xué)生操作練習(xí)、結(jié)果展示、總結(jié)。例如：數(shù)控車床對(duì)刀，教師先講解對(duì)刀的分類、對(duì)刀的意義、對(duì)刀點(diǎn)的建立，教師示范對(duì)刀操作，學(xué)生分組進(jìn)行對(duì)刀練習(xí)，對(duì)對(duì)刀結(jié)果進(jìn)行展示，總結(jié)如何才能快速準(zhǔn)確地對(duì)刀。

3.課后。課后作業(yè)分為基礎(chǔ)型和擴(kuò)展類作業(yè)。基礎(chǔ)型作業(yè)用于加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，對(duì)與教師講解的類似零件圖紙進(jìn)行編程；擴(kuò)展類作業(yè)教師不做硬性要求，零件圖紙變化比較大，學(xué)生可做選擇。為了讓學(xué)生更好地掌握知識(shí)和技能，課后教師與學(xué)生要及時(shí)交流，在學(xué)習(xí)上盡可能幫助學(xué)生。

經(jīng)過實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)，大多數(shù)學(xué)生已經(jīng)掌握了簡(jiǎn)單的零件編程和加工，但他們還只是在模仿，并未能達(dá)到實(shí)際的加工要求，如刀具參數(shù)如何確定、加工工藝如何制定、零件尺寸如何控制等，這些問題要學(xué)生通過參加數(shù)控協(xié)會(huì)的活動(dòng)來練習(xí)，應(yīng)用學(xué)習(xí)通繼續(xù)掌握和鞏固所學(xué)知識(shí)。

（三）注重過程考核

傳統(tǒng)考核方式較簡(jiǎn)單，主要考查學(xué)生動(dòng)手能力，零件的精度；在考核過程中如何運(yùn)用OBE理念解決問題已成為當(dāng)前教師們急需的事情[6]。基于OBE過程考核包括出勤、機(jī)床操作熟練度、繪圖做刀具路徑能力、編程能力、學(xué)習(xí)態(tài)度、討論積極性、線上作業(yè)完成情況、零件加工精度。

出勤分為全勤、早退、遲到、曠課，通過學(xué)生的到課情況來定，這為硬性考核，通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)計(jì)算給出。機(jī)床操作熟練度反映學(xué)生的機(jī)床操作能力，依據(jù)學(xué)生的實(shí)際操作情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。繪圖做刀具路徑能力反映學(xué)生應(yīng)用軟件的能力，依據(jù)零件加工仿真結(jié)果和學(xué)生完成任務(wù)的時(shí)間進(jìn)行評(píng)價(jià)。編程能力反映學(xué)生的知識(shí)掌握情況，依據(jù)程序運(yùn)行情況和零件加工結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。學(xué)習(xí)態(tài)度主要是學(xué)生操作機(jī)床的主動(dòng)性和積極性以及每個(gè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)參與的程度，依據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。討論積極性分為對(duì)線上老師發(fā)布的任務(wù)的討論、課上主動(dòng)回答教師提問的積極性，反映學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和知識(shí)的積累，依據(jù)學(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。線上作業(yè)完成情況反映學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和知識(shí)掌握情況，由網(wǎng)路平臺(tái)計(jì)算給出。零件加工精度反映學(xué)生的操作技能，根據(jù)最后測(cè)量工件進(jìn)行評(píng)價(jià)（見附表2）。

附表2 過程考核配分表

基于OBE的教學(xué)理念，以產(chǎn)出為導(dǎo)向重構(gòu)課程內(nèi)容和教學(xué)模式，通過項(xiàng)目化的教學(xué)和過程考核方式來優(yōu)化目前實(shí)訓(xùn)課堂中出現(xiàn)的迫切需要解決的諸多問題，提升學(xué)生解決實(shí)際產(chǎn)品問題的能力，實(shí)現(xiàn)知行統(tǒng)一的教育。未實(shí)施OBE理念教學(xué)之前，“1+X”數(shù)控車銑考證通過率不到40%，通過一年多的OBE理念的數(shù)控教學(xué)，“1+X”數(shù)控車銑考證通過率達(dá)到86%。