OBE理念下數控車的層次化實訓體系

何 為，趙作福，穆星宇，陳 翔，游青奎，王俊生

OBE理念下數控車的層次化實訓體系

何 為，趙作福，穆星宇，陳 翔，游青奎，王俊生

(遼寧工業大學 工程訓練中心，遼寧 錦州 121001)

為了適應國家建設和發展、滿足國家新型工業化的需要，本文針對遼寧工業大學(以下簡稱我校)金工實習教學中存在的問題，以實訓教學體系中的數控車為例，基于OBE理念，將數控車實訓環節進行多層次劃分為：基礎層次、拔高層次、創新層次，并預設各層次培養成果，進行反向教學過程設計和優化評價機制。借助網絡平臺反饋調節數控車實訓各環節，進而滿足高校數控車實訓教學改革發展的需要。

實踐教學；數控車；OBE理念；多層次

為了適應國家建設和發展、滿足國家走新型工業化道路戰略舉措的需要，高校工程訓練中心的金工實訓教學均進行了相應的改革和調整[1-2]。當前，數控加工技術以其高效可靠及智能自動化等優點，極大地提高了機械制造的效率與精度，備受制造業的青睞，在機械制造領域得到廣泛的應用。同時，數控技術的運用與發展也對高校畢業生的能力、知識儲備以及綜合素質提出了更高要求[3]。但從各地人才招聘市場需求的反饋信息不難看出, 除工作經驗缺乏外, 大學生的知識結構、工程實踐能力、創新綜合素質均與企業要求存在著一定的差距[4]。

一、現行數控車教學存在的問題

多年來，我校工程訓練中心金工實習的數控實訓教學環節緊跟形勢，不斷縮小與實際工程領域的差距并適時調整，但目前仍存在一些問題：

（一）教學模式單一化

我校數控車的實訓教學過程多以教師演示而后學生模仿為主的教學手段，在近乎“師傅帶徒弟”似的傳統教學模式下完成教學目標。這種教學模式雖然滿足了教學大綱的需要，但卻不能滿足不同專業、不同學科和不同能力學生的實訓需求，并未充分實現以學生需求為本、以社會需求為導向的教學目的，未建立起多層次、多樣化的教學模式，導致部分學生在實訓過程中被動參加實訓，敷衍了事。

（二）學生訓練興趣低

數控車實訓相較于普車、普銑等傳統訓練項目，具有理論知識面廣、自動化程度高等特點，在有限的課時內，一直側重于任務式驅動教學來達成訓練目標，造成了學生在被動式學習狀態下，多以完成被安排的任務為實訓目標。在興趣低的狀態下，缺乏主動思考、主動實踐，實訓作品的質量與創新性一直得不到提升。

（三）實訓課堂不飽滿

我校每學期的數控車實訓，接收來自近20個專業的實習生，并將其分為機械類和非機類兩個訓練類別。這樣的教學策略雖區分出了不同層次學生，但不能科學地應對在實訓教學過程中的教學不飽滿問題。能力強的學生因提前完成實訓科目而進入休息狀態，而能力稍弱的學生還在循序漸進地練習，占用著有限的教學資源，導致部分學生不能充分練習、等不到及時指導，最終造成無法完成實訓目標。基于以上這些現象，數控車教學的訓練效果始終得不到有效提升。因此，我校工程訓練中心金工實習引入OBE工程教育理念，以成果導向來提升學生學習興趣，同時以層次化實訓策略來豐富教學模式、充實課堂飽滿度。

二、OBE工程教育理念

OBE工程教育理念源自美國，是一種以學習成果為導向的教育模式，教學設計和教學實施的目標是學生通過教育過程取得的學習成果[5]。這種教育理念具有教學目標明確、教學過程靈活、考核過程科學化、改進過程持續化等優勢，并貼近現代化教學主流理念，強調“學生學”而非“教師教”，強調學生主動學習的本位理念。OBE 的教育理念是從強調“教”到重視“學”、從強調投入資源到重視學習成效、從強調主觀感受到重視客觀證據[6-7]。

三、層次化數控車實訓體系

結合我校當前金工實習過程中的數控車實訓教學現狀和國內外發展趨勢，筆者以OBE理念為指導思想，在數控車教學實踐體系中，以實訓成果為導向，進行層次劃分并進行相應教學設計，引入持續改進環節，并建立科學評價體系。

（一）成果的設定與選擇

長期以來，學生在工程實踐中的個性化需求與客觀教學資源的局限性始終作為矛盾出現，如何開發教學資源，大幅提升學生實踐成果的獲得效率，將作為OBE理念下數控車實訓體系首要解決的問題。鑒于我校金工實習網上預習環節的引入，數控車實訓將學生的受訓成果在該預習環節后，進入交互設定環節，學生填寫主觀性成果和選擇客觀性成果，如圖1所示。

