基于OBE教育理念的工程实训拓展训练课程体系建设

文利　郭静兰　吴艳臣　宋双柱

摘  要：工程教育专业认证对于高校本科毕业生的毕业要求不断提高，针对传统工程实训通识训练在培养学生工程应用能力、创新能力以及大工程意识等方面的一系列问题：教学内容和形式单一，教学时间设置不合理;教学知识点发散，缺少工程意识的培养;教学设计缺乏能激发学生创新能力的环节;课程体系构建中并没有包含能解决工程实际问题的实践训练课程。文章提出了基于OBE教育理念的工程实训拓展训练课程体系，给出了课程建设的目标、课程建设的方案、实施过程以及师资平台保障机制，对于各高校大学生毕业时培养目标的达成、工程实践能力的提高以及成功就业，具有一定的理论和实践价值。

关键词：OBE;工程实训;拓展训练;课程建设

中图分类号：G640     文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2021）16-0051-04

Abstract： Engineering education professional certification has continuously improved the graduation requirements for college graduates. It is aimed at a series of problems in the traditional engineering training and general education training in cultivating students' engineering application ability， innovation ability， and large-scale engineering awareness： the content and form of teach are single; the time setting of teaching is unreasonable; the teaching knowledge points diverge， and the training of engineering awareness is lacking; the teaching design lacks links that can stimulate students' innovative ability; the construction of the curriculum system does not include practical training courses that can solve practical engineering problems. This article proposes an engineering training and outreach training curriculum system based on the OBE educational concept， and gives the objectives of curriculum construction， curriculum construction plans， implementation processes， and teacher platform guarantee mechanisms. It is for the achievement of training goals and engineering practices for college students when they graduate. The improvement of abilities and successful employment has certain theoretical and practical value.

Keywords： Outcomes-based Education; engineering training; expansion training; curriculum construction

工程實训在培养学生掌握科学方法解决工程问题和强化实践动手能力方面起着重要作用，是培养具有创新能力的高素质工程技术人才的必要环节[1-2]。随着近几年工程教育专业认证的开展，需对工程实训在实践教学中的作用进行重新思考和定位[3]。针对传统工程实训在培养高校本科生工程能力、创新能力以及大工程意识等方面的诸多问题：如教学内容和形式单一，教学时间设置不合理;教学知识点发散，缺少工程意识的培养;教学设计缺乏能激发学生创新能力的环节;课程体系构建中并没有包含能解决工程实际问题的实践训练。本论文结合OBE教育理念，提出了工程实训拓展训练教学模式，构建了工程实训拓展训练课程体系，对于各高校大学生毕业时培养目标的达成、工程实践能力的提高以及成功就业，具有一定的理论和实践价值。

一、课程建设的目标

基于学习产出的教育模式（Outcomes-based Education，缩写为OBE）最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革。其理念的核心就是确认工科类专业毕业生通过本科学习满足行业对工程类人才培养的既定质量标准要求，是一种以学生学习为中心、以工业技能产出为导向，通过持续改进教学实践来提高学生培养质量，旨在为相关工程技术人才进入工业界从业提供预备教育质量保证的教育认证活动[4]。这一理念正与我们在工程教育专业认证背景下的工程实训教学目标不谋而合，因此，将OBE教育理念融入到工程实训教学的课程建设中，相信可以达到很好的教学效果。因此，我们构建了基于OBE教育理念的工程实训拓展训练课程。它是在本科生工程实训通识训练（车、铣、磨）的基础上，加入先进制造技术、特种加工技术等实训课程，结合OBE教育理念，以本科生全班进入分组实训的方式进行拓展训练，对于机械类专业学生，选择大学生工程训练综合能力竞赛“‘无碳小车的设计制造”为实践案例，把“无碳小车”的设计制造过程分解为各个问题模块，工程实训拓展训练以工程训练中心、实验室作为实训平台，以学生为中心，教师为辅助指导，产出为导向的方式进行，要求学生分析、解决各个模块中的问题并最终完成“无碳小车”的制造。在这一过程中，学生自主完成预先设置并选择与本专业相关的工程设计/制造案例，使学生完整掌握工业生产制造产品的整套流程及相关专业技术知识，将专业理论知识应用在工程实践中，提高了学生理论知识应用于实践来解决复杂工程问题的能力、学生的工程实践动手能力、创新能力及团队协作能力以及专业素养等，不同专业学生设定的工程实践案例难度不同，可以保证学生都能达到工程教育专业认证中对于毕业生的相关毕业要求。

二、课程建设的方案

工程训练中通识训练面对的主体为全校所有专业学生，实训后虽然掌握了一定的专业理论知识和实践经验，但这些知识是比较发散的，在解决实际工程问题时不能很好地结合运用，原因是实训过程中各工种的知识点是单一讲授的，忽略了各工种之间的联系与协同，这样的实训形式使高校本科生毕业后不能满足相关行业对人才培养的既定质量标准要求。工程实训拓展训练课程是在通识训练基础上而进行的拓展，在OBE教育体系中强调作为教育者也就是指导教师必须对学生毕业时应达到的能力及水平有着清楚的构想，然后寻求设计适宜的教育结构来保证学生达到这些预期目标[5-6]。通过分析工程教育专业认证对本科生专业的毕业要求，制定了课程的建设方案，图1所示为拓展训练的课程类别。

