基于OBE理念的激光訓(xùn)練項(xiàng)目化教學(xué)改革與實(shí)踐

摘" 要：高等教育提倡多學(xué)科交叉融合、創(chuàng)新能力培養(yǎng)、多方協(xié)同育人模式改革與實(shí)踐的新興工科專業(yè)建設(shè)探索。本研究以“激光加工訓(xùn)練”課程為“主渠道”，積極發(fā)揮本課程的顯性和隱性作用，以O(shè)BE理念、KAPI一體化訓(xùn)練模式，開展以學(xué)生為中心，以高階能力培養(yǎng)為目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。分析了激光加工課程的訓(xùn)練現(xiàn)狀，提出改革措施，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn) KAPI一體化教學(xué)；以學(xué)生學(xué)習(xí)達(dá)成效果為目標(biāo)，制訂多元多樣化綜合考核體系；提出做好賽課融合，提升學(xué)生綜合創(chuàng)新能力；緊扣時(shí)代教育主題，加強(qiáng)學(xué)生思政教育；將激光加工訓(xùn)練與勞動教育有機(jī)結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐與勞動意識觀念，培養(yǎng)新時(shí)代的勞動型人才。

關(guān)鍵詞：OBE理念；KAPI體系；工程訓(xùn)練；實(shí)踐教學(xué)；勞動教育

中圖分類號：G640" " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " 文章編號：1673-7164（2023）23-0153-04

OBE教學(xué)理念突出“學(xué)習(xí)成果”，根據(jù)課程目標(biāo)或畢業(yè)要求，以預(yù)期目的來設(shè)定教學(xué)過程，并對學(xué)生學(xué)習(xí)成果進(jìn)行考核評價(jià)。OBE理念教學(xué)以學(xué)生為本，是以目標(biāo)為導(dǎo)向教育的逆向思維方式，符合工業(yè)革命的發(fā)展以及高等工程教育的需求［1］。

激光技術(shù)與3D雕刻訓(xùn)練需要將理論知識轉(zhuǎn)化到實(shí)踐中來，是將零器件的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、調(diào)試等環(huán)節(jié)都包含的課程［2］。文章采用項(xiàng)目式教學(xué)可調(diào)動學(xué)生積極性，賽課結(jié)合方式提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，KAPI一體化教學(xué)模式豐富了學(xué)習(xí)內(nèi)容［3］。激光加工訓(xùn)練課程是工程訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，激光加工訓(xùn)練相對于傳統(tǒng)加工方式具有加工精度更高，加工質(zhì)量優(yōu)質(zhì)，加工速度快等特點(diǎn)，廣泛用于材料切割、焊接、打孔等制造行業(yè)。

一、OBE理念推動高校工程訓(xùn)練課程改革

構(gòu)建激光訓(xùn)練OBE教學(xué)理念，探索工程訓(xùn)練課程思政的實(shí)施途徑［4］，以“知行合一、得到功成”為課程經(jīng)絡(luò)，滿足學(xué)生知識背景差異化、多梯度、高階能力的教學(xué)需求。將價(jià)值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)作為教學(xué)目標(biāo)［5］，建構(gòu)“問題引入，項(xiàng)目驅(qū)動”的基于KAPI一體化訓(xùn)練體系的協(xié)同育人混合式教學(xué)模式［6］。建立差異化的多層評價(jià)體系，對照自身學(xué)習(xí)前后的變化，評價(jià)學(xué)習(xí)效果［7］。發(fā)揮“知行合一，得到功成”在工程訓(xùn)練中的“潤物無聲”作用，堅(jiān)持成果導(dǎo)向的“OBE”工程理念，注重KAPI一體化訓(xùn)練的有機(jī)銜接，并突出經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目案例的“杠桿”作用。以項(xiàng)目為載體，運(yùn)用 Lasermaker軟件自主設(shè)計(jì)，激光設(shè)備自主加工、團(tuán)隊(duì)調(diào)試、運(yùn)行激光設(shè)備實(shí)現(xiàn)激光造物，培養(yǎng)學(xué)生的“工匠精神”“工程精神”“科學(xué)家精神”。

二、激光加工訓(xùn)練教學(xué)現(xiàn)狀

激光技術(shù)與3D雕刻訓(xùn)練是一門工科類的創(chuàng)新實(shí)踐類課程，由于課程學(xué)時(shí)較短，課程教學(xué)模式陳舊，學(xué)生對激光加工非常陌生，部分學(xué)生工程意識、勞動意識淡薄，重理論輕實(shí)踐，動手能力弱。