圖1 數控車實訓成果分布

學生主觀成果為自定義區域，每個受訓生可根據自己的預習知識掌握程度和基本理論知識進行填寫。將主觀性成果劃分為能力、知識、價值三個方面的成果目標，形成“三位一體”的導向教學結構。1．知識成果。涉及設計思維、開發工具、制造技術、創新知識等；2．能力成果。涉及實踐能力、合作能力、創新思維能力等；3．價值成果。涉及責任感、成就感、貢獻等精神層面。而客觀性成果的設定是依據數控車教學體系的教學計劃，由金工教研室專門制定的“體系內部成果”，外加按企業需求而制定的目標成果。兩個客觀性成果領域包含的各條具體內容保持更新并適時調整，在預習階段供學生無差別選擇，可單選也可多選。這樣的模式既遵循了學生本位的個性化原則，也充分利用了成果導向教學理念，同時還兼顧了教學資源與學生成果的可操作性。

（二）層次劃分策略

體系規定層次由低到高依次為：基礎層次、拔高層次、創新層次。根據每個學生填寫和選擇的成果目標，將所有學生進行層次劃分，按層次分組教學。主觀性成果層次劃分遵循取低原則，客觀性成果則為取高原則，主觀性成果優先級高于客觀性成果。如果某生填寫了多個自定義成果目標，這些成果又分屬于不同層次，則該生被劃入所選層次中的較低層級中，這樣可以提高其成果目標的可執行性；如果某生填寫了多個客觀成果目標，則該生被劃入所選成果所在層次中的最高一級中。高級別的教學策略保證了客觀成果的成功率。主觀性成果的層次歸化初期會存在界定不清晰等問題，在一定程度上增加了教師的工作量，但隨著智能算法的應用，這一問題也將隨之消失。學生設定和選擇的成果經層次歸化后，該生也被初步設定在歸化層次中，例如表1。

表1 成果層次劃分

學生甲填寫的自定義成果目標為“完成加工子彈”，按數控車教學體系應劃入基礎層次成果，客觀成果選擇了“按圖自主編制程序”歸屬于基礎層次成果，那么該生根據層次劃分策略將被歸入基礎層次；

學生乙沒有填寫自定義成果目標，而是直接選擇了“自主設計零件并完成加工”，這屬于拔高層次的客觀性成果，那么該生將被歸入拔高層次；

學生丙在自定義區域填寫“加工競賽作品”的創新層次的主觀性成果，那么該生將被歸入到創新層次；

學生丁既沒有填寫主觀性成果目標，也沒有選擇客觀性目標，則說明該生沒有認真預習或者對該課程沒有一定的學習興趣和規劃，因此直接被歸入基礎層次。

（三）基礎層次教學

基礎層次中成果目標的設定，遵循普適原則，該層次客觀設定的成果包括機床基礎知識的獲得、數控程序編寫、基本操作要領的掌握、基礎工件的加工實現等，具有基礎性強、內容翔實、知識點明確、可獨立操作等特點，能夠滿足應用型高校數控車教學大綱的教學需要。在基礎層次，對應單個或多個成果目標設定了相應的教學方法，以OBE理念的成果驅動式主動學習模式為主，在知識點講授方法的基礎上增加了隨堂互聯網線上答疑[8]、“導生”協助等教學方式[9]，從教學方法、教學步驟、教學時長等方面，均針對成果進行了適應性設定，高效利用教學資源，最大化成果產出。

（四）拔高層次教學

拔高層次中，該模塊歸納了學生精進學習所獲成果，包括自主設計并加工綜合特征工件、提升工件加工質量、改進加工工藝、對接企業加工產品等。這些成果是在認識學習的基礎上進行自我設計思考，解決問題后獲得的知識擴展、能力提升、價值體現。拔高層次的教學方法多采用興趣驅動引入、多工種團隊協作等，針對具有一定數控車基礎并動手能力較強的學生，教學策略側重于引導啟發、合作互補、案例應用。學生按照其自定義方案隨時改進并進行加工試制，教師協助實現成果獲得。該層次的教學方法在三個層級中最豐富，教學中也最考驗實訓教師的能力素養和教學水平。隨著實訓批次增加和數控技術的進步，實訓教師的能力也會迅速提高，并伴隨成果的累加豐富，該層次的教學也將越來越受學生歡迎，獲得更高的參與度。

