基于OBE教學理念的工程軟件教學實踐

摘要：課程建設是工程教育認證中的直接支撐要素之一。工程教育認證標準要求以OBE理念開展教學。以CAM技術軟件融入“數(shù)控加工技術”課程的教學為例，從課程目標、教學內(nèi)容、教學實施和教學評價等方面，基于OBE理念對課程體系進行重構。通過本課程的教學改革與實踐，使教學實踐在達成課程目標的同時，達到工程教育認證的標準。

關鍵詞：工程教育認證；OBE教學理念；教學改革教育認證是高等教育質(zhì)量保證體系的重要組成部分，其目的是確保工程教育的質(zhì)量，提高畢業(yè)生的專業(yè)能力，使其能夠滿足行業(yè)和社會的需求。工程教育認證有助于提升中國工程教育的國際影響力，促進畢業(yè)生在專業(yè)領域內(nèi)的國際化交流和就業(yè)［1］。

高校教育教學與工程教育認證相契合的是普遍采用OBE教學理念。OBE教學理念在工程教育認證中不僅是一個評價標準，更是一種引導教育改革和提升教育質(zhì)量的理念。它通過確立明確的學習目標、注重學生個體發(fā)展，強化持續(xù)改進的過程，為工程教育培養(yǎng)出更加符合行業(yè)要求的高質(zhì)量人才提供了強有力的支持。

1OBE教學理念及作用

（1） OBE教學理念強調(diào)以下幾個方面：①以目標為導向。工程教育認證是評價畢業(yè)生是否達到畢業(yè)要求的標準。OBE教學細化到課程目標上，依據(jù)課程在專業(yè)人才培養(yǎng)方案及課程體系中的定位，重點從課程目標對專業(yè)畢業(yè)要求指標點的支撐情況、教學內(nèi)容和教學方法對課程目標的支撐情況、教學活動對課程目標的實現(xiàn)情況、考核評價對課程目標達成的支撐情況進行評判。②以學生為中心。OBE教學理念要求教師實現(xiàn)“以教為中心”向“以學為中心”的課堂教學轉變，從“重知識傳授”向“重能力和素質(zhì)”轉變，要求加大過程考核比重，注重多元評價考核，積極開展以學生學習成果為導向的教學評價。③持續(xù)改進。工程教育認證是一種常態(tài)化認證機制，一般為6年一輪。OBE也強調(diào)課程建設的持續(xù)性優(yōu)化和改進，保證課程緊跟專業(yè)前沿，不斷提升教學質(zhì)量，充分發(fā)揮課程在人才培養(yǎng)中的主渠道作用。

（2） OBE教學理念的作用。專業(yè)課程建設要秉持OBE教學理念，推進工程教育認證。工程軟件扮演著重要的角色，它不僅是教學工具和平臺，也是提升學生實踐能力和專業(yè)技能的關鍵因素。其作用體現(xiàn)在：①提升教學質(zhì)量。工程軟件通常包含豐富的教學資源和案例，能夠幫助學生更好地理解復雜的工程概念和原理。通過使用這些軟件，學生可以在虛擬環(huán)境中進行實驗和設計，加深對理論知識的理解和應用，增加學習成果產(chǎn)出。②增強實踐技能。工程軟件提供了模擬實際工程項目的平臺，使學生能夠在安全的環(huán)境中練習和掌握必要的工程技能。這種實踐經(jīng)驗對于學生的專業(yè)成長至關重要，也是工程教育認證中的一個重要考量點。③促進創(chuàng)新和研究。工程軟件往往具備高級的分析和設計功能，能夠激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和研究興趣。學生可以利用這些工具進行科學研究和技術開發(fā)，為未來的職業(yè)生涯打下堅實的基礎。④符合行業(yè)標準。工程軟件通常與行業(yè)標準保持一致，使用這些軟件可以幫助學生熟悉行業(yè)內(nèi)廣泛使用的工具和技術。這不僅有助于學生畢業(yè)后快速適應工作環(huán)境，也是工程教育認證標準中的一項要求。

2“以學生為中心”的課程目標構建

課程與教學設計應該基于最終的學習成果的設定目標進行反向設計，要兼顧學生已修課程及后繼課程，注重解決實際問題，鍛煉學生實踐能力，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)穆殬I(yè)習慣、良好的團隊協(xié)作意識及實踐創(chuàng)新能力［2］。在“數(shù)控加工技術”課程前續(xù)，學生已修完機械制造技術課程，對工藝及工裝已有了初步的掌握，后續(xù)有機械制造技術課程設計、畢業(yè)設計，為畢業(yè)后從事機械制造專業(yè)打下基礎。因此，融入CAM技術的“數(shù)控加工技術”課程目標的設定，要確保理論知識與實際技能緊密結合，使學生能夠?qū)W到的理論知識應用于實際操作中，同時要設定清晰、可達成的學習目標，使學生明白每個學習階段所追求的知識掌握程度和技能水平。本文從知識、能力兩個目標進行構建。

2.1知識目標構建

對于CAM技術，即計算機輔助加工技術，要求學生在了解數(shù)控機床軟硬件結構組成的基礎上，掌握數(shù)控機床工裝、數(shù)控工藝的設計及數(shù)控加工指令及程序結構。

