基于OBE 理念的《機械制造技術》課程三位一體融合教改研究與實踐

摘要：隨著現代制造業的快速發展，高校《機械制造技術》課程的教學模式面臨新的挑戰。研究基于OBE 理念，探討了課堂教學、工程實訓、課程設計三個模塊的一體化教學改革，通過明確教學目標、優化教學內容、強化實踐教學以及創新課程設計，構建了以學生為中心的教學體系。最后，對改革效果進行了評估與反思，結果顯示這一教學模式對于提升教學質量具有較好的實踐價值。

關鍵詞：OBE ；機械制造技術；教學改革；工程實訓；課程設計

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A

0 引言

《機械制造技術》課程是高校機械類專業一門重要的專業基礎課，具有綜合性高和實踐性強的特點，對教學工作的要求相對較高。特別是在工業4.0 的時代背景下，各種先進制造技術應運而生，制造行業對人才的需求發生了深刻變化，傳統以傳授知識為主的教學模式已難以滿足現代工業對人才的要求。

為適應現代制造業發展和專業技術人才培養的需求，近年來很多高校針對這一變化對教學模式進行了有益的探索和實踐。長春理工大學張樹仁等[1] 建立了“以金屬切削理論為基礎，以機械制造工藝為主線，傳統制造技術與現代制造技術相結合”的教學內容體系；揚州大學吳闖等[2] 提出在新工科背景下線下線上相結合采用多元化教學；北京石油化工學院李峰等[3] 利用現代機加工生產車間作為第二課堂，以典型產品的加工工藝為案例，使學生在真實工程環境下學習等，都取得了較好的效果。

在上述研究基礎上， 本院教學團隊基于成果導向教育（Outcome-Based Education，OBE）理念，著眼于學生的實際學習成效和職業發展需要，對《機械制造技術》課程的教學模式進行改革，使學生能夠更好的理解與掌握理論知識，提高學生的實踐能力、創新能力和解決實際工程問題的能力。

1 OBE 理念及其在《機械制造技術》教學中的應用

OBE 理念是由美國學者斯派蒂提出，是一種以學生的學習成果為導向的教育理念，它強調教學應以學生為中心，關注學生的學習成果和未來發展[4]。在教學過程中，教學目標聚焦于學生畢業之后所應該具備的能力，教學內容圍繞學生能力培養，教學資源支撐學生學習結果的達成，而教學評價對象則是學生的學習效果，指向學生的未來職業發展。在前期的探索和實踐中，OBE 教育模式展現了對社會化需求人才培養的有效性和實用性，因此這一理念也逐漸成為影響高校教學改革和發展的重要思想。

在《機械制造技術》傳統教學過程中，存在重理論輕實踐，而且很多理論未及時更新；注重知識的學習，忽視創新能力的培養；各知識點和各專業模塊間相對孤立，缺乏相互間的融會貫通綜合應用等問題，以致于學生畢業走上工作崗位后，缺少解決實際工程問題的能力，無法適應企業的工作要求。針對上述問題，教學團隊應用OBE 理念，結合制造業實際工程需要和人才培養方案明確學生的學習目標，以典型零件的加工工藝為主線融合課堂教學、工程實訓和課程設計三個專業模塊，反向設計符合學生需求的教學內容和教學方法，確保學生能夠達到預期的學習成果。

從總體課程教學改革的思路可以看出（圖1），OBE 理念在《機械制造技術》中的應用，主要基于其明確的教學目標、提高教學的針對性、促進理論與實踐的結合和建立多元的評價體系等方面。

（1）OBE 理念強調從學習成果出發，有助于教師清晰地認識到課程的教學目標是什么，即學生完成課程后應該具備哪些能力和素質。課程明確的教學目標可以更好地滿足行業對工程技術人才的需求，做到有的放矢，避免和減少課程教學與實際需求不相符的問題。

（2）在教學過程中針對性地設計教學內容，并采取多種教學法和典型案例將各教學環節的內容有機串聯起來。這不僅解決了傳統教學模式單一的問題，同時更加適應學生個性化的需求，幫助學生建立系統的知識框架。

（3）通過工程實訓、課程設計等實踐環節，讓學生在實踐中掌握機械制造技術，鍛煉實際操作能力。這種理實結合的教學方式有利于解決傳統教學模式理論與實踐脫節的問題，從而提高學生的綜合素質。

