基于OBE教育理念的《液态成型设备及自动化》课程教学改革

龙文元

（南昌航空大学 航空制造工程学院，江西南昌 330063）

成果导向教育理念（Out-come based education 以下简称OBE）源于20 世纪80年代北美的基础教育改革运动[1]。我国对成果导向教育的研究大多局限于对其理念的认知和单纯的课程改革中[2-4]。如王贵成等则从理论基石、发展历程、表现形式等方面对成果导向教育理论进行了分析，认为成果导向教育的理论基石是社会发展的可判断性和人类潜能的可论证性，并将成果导向中的成果定义为对应届毕业生的期望[5]。李志义在教育部“工程科技人才培养研究”项目中引入了成果导向教育，对成果导向教育进行了深入研究和透彻剖析，并将其运用到教学改革实践中[6]。

设备、合金、工艺是材料成型及控制工程专业最重要、最基础的学科知识，目前已经列入国家教学指导委员会颁发的材料成型及控制工程专业指导性培养方案的主干课程中[7]。《液态成型设备及自动化》是南昌航空大学材料成型及控制工程专业液态成型及模具方向的重要课程。该校材料成型及控制工程专业本科教育课程注重学生工程能力的培养，倡导以学生为中心，以学生学习成果为导向的教育理念。针对目前面临的新形势、新情况、新标准，对《液态成型设备及自动化》课程进行了基于OBE理念指导的教学改革和建设，以期进一步提升教学质量，满足铸造行业对人才的需求。

1 目前《液态成型设备及自动化》课程教学中存在的问题

近年来成型设备机械化、自动化和智能化水平不断提高，对毕业生的知识要求也相应提高。同时，还需适应新时代发展和国家“中国制造2025”的发展战略目标的需要。然而，目前《液态成型设备及自动化》的课程内容和教学方式还难以满足时代发展的需要，存在以下不足之处。

1.1 教材内容更新慢

随着中国进入了新时代，机械装备性能，质量和效益要求也日益提高，对铸件品质和环境影响的高标准要求也日益提高，一些新的成型新技术、新工艺、新材料和新设备等也不断涌现。而现有液态成型设备及自动化教材更新的速度远远跟不上技术发展，内容相对陈旧，难以满足“中国制造2025”发展战略所要求的铸造企业必须走智能、绿色、环保道路的需要。例如，随着国家对环保要求越来越高，传统用于铸铁生产的冲天炉熔炼技术，由于会产生大量的废气、废渣等污染物而逐步淘汰，由更环保节能的感应炉熔炼技术替代。但是目前在教材上铸铁生产还主要介绍冲天炉熔炼设备。

1.2 授课方式存在缺陷

各种液态成型设备的理论基础差异大，逻辑联系少，内容抽象而枯燥无味。传统授课方式以教师为核心，强调的是“教师教什么”，在课堂上，学生缺乏主动性，单纯接受填鸭式教育，使学生感到枯燥无味，缺少学习的热情和积极性。这样不仅严重妨碍了学生对有关知识的学习掌握，难以达到教学目的要求，而且更不用说通过课堂教学去加强对学生观察问题，分析问题及解决问题能力的培养，在一定程度上势必对人才培养的质量产生不良的影响。

1.3 考核评价机制单一

传统的专业课程总评成绩由平时、期终考试两部分成绩构成，平时成绩一般占30%或40%，主要包括学生上课考勤、课堂问答、课后作业等方面。期终考试采用传统的闭（开）卷考试和考查两种形式，考核内容主要包括课程大纲要求的专业知识与技能，占总评成绩的70%或60%。这种只依据平时和期终考试成绩来评定学习效果和学生能力的考核评价模式，形式单一，考核内容固化，不利于学生综合素质的提高和潜能的挖掘。同时该评价机制只强调考核结果，分数就成了关注重点，忽略了学生的基本素质和技能水平同时提升的最终培养目标；并且考核基本上都是在期末进行，对考核结果缺乏及时反馈和沟通，既不利于提高学生阶段性的学习兴趣，也达不到及时发现、分析和解决问题的效果。

2 基于OBE教育理念的 《液态成型设备及自动化》课程建设

2.1 基于OBE理念的课程目标

在基于OBE教育理念的培养体系中，毕业要求的指标点应该有相对应的课程来支撑，每个指标点都必须有课程进行覆盖，通过课程的教学目标和内容及教学实施等来支撑该条毕业要求指标点。基于OBE教育理念，以工程教育专业认证的相关理念、培养大纲和具体毕业要求指标为指导，重新构建了《液态成型设备及自动化》课程教学目标（见表1）。

课程目标1： 深刻理解铸造车间主要机械设备的基本原理工作性能、特点、自动控制和应用范围，具备从事铸造车间生产线及其自动化设计的能力（支撑毕业要求指标点1～4）。

课程目标2： 掌握铸造车间生产线所用主要设备的工作原理、结构特点、自动控制及其使用性能，具备从事铸造专业有关技术工作的基本素质及分析和解决生产线设备问题的能力（支撑毕业要求指标点2～1）。