（一）訓(xùn)練項(xiàng)目課程學(xué)時(shí)短

激光技術(shù)與3D雕刻訓(xùn)練是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，授課班級是來自不同年級、不同專業(yè)的跨學(xué)科融合班級。其中16學(xué)時(shí)為理論學(xué)時(shí)，8學(xué)時(shí)為實(shí)踐學(xué)時(shí)，學(xué)生需掌握AutoCAD、3Dmax、Photoshop、Illustrator、犀牛等至少一門繪圖技能。然而8學(xué)時(shí)的課程時(shí)數(shù)要熟練繪圖軟件難度較大，為了讓學(xué)生設(shè)計(jì)并制作出有創(chuàng)新的作品，教師會重點(diǎn)講解激光雕刻圖紙的設(shè)計(jì)，這也導(dǎo)致了實(shí)踐課時(shí)短，學(xué)生對設(shè)備有陌生感，在對設(shè)備不熟練的情況下操作設(shè)備具有很大的安全隱患，會直接影響作品的加工質(zhì)量。

（二）訓(xùn)練項(xiàng)目碎片化，綜合性不夠

學(xué)生激光訓(xùn)練項(xiàng)目包含水晶內(nèi)雕、激光雕刻、激光打標(biāo)、激光焊接等先進(jìn)制造技術(shù)方式，學(xué)生通過了解每個(gè)加工方式的理論知識，并設(shè)計(jì)制作相應(yīng)的作品。但每種設(shè)備單獨(dú)使用，制作出單一的作品，縱使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣極高，自主設(shè)計(jì)能力也有了提升，但是學(xué)生綜合創(chuàng)新實(shí)踐能力的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，知識結(jié)構(gòu)碎片化，無法系統(tǒng)性地了解激光制造過程。

（三）訓(xùn)練項(xiàng)目評價(jià)體系不夠合理

激光技術(shù)與3D雕刻訓(xùn)練著重培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力，是理論與實(shí)踐并重的一門課程，傳統(tǒng)的紙質(zhì)考核試卷的考試方式只能考核學(xué)生對激光基礎(chǔ)理論知識的掌握，考的是對知識點(diǎn)的記憶和理解，對于實(shí)踐課程的考試應(yīng)以操作為主，以成果達(dá)成為考核目標(biāo)，僅憑學(xué)生的訓(xùn)練報(bào)告已不足以評判學(xué)生的綜合創(chuàng)新實(shí)踐能力。

（四）課程培養(yǎng)學(xué)生競賽能力有所欠缺

工程訓(xùn)練中心是培養(yǎng)學(xué)生競賽團(tuán)隊(duì)的重要基地，激光加工訓(xùn)練是學(xué)生掌握創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)施的重要手段，激光訓(xùn)練課程對于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力有重要的作用。往期沒有利用好課程的實(shí)踐特性，對于開發(fā)學(xué)校競賽團(tuán)隊(duì)的效果不佳，應(yīng)找準(zhǔn)課程與競賽的契合路徑，拓展激光加工訓(xùn)練課程內(nèi)容，拓展學(xué)生的知識面，增強(qiáng)學(xué)生動手能力，提升學(xué)生競賽積極性，培養(yǎng)能競賽、會實(shí)踐的優(yōu)秀創(chuàng)新類競賽團(tuán)隊(duì)。

（五）學(xué)生對于訓(xùn)練課程、勞動課程意識淡薄

激光加工訓(xùn)練課程是工科學(xué)生必修的實(shí)踐類課程，很多學(xué)生對先進(jìn)制造技術(shù)比較陌生，對于激光加工的了解微乎其微，學(xué)生有很強(qiáng)的抵觸情緒，對于學(xué)習(xí)激光造物有明顯的“距離感”，部分學(xué)生工程意識、勞動意識淡薄、動手能力弱，沒有形成良好的勞動習(xí)慣、勞動思維、工程意識。學(xué)習(xí)過程中學(xué)生往往會表現(xiàn)得不知所措。

三、OBE理念下課程項(xiàng)目化教學(xué)改革

在OBE的教學(xué)理念下，以“立德樹人，創(chuàng)新引領(lǐng)”為指導(dǎo)思想，開展以學(xué)生為中心、以高階能力培養(yǎng)為目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。讓學(xué)生找準(zhǔn)理論與實(shí)踐的關(guān)系，懂得“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”的道理，錘煉學(xué)生“工匠精神、工程精神、科學(xué)精神”的品德，增加教學(xué)深度。將激光加工訓(xùn)練融入設(shè)計(jì)思維、美學(xué)觀念、人文精神、機(jī)械工程、材料性能等跨學(xué)科知識，拓寬教學(xué)廣度。改革后，短學(xué)時(shí)的工程訓(xùn)練課程以“項(xiàng)目驅(qū)動”為“骨架”，“KAPI”項(xiàng)目體系為“肌肉”，“知行合一、得到功成”的思政元素為“經(jīng)絡(luò)”，“OBE”為教育理念開展完整的激光造物過程，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、成就感以及對特種加工激光造物的親近感，激光項(xiàng)目化的教學(xué)方法能很快讓學(xué)生進(jìn)入主題，激起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（一）以產(chǎn)出為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)KAPI一體化教學(xué)