（4）依據OBE 理念建立多元的評價體系，以全面評估學生的學習成果。這不僅解決傳統教學模式中常規考核方式帶來的片面性，更能夠準確地反映學生的學習成果，并且通過教學結果建立起正向反饋機制對教學模式持續改進。

2 三位一體融合教學改革的設計與實施

2.1 明確教學目標

OBE 理念強調以學生的學習成果為導向，因此在制定機械類專業人才培養方案時，將滿足社會需求和行業發展作為出發點，確定相應培養目標：既要掌握機械設計、制造、自動化控制等領域基本理論、專業知識，更要具備較強的學習能力、實踐能力和創新精神的高素質應用型人才。《機械制造技術》作為機械類專業的核心課程，其教學目標應依據專業培養方案來確定，主要涵蓋了專業知識、實踐技能和綜合素養三個方面。

（1）在專業知識方面，學生應掌握機械制造技術的基本理論、工藝方法和加工設備。主要包括：金屬切削過程及其基本規律；主要機械加工方法和特點；機床、刀具和夾具的結構原理和應用；以及機械加工精度及表面質量的基本概念和控制方法等。

（2）在實踐技能方面，學生應具備機械制造領域的實踐操作能力和問題解決能力。具體來說，應能夠熟練掌握機械加工設備（如車床、銑床等）的操作和維護；數控編程與加工技術；夾具的設計；機械加工工藝設計；以及解決機械制造過程中的常見問題。

（3）在綜合素養方面，重點培養學生對機械制造技術的興趣和熱愛，樹立嚴謹的工作態度和責任感，鼓勵學生獨立思考、勇于創新，提升團隊協作和溝通交流能力。

2.2 優化教學內容

在明確教學目標的前提下，圍繞學生的學習成果進行課程的教學內容設計。首先，根據行業發展和企業需求，對課程內容進行了更新和拓展。例如，增加了數控加工工藝規程設計、現代機床典型結構等當下主流的制造技術，以及精密加工、微細加工等先進制造技術的內容，確保學生學到知識和技能具有實用性和前瞻性。同時，引入了跨學科的內容，例如智能制造與人工智能、物聯網和工業大數據的概念，拓寬了學生的知識視野[5]。

另外，強化理論與實踐的結合，通過典型零件的加工工藝將課堂教學、工程實訓、課程設計三個環節的教學內容融會貫通，以改變原來實踐環節缺失和各教學環節孤立的情況。例如，以車床輸出軸這一軸桿類零件作為案例，通過工程實訓完成零件的制作，加深對車床、銑床等金屬切削機床的結構、原理和操作，外圓面、平面和鍵槽等表面的加工方法，切削條件的合理選擇，工件的定位夾緊這些理論知識的理解和應用，并且通過課程設計掌握軸桿類零件工藝規程編制和專用夾具設計的方法，熟悉在真實工程環境下如何綜合運用專業知識解決實際問題。

2.3 強化實踐教學

實踐教學是提高學生實踐能力和創新能力的重要途徑，而且《機械制造技術》本身就是一門實踐性很強的課程，如果沒有足夠的實踐經歷，很難對金屬切削理論和機械制造工藝等知識有準確的理解和把握[6]，因此我們增加了工程實訓和課程設計等教學環節的比重，總實踐課時占比達42.9%（表1）。

在《機械制造技術》實際教學中，注重實踐教學的設計和實施，建立了以工程實訓為主，實驗室教學、校外實習和學科競賽相結合的實踐教學體系。教學團隊配備了機械制造技術實訓室、特種加工實驗室、數控加工生產線等教學資源，為學生提供了充足的實踐場地和設施；與玉柴、南南鋁和中國重汽等大型制造企業建立實踐實習合作，使學生能夠深入生產一線進行學習和鍛煉；鼓勵學生參與科研項目和競賽活動，多次在全國大學生工程訓練綜合能力競賽、全國大學生金相技能大賽等學科競賽中獲得佳績。

在工程實訓中，主要設計了金屬切削加工認知、階梯軸零件制作、盤套類工藝規程設計以及智能產線運作等內容，在提升學生機加工操作實踐能力基礎上，將機床結構原理和切削參數選擇等課堂教學內容和工藝過程卡片編制等課程設計內容銜接起來，達到相互融合促進的效果，使學生清楚所學知識用到哪里、怎么用，對課程學習有了整體的認識和把握。