课程目标3： 能够掌握和合理评价铸造车间建筑位置、工作制度以及铸造车间生产线所用主要设备运行过程中对环境、健康和安全等方面的影响（支撑毕业要求指标点6～2）。

课程目标4： 能够充分了解铸造车间生产机械化及其自动化、铸造环保设备的新工艺和新技术，理解和评价铸造车间生产过程设备运行对环境、社会可持续发展的影响（支撑毕业要求指标点7～1）。

课程目标5： 能够综合运用铸造车间生产机械化及其自动化的专业知识，通过团队合作解决复杂实际问题（支撑毕业要求指标点9～2 和10～1）。

2.2 教学内容及方法

《液态成型设备及自动化》 具有知识覆盖面广、抽象而枯燥无味、实践应用性强等特点。在教学过程中，教师发挥积极主动作用，分析教材框架内容，增加最新研究成果教学，将该领域前沿知识和新的成型技术与课堂教学相结合，使学生在掌握液态成型设备及自动化的基本原理、工作特性与设计选型的基础上，了解该课程研究的现状和热点。近年来，由于更加注重本科学生素质培养与基础课程的学习，专业课程的学时得到了很大的缩减。按教学大纲的要求，液态成型设备及自动化课程的时数只有32 学时。但其内容却包括了砂处理、造型制芯、熔炼浇注、落砂清理和除尘、运输等近30个类型的100 多种不同设备。并且在这些设备中，不仅有各种不同的机械结构，也有从液压传动、气压传动到复杂的自动化控制方面的有关内容。显然，任课教师要在较少的教学时数中完成大纲所规定的教学内容，让学生掌握必要的知识，就必须根据培养目标的实际情况，合理组织教材，有的放矢，突出教学重点。同时，在该课程的教学方法上，应坚持“过程教学”的基本原则，融合了项目教学法、问题学习法（Problem- based learning，PBL）和案例驱动法等多种教学方法，并配合多媒体教学手段，共同提升教学效果。

表1 课程目标与毕业设计指标点的关系

在实际教学过程中，通过采用问题导向、分组讨论和深化液态成型设备及自动化的相关基础理论，同时将抽象的知识点、各种成型设备及其复杂的操作流程通过多媒体技术（如实物图、动画和视频等）展现给学生，使授课内容形象而生动。对于课程中生产线的设计及设备选型等重难点内容，推进项目化教学。在课程开始之前，由教师拟定项目主题，学生组队参与、共同完成对项目的细节设计，充分发挥学生的主观能动性，促进深度记忆，激发学生的学习热情与兴趣。同时，采用开放式和“砂型生产线设计”“消失模生产线设计”等多重案例分析驱动的方式来促成液态成型设备及自动化课程的综合实训和专题研讨性实践，夯实学生已掌握的基本理论和技术，灵活应用于实际铸造生产线设计及设备选型的问题当中，提升学生实践动手和分析问题、解决问题的综合能力。

2.3 量化过程考核，优化评价方式

考核是以调动学生学习积极性为前提，对学生的学习效果作评价。《液态成型设备及自动化》是一门强调应用性的课程，在教学改革的实施当中，设计了过程考核和结果考核两种评价方式。其中，结果考核主要涉及学生的基础理论考核（期末考试，60%）；过程考核主要涵盖学生在整个教学周期内的表现和能力考核（出勤情况、回答问题、作业和项目研讨等，40%），涉及学生上课的平时表现（10%），责任感、团队合作、专业能力等的职业素养考核（15%），和创新能力考核（综合方案设计、专题研讨、课题演讲等活动，15%）。通过考核过程和评价方式的改革，促进学生学习的主动性，提高实践和创新能力，配合材料成型及控制专业培养目标的要求。

3 《液态成型设备及自动化》课程建设的成效

通过基于OBE理念教育的课程改革，《液态成型设备及自动化》课程的学习有了显著的成效，激发了学生的学习潜力，学生对课程学习的满意度也有了明显的提高。学生学习成绩与以前相比也明显上升，学生高分数段人数明显上升，低分数段人数明显下降，学生平均成绩也有明显提高。通过基于OBE理念课程改革前、后学生成绩分布情况可以看出，改革前学生（2015级）的90 以上分数段人数占比约为5%，80～90分数段约占34%，低分数段人数占比多，其中70～80分数段占比最高，约为43%；而改革后的2016级学生的成绩有了显著的提高，90 以上分数段人数占比提高到约13%，高分数段人数占比显著增多，其中80～90分段占比最高，约为41%，低分数段人数占比明显下降。

4 结语

随着我国科学技术的迅速发展，“中国制造2025”发展战略的不断推进，对高等院校人才培养也提供新的要求。因此，《液态成型设备及自动化》课程的培养目标和教学内容也需与时俱进，不断改革创新，以适应时代发展对人才培养目标的需要。该文通过应用OBE创新教育理念对该课程进行了全面的改革，构建了新的课程教学目标，完善了教学内容和方式，改进了课程考核方式，提升了课程教学质量，使课程更加适应了该专业工程能力培养的新要求，为更好地向社会输送合格的材料成型及控制工程专业人才奠定了坚实基础。