以“OBE”為教學(xué)理念，實(shí)現(xiàn)KAPI （K-Knowledge知識、A-Ability能力、P-Practice實(shí)踐、I-Innovation創(chuàng)新）一體化培養(yǎng)。將知識點(diǎn)滲透進(jìn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)學(xué)生高階能力，理論知識講解結(jié)合實(shí)踐操作，運(yùn)用“反向設(shè)計(jì)，正向?qū)嵺`”的方法［8］，理論實(shí)踐同步進(jìn)行，教與學(xué)有機(jī)契合，討論教學(xué)法結(jié)合導(dǎo)向?qū)W習(xí)，示范教學(xué)法結(jié)合實(shí)作學(xué)習(xí)，情境教學(xué)法結(jié)合合作學(xué)習(xí)，通過成果實(shí)效、課后作業(yè)，在線討論等方式幫助學(xué)生掌握激光加工理論學(xué)習(xí)、激光加工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、激光訓(xùn)練設(shè)備操作、激光虛擬仿真能力，以進(jìn)一步提升學(xué)生綜合創(chuàng)新工程實(shí)踐能力。KAPI以學(xué)生問題導(dǎo)入，了解學(xué)生興趣點(diǎn)，以項(xiàng)目帶學(xué)生快速進(jìn)入訓(xùn)練場景，一體化訓(xùn)練模式包含知識的理論學(xué)習(xí)、學(xué)生高階能力的培養(yǎng)、學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，提升學(xué)生的綜合創(chuàng)新實(shí)踐能力，工程訓(xùn)練課程始終堅(jiān)持立德樹人，以學(xué)生為中心，形成“理論＋實(shí)踐＋創(chuàng)新”一體化的課程結(jié)構(gòu)，助力學(xué)生綜合能力培養(yǎng)。

（二）以項(xiàng)目為驅(qū)動，增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

運(yùn)用OBE教學(xué)理念，以激光訓(xùn)練項(xiàng)目為牽引，提高實(shí)踐環(huán)節(jié)在課程教學(xué)中的占比。如激光加工燈具設(shè)計(jì)為一個(gè)單元，以團(tuán)隊(duì)為單位進(jìn)行項(xiàng)目創(chuàng)新創(chuàng)造。可引入實(shí)際項(xiàng)目案例，考核學(xué)生激光加工綜合創(chuàng)新能力時(shí)，可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)燈具，燈具的效果主要是考核結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，激光切割工藝的區(qū)分，如深雕工藝、淺雕工藝、描線工藝等參數(shù)設(shè)置，如果設(shè)計(jì)的燈具結(jié)構(gòu)合理、層次豐富、切割有序，包含了所有的工藝加工，則表明學(xué)生掌握了激光加工的基本工藝。鼓勵學(xué)生組成5人以內(nèi)的團(tuán)隊(duì)，在充分溝通和討論以后，共同完成課程內(nèi)容，做好電學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)、激光加工、機(jī)械制造等有關(guān)知識的融合，制作激光作品，提升學(xué)生綜合實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)，以問題導(dǎo)入，項(xiàng)目牽引，實(shí)現(xiàn)高階能力的培養(yǎng)，促進(jìn)知識向應(yīng)用能力的轉(zhuǎn)化。

選修本課程的都是來自不同年紀(jì)、不同專業(yè)背景的學(xué)生。教師往過分注重學(xué)生個(gè)人表現(xiàn)，以個(gè)人為單位進(jìn)行考核，沒有利用好跨學(xué)科選修生融合背景的專業(yè)融合優(yōu)勢，難以最大化發(fā)揮團(tuán)隊(duì)能量。在工程實(shí)踐課程中，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神、協(xié)作能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力尤為重要，應(yīng)鼓勵學(xué)生打破固有思維的束縛，用跨學(xué)科知識與原學(xué)科知識融合創(chuàng)新。

（三）制訂多元多樣化綜合考核體系

考核方式需多樣化，包含實(shí)操技能、作品設(shè)計(jì)與制作、項(xiàng)目報(bào)告、現(xiàn)場答辯、作品路演。選題需新穎、有針對性，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)需層次化、明確化，評價(jià)主體應(yīng)多元化。美國當(dāng)代著名教育改革家羅杰斯的“非指導(dǎo)教學(xué)模式”提出學(xué)生應(yīng)側(cè)重學(xué)習(xí)前后自身學(xué)習(xí)效果的變化，自評應(yīng)作為評價(jià)該課程的學(xué)習(xí)成效的主要評判依據(jù)。在OBE教學(xué)理念下，課程建立良好的評價(jià)體系，才能有效地評判學(xué)習(xí)效果，更好地推進(jìn)教學(xué)改革。本課程采用KAPI一體化教學(xué)，加大實(shí)踐考核的操作評分和課程訓(xùn)練結(jié)果實(shí)物的考評，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力，項(xiàng)目運(yùn)作管理的能力。還要考察學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、審美思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、結(jié)構(gòu)分析能力，了解一些常用的插口結(jié)構(gòu)、折彎結(jié)構(gòu)，如莫比烏斯帶的結(jié)構(gòu)等。