2.4 創新課程設計

課程設計是在《機械制造技術》課堂學習和工程實訓之后的綜合性實踐教學環節。通過課程設計，學生能夠綜合運用所學基本理論以及在工程實訓中學到的實踐知識進行工藝及夾具結構設計的訓練，掌握并運用機械制造過程中的加工方法、加工裝備等基本知識，提高分析和解決實際工程問題的能力[7]。

教學結合機床典型零件的實際生產場景制定課程設計任務，完成相應機械加工工藝規程設計和專用夾具的設計，具體包括完成毛坯、工件和夾具的三維模型和工程圖，以及工藝文件和設計說明書等，任務涉及機械設計、工程材料和工程制圖等多門前序專業課程，拓寬了學生對知識的綜合應用。同時，在教學過程中，改變常規教學方式采用項目教學法，將班級學生劃分為5 個組，分別完成軸桿類、輪盤類、支架類、支座類和廂體類零件的工藝設計，主要通過自主學習、分組研討的形式開展課程設計，最終以匯報答辯的形式進行評價，以此提升學生的團隊協作和溝通交流能力。另外，在專用夾具的設計中，根據不同的加工方法、加工表面以及裝夾方式，采取啟發式教學讓學生通過發散思維進行結構創新設計。

3 教學改革效果評估與反思

OBE 理念強調教學過程的持續改進和反饋機制，為了評估教學改革的效果，采用了多種評價方式和手段。首先，對學生理論知識的掌握情況，在日常教學中利用學習通APP 布置作業等進行檢驗，通過期考筆試的形式進行了測試和評價，在試卷命題時側重于應用能力題型的占比。其次，對學生的實踐能力和創新能力進行了考核和評估，根據制作工件的質量和效率以及實驗報告完成情況對工程實踐環節進行評價，通過產品三維模型、設計說明書和答辯情況等綜合評定的方式對課程設計環節進行考核。最后，通過學生的教學反饋和問卷調查、聽課教學測評系統等渠道收集了學生和教師對教學改革的反饋和建議。

通過評估發現，教學改革取得了較好的效果（圖2）。學生對機械制造技術知識的掌握程度和實踐能力得到了提高，相應創新能力和團隊協作能力也得到了有效培養，學生和教師對教學改革的滿意度較高。然而，教學改革中仍存在一些問題和不足。例如，部分學生對實踐教學的參與度不高，專業基礎的參差不齊影響了學習進度和效果，課程設計任務的適用性有待進一步提高等。針對這些問題和不足，在后續教學過程中我們將制定相應的措施持續改進完善，不斷提升課程的教學質量。

4 結束語

研究基于OBE 理念，對《機械制造技術》課程的課堂教學、工程實訓、課程設計進行了三位一體的融合教學改革。通過明確教學目標、優化教學內容、強化實踐教學和創新課程設計等措施，有效提高了教學質量和學生的學習效果。實踐表明，該教學模式能夠提高學生的實踐能力和創新能力，為學生未來的職業發展打下堅實的基礎。未來，我們將繼續深化教學改革實踐，探索更加適合現代教育需求的教學模式和方法，為培養高素質的機械制造技術人才而努力。

【參考文獻】

[1] 張樹仁， 劉薇娜.“機械制造技術基礎”課程教學方法的探索與實踐[J].中國大學教學，2012，（10）：65-66+32.

[2] 吳闖， 崔慧麗， 張善文.“ 新工科” 背景下高校工科專業課程思政實踐路徑探析—— 以《機械制造技術》課程為例[J]. 塑料工業，2023，51（08）：171-172.

[3] 李峰， 吳波， 曹建樹， 等. 基于真實工程環境下的“機械制造技術基礎”實踐教學改革[J]. 實驗室研究與探索，2012，31（08）：323-325+370.

[4] 張男星， 張煉， 王新鳳， 等. 理解OBE： 起源、核心與實踐邊界——兼議專業教育的范式轉變[J]. 高等工程教育研究，2020，（03）：109-115.

[5] 劉英. 機械制造技術基礎[M]. 第3 版. 北京： 機械工業出版社， 2018.

[6] 邵強. 工程訓練指導書[M]. 大連： 大連理工大學出版社， 2020.

[7] 萬宏強. 機械制造技術課程設計[M]. 北京： 機械工業出版社， 2020.

作者簡介：

王彥崗，碩士，高級工程師，研究方向為專用汽車的開發與應用。