（五）創新層次教學

創新是OBE教學理念的精髓，也是該教學體系不可或缺的理想目標。創新層次教學側重于對競賽項目、創意作品等成果的獲得，強調創新性和獨特性而不注重難易程度。教師在教學過程中需要學習TRIZ理論、了解各類大學生競賽，結合企業和社會在數控方面的需求，從思維到創作全方位協助引導學生完成創新創作。該層次的教學策略強調開放環節設計，教學場地和設備包括工程訓練中心內部現有的和合作企業的車間，實訓教師包括本部教師、外系兼任教師、企業工程師。此外，該層次的培養與創新創業中心進行無縫對接，為學生提供有效的成果目標，培養的實訓生可直接參與競賽。

（六）面向產出成果的考評體系

相較于傳統教育強調的比較性評價，本體系采用多層次的多元化測評方式，而非共同標準考核，因此具有更為廣泛的認同度如圖2所示。

建立線上線下相結合的評分機制，適當運用多媒體網絡終端投票平臺，使評分更及時、更廣泛、更客觀。各個層次的評價系統將按照教學效果適時更新，以驅動學生取得高質量成果作為評價體系的最終理想解。

圖2 OBE理念下的多層次數控車實訓評價體系

（七）體系調節機制

學生在成果填報和選擇過程中，因為對自身能力的理解偏差和對數控車預習的不透徹，會造成由高估和低估導致的所定受訓層次不適用，進而導致實訓成果不理想。因此，該體系在每批次受訓生在該工種實訓周期的1/3處，設定學生“層次遷躍點”，使學生有機會進行層級的二次選擇。

此外，每個層級的教學策略具體到教學內容和方法，都在每學期結束后根據評價體系的反饋進行改進，對客觀性成果、教學方法、評價方法三個環節具體條目進行添加和刪除、“層次遷躍”。

最后，針對金工實訓體系劃分的機械類、非機類專業受訓生，數控車實訓教學體系的每個培養層次會調整客觀性成果內容比例，其中機械類100%，非機類50%。

四、成果導向實訓體系應用效果

自2016年起，我校工程訓練中心先后與多家地方企業達成合作，合作范圍涉及機械加工、技術培訓、安全教育等，校外專家對以成果為導向的實訓培養模式給予肯定，提出意見的同時還提供企業具體項目和相關設備及場地，以求推進新教學模式的落實，實現校企雙贏。經過5年多的實踐應用，OBE理念下的數控車多層次實訓教學從最初的探索與試運行，現今已形成相對完善的教學體系，并得到了畢業生的認可。同時，在實訓中獲得的實物成果也為學校帶來了一定的經濟收益，如圖3所示。

圖3 校企合作加工成果

在拔高層次與創新層次訓練模塊中，學生在教師指導下配合使用數控車與數控銑，完成加工復雜工件與創意作品，如圖4所示。

圖4 實訓作品成果

五、結束語

OBE理念下建立的數控車多層次實踐教學體系，將成果導向理念進行層次化的靈活運用，既滿足了學生的多樣化需求，也充分利用了有限的教學資源，提高了教學效率。教學策略的持續改進，逐步提升了教學過程與評價體系的質量，擴大了學生參與度。同時，該體系順應學校教學改革發展方向，將社會所需與學校進行高效對接，為國家發展戰略儲備了充足的人才。線上線下評教學結合，不但大大提升了課堂的寬度和深度，而且提高了學生成績的評判效率與科學性。

[1] 劉曉芹, 蔣國璋, 劉成松. 工程訓練教學新方法的研究與探討[J]. 高教學刊, 2020(25): 93-95.

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[3] 梁鵬飛, 許洋洋, 郭穩穩. 應用型高校金工實習中數控實訓教學改革[J]. 內燃機與配件, 2020(21): 213-214.

[4] 劉世峰. 高校《金工實訓》教學現狀及對策分析[J]. 科技視界, 2019(36): 205-206.

[5] 蔣其民, 江力, 單媛媛. 基于OBE教育模式下的工程倫理課程教學改革探析與實踐[J]. 教育教學論壇, 2019, 52(12): 170-171.

[6] 王英杰, 左希慶. 基于OBE的“數控車實訓”課程教學改革[J]. 教育教學論壇, 2020, 9(2): 135-136.

[7] 周天勝, 汪洪波. 基于OBE理念的金工實訓教學改革探討[J]. 現代職業教育, 2019(7): 204-205.

[8] 羅平爾. “互聯網+”背景下《數控車床編程與操作》課程的混合教學改革實踐研究[J]. 內江科技, 2020(4): 155-156.

[9] 王俊青. “導生制”視野下的數控車床實訓教學改革[J]. 機械職業教育, 2014(9): 43-44.

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1674-327X (2023)01-0107-04

2021-02-01

遼寧省普通高等教育本科教學改革研究一般項目(444)；遼寧省教育科學規劃課題一般項目(JG21DB280)

何為(1988-)，男(滿族)，遼寧錦州人，工程師，碩士。

(責任編輯：付春玲)