（四）賽課融合，提升工程實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力

“以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促改”，將大賽項(xiàng)目和課程教學(xué)項(xiàng)目融合，不斷豐富學(xué)生項(xiàng)目學(xué)習(xí)庫，完善實(shí)踐教學(xué)體系，改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生工程實(shí)踐能力的提升。通過對工程類賽事項(xiàng)目的深入理解和分析，找到其中蘊(yùn)含的知識點(diǎn)、難點(diǎn)、亮點(diǎn)、實(shí)操技能點(diǎn)，開發(fā)成教學(xué)資源，將大賽項(xiàng)目融入課程教學(xué)體系，促進(jìn)賽項(xiàng)設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目化，賽項(xiàng)考核方式融入教學(xué)考核，不斷改革課程實(shí)踐體系，培養(yǎng)社會需要的人才。如中國大學(xué)生工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力競賽中的社區(qū)考核環(huán)節(jié)，課堂可以模擬比賽社區(qū)環(huán)節(jié)的模式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主討論、自主操作、完成項(xiàng)目的開發(fā)既定目標(biāo)。學(xué)生在競賽項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，遵守課程規(guī)定、實(shí)驗(yàn)室規(guī)定、工訓(xùn)中心7S管理規(guī)定，養(yǎng)成良好的工程素養(yǎng)，大賽植根于課堂，課堂孵化出大賽團(tuán)隊(duì)和大賽項(xiàng)目。

（五）注入思政元素，加強(qiáng)學(xué)生勞動教育。

工程勞動教育是拓展思政課教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的有效渠道，通過激光加工訓(xùn)練課程，將理論知識與實(shí)踐活動有效結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生知行合一，堅(jiān)忍不拔、艱苦奮斗、不畏困難、自立篤實(shí)的精神品質(zhì)，提升發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、實(shí)踐應(yīng)用的能力，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維及勞動意識的建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)勞動樹德、勞動增智、勞動強(qiáng)體、勞動育美與培養(yǎng)時(shí)代新人和諧發(fā)展的目標(biāo)。使學(xué)生能夠擔(dān)起“制造強(qiáng)國、科技報(bào)國”的使命，培養(yǎng)具備設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)知識與應(yīng)用能力，能在工業(yè)生產(chǎn)第一線從事機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計(jì)制造、機(jī)電控制、應(yīng)用研究等方面工作的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。以“滿懷實(shí)業(yè)興國夢，探尋制造強(qiáng)國路”為價(jià)值驅(qū)動，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的愛國情懷、追求卓越的工匠精神，培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才。

四、結(jié)語

以激光造物綜合訓(xùn)練項(xiàng)目為載體，OBE理念為主線，KAPI為執(zhí)行者、“知行合一”為思維指導(dǎo)者，融入跨學(xué)科交叉知識，適用于工程訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、選修課等課程的教學(xué)。合理的激光加工訓(xùn)練項(xiàng)目設(shè)計(jì)對工程訓(xùn)練有著重要的影響，KAPI一體化訓(xùn)練模式能有效整合教學(xué)資源，豐富教學(xué)內(nèi)容，完善教學(xué)過程，拓寬理論實(shí)踐知識面。將“知行合一”悄無聲息地融入課程，將“工匠精神、工程精神、科學(xué)精神、創(chuàng)新精神”納入在課程環(huán)節(jié)設(shè)置中，將短學(xué)時(shí)課程以“項(xiàng)目驅(qū)動”的形式完成整體化教學(xué)、項(xiàng)目的實(shí)施涵蓋了KAPI的所有內(nèi)容，并結(jié)合虛擬仿真軟件，課堂派、智慧工訓(xùn)、騰訊會議、開源社區(qū)等信息化平臺擴(kuò)大教學(xué)空間陣地，突破傳統(tǒng)金工實(shí)習(xí)的局限性、培養(yǎng)了學(xué)生的人文精神、科學(xué)精神、工程精神、工匠精神，助力立德樹人目標(biāo)的達(dá)成。

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（薦稿人：曹陽，貴州大學(xué)工程訓(xùn)練中心副教授）

（責(zé)任編輯：汪旦旦）