2.2能力目標構建

CAM技術的掌握一般要落實到工程軟件上，主流的軟件有Mastercam、UG、CAXA工程師等，一般仿真流程圖如圖1：

工藝參數(shù)設計具體包含了選擇機床、毛坯設定、刀具選擇及設計、切削參數(shù)設計等內(nèi)容。軟件的學習以項目展開，任務驅(qū)動，學生通過對不同類型零件（軸類、盤類、箱體類、叉架類等）的不同加工工序進行實訓，進而初步掌握CAM軟件技術。通過實訓環(huán)節(jié)，對不同零件不同工序的設計，生成不同的加工程序，鍛煉了學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

3“以成果產(chǎn)出”為導向的教學內(nèi)容設計

OBE理念提倡學生個性化學習及成果產(chǎn)出。教師要引導學生從基本知識出發(fā)，將理論和實踐聯(lián)系起來，即在已學的學科基礎知識體系上，更強調(diào)對知識的綜合運用和探索創(chuàng)新。例如，教師可以將大學生學科競賽經(jīng)典案例融入教學內(nèi)容［3］。此外，還要考慮社會的需求，將學生技能培養(yǎng)融入企業(yè)發(fā)展，企業(yè)需要學生掌握哪種CAM技術，課程內(nèi)容中就以此為重點。例如，企業(yè)要求學生會數(shù)控工藝的編制、高級曲面的程序設計、模具的設計，或者更為基礎的數(shù)控機床的操作等。以此設計的教學內(nèi)容既能滿足學生的成果輸出，又能達到工程教育認證的畢業(yè)要求。

4“以學生為中心”的教學過程實施

OBE的教學理念要求在課堂教學中，應采用多樣化的教學策略和教學手段，充分發(fā)揮學生在課堂中的主體地位，激發(fā)學生的自主學習能力［4］。此外，在理論環(huán)節(jié)中，教師還應該結合課程前沿，講述我國制造業(yè)重大領域的突破和創(chuàng)新，激發(fā)學生的愛國強國熱情。

融入CAM技術的“數(shù)控加工技術”課程，在理論知識的講解上，以案例教學法為主。例如：在數(shù)控工裝和機床的介紹上，教師可以采用圖片、視頻和動畫的多媒體形式。在數(shù)控程序編制的教學中，教師可以以具體的車、銑、鉆等工序加上CAM仿真加工軟件得以實現(xiàn)。

在課堂實訓中，教師可采用項目驅(qū)動和小組合作形式進行，以實際的軸類、盤類、箱體類零件為項目，以CAM工程軟件為依托，學生以小組的形式，從數(shù)控工藝設計、刀具選擇、刀路優(yōu)化、程序?qū)С黾昂筇幚?，再到虛擬仿真加工的全過程實踐。學生分組合作能增強團隊意識，提升知識掌握的效率，同時提出不同的加工思路和工藝，鍛煉了學生的創(chuàng)新能力［5］。

CAM軟件的學習更多地以翻轉課程的形式實現(xiàn)，教師課堂講解軟件的功能和使用是一方面，但不宜占用大量學時，更多的還是學生利用課后時間，通過查找相應教程的線上學習。

5“以學生成果產(chǎn)出”的教學評價

OBE教學理念要求構建多元化的課程評價體系，以成果產(chǎn)出為導向，加大過程性考核比重。融合CAM工程軟件的“數(shù)控加工技術”課程主要考查學生的理論應用于實踐的能力，所以應該增加學生學習產(chǎn)出的考核比例，具體為理論考核40%+項目成果60%。理論考核著重考查學生數(shù)控加工技術的原理及功能、數(shù)控程序手工編制及數(shù)控工裝認識及使用的能力；項目成果的考評以項目完成度及完成質(zhì)量為依據(jù)，構建多元化評價體系。

6總結

在工程教育認證背景下，高校教學要摒棄以前“以教為中心”的灌輸式的陳舊教學思想，而要以OBE的“學生為中心”的教學理念，對課程體系進行重構。

以CAM技術的工程軟件在“數(shù)控加工技術”課程中的應用為例，以OBE理念為指導，從課程目標構建、教學內(nèi)容重構、課堂教學實施及多元化教學評價、“以學生為中心”和“學習成果產(chǎn)出”課程體系建設等方面進行研究和實踐。以此設計的課程體系，學生不僅可以將理論與實踐相結合，在掌握一門工程軟件的同時，培養(yǎng)了學生自主學習能力、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力，也激發(fā)了學生愛國強國熱情，達到工程教育認證的畢業(yè)要求。

參考文獻：

［1］張佳麗，文桃，高鵬，等.新時代背景下數(shù)控技術課程實踐教學模式改革的探索與思考［J］.高教學刊，2021，7（31）：16.

［2］王曉霞，孫國坤，王慶龍.課堂革命背景下高職“數(shù)控編程及加工技術”課程教學改革實踐與探索［J］.教師，2023（13）：9698.

［3］張文健，紀紅.基于企業(yè)需求的高職專業(yè)課程校本化重構：以《CAD/CAM技術（UG）》課程為例［J］.南方農(nóng)機，2020，51（9）：159160.

［4］龍錦中.《數(shù)控加工技術》課程創(chuàng)新型教學改革探索與實踐［J］.輕工科技，2020，36（3）：123124.

［5］袁夢，張金花，劉萍，等.基于工程教育認證的數(shù)控技術課程教學改革［J］.南方農(nóng)機，2020，51（5）：140，142.