拓展训练的课程类别主要包括数控铣削拓展训练、数控车削拓展训练、数控电火花线切割拓展训练、SLS拓展训练以及电机电工工艺训练五个工种。根据工程教育专业认证对不同专业学生的毕业要求不同，可以将学生分成四大类：机械类、近机械类、非机械类以及文史类。不同类型的学生课程内容设置以及课程形式会有所不同，这里我们主要针对机械类专业进行课程建设的研究。课程的理论授课为12学时，学生实践授课为68学时。

理论授课主要包括安全教育（1学时）;知识点导入、机械设计制造基础知识，这里将五个工种的知识进行协同性讲授（11学时），如介绍各工种机床型号、结构组成、常用刀具、加工所用工具材料、夹具及装夹、工具、量具以及讲授各类机床适用于加工什么类型的零件等问题，这部分学生主要通过理解、记忆来学习，结合生活实际进行讲授。

实践授课内容主要分为：

1. 机床的操作、机床相关软件的使用方法（4学时）;加工工艺编程与模拟（4学时）;文件编制流程（4学时），其中包括生产作业指导书、工艺卡以及工序卡;安全技术、环境保护与成本分析（4学时）等知识。

2. 学生自主完成“无碳小车”工程案例的各个模块，最后加工、装配、调试出合格的“无碳小车”产品（52学时）。

实践授课这两部分内容，学生主要通过学思结合、归纳总结、学用结合的方法来进行学习，同时各模块与生产实际联系密切。

三、课程实施的过程

该课程采用线下教学的教学模式，采用案例教学法与模块教学法相结合进行教学，教学过程分为以下七个阶段：

（一）课前预习

学生将通识课程内化于心，教师为学生讲授拓展训练（先进制造技术、特种加工技术、工程概论）理论知识，为顺利进入拓展训练课程实践学习打下扎实理论基础。

（二）课中讲解

指导教师讲解各工种机床的加工操作流程，演示模拟软件的使用方法，学生通过实际动手操作机床，编制加工代码，装夹零件等操作来掌握加工制造整个过程，了解掌握机械加工相关知识。

（三）学生分组

学生采用合作学习的方法，分组方案有两个。一是按照学号的顺序分组法，这样分组方便，便于老师指导，但可能学生参与度不高，影响训练效果;二是根据学生特长和兴趣爱好进行自愿分组，自愿分组后学生之间分工比较明确，参与互动程度较高。每组要求3～5人，每班10组左右。

（四）工程模块分解

教师采用问题导向的方法，将无碳小车设计制造的工程案例分解为：问题分析模块、机械设计知识模块、机械制造模块、创新设计知识模块。图2所示为案例各模块及内容。

（五）工程模块选择

指导教师采用任务驱动法将模块下发到每组学生中，由于“无碳小车”的设计制造过程是一个整体，需要选择1～2名综合能力较强的学生进行组与组之间的协调配合，同时他们也要参与到某个任务模块中，最后便于各工程模块的融合。

（六）工程模块融合

各组学生将所有模塊进行融合，汇集成一个完整的工程案例，通过集中研讨的形式归纳总结遇到的实际问题并给出解决方案，完成“无碳小车”的加工、制造、装配以及调试。最后对我们的实训场地、工装夹具、机床等进行清扫清洁，在实践授课这一过程中，学生的理论知识、学用相结合的能力、创新能力以及合作共赢意识充分得到提升，真正达到了以学生为中心，引导学生“自主式、讨论式”学习的目的。

（七）指导教师点评

在第五阶段和第六阶段进行时，指导教师主要起引导的作用。实训结束后，需要点评每组学生各阶段的完成情况以及面对问题时的解决方法、合作协调、创新思维等内容，通过老师点评，学生能够更清楚自己获得知识的程度，以便在下一个阶段的学习更有目的性。

四、课程成绩的评价

工程实训课程与理论教学课程的区别在于工程实训课程更注重于学生在实训过程中学到了多少，提升了多大的能力，其中很大一部分知识或者能力是不能在试卷上体现出来的，因此，过程性考核是检验学生学习效果和给出实训总成绩的一个重要指标。在OBE教育理念中，学生课程的评价标准应该注重对学生学习的预期，在基础内容的要求上制定具有一定挑战性、激发学生创新性的可执行标准，鼓励学生进行深度学习。成绩评价体系要区别学生的不同专业以及相同专业不同个体之间的差异性，应该制定出不同的评价标准。机械类专业学生的拓展训练相对于其它专业，评分标准应当高一些，文史类专业的应该低一些，即要保证每一位同学都有机会完成相应的学习成果预期。课程成绩的评价由过程评价和结果评价两部分构成。

过程评价应包括学生分组评价、安全操作规范评价、学用结合评价等方面：其中分组评价可以考察学生对自己及他人能力的认知，自己的短板与他们的长处应该是互相补充的关系，这样的分组对于实训的完成来说具有很大的优势，分数相应的应该高一些;安全操作规范评价可以考察学生对实训安全的认知，在工业“7S”标准中，安全是核心，学生在实训过程中对于安全要警钟长鸣，工程实训是本科生获得操作技能的一个重要的训练课程，因此，对于操作技能的考核是过程评价中的重要部分;学用结合评价是判断实训学生在工程实际中应用理论知识的程度以及在应用过程中可以进行理论知识的强化巩固，是对学生培养综合能力的一项评价指标。

結果评价是对学生实训最后上交的图纸、报告以及产品给出成绩，是对学习成果的综合评价。学习成果应包括：方案设计、加工工艺文件、加工精度检测报告、加工程序代码以及产品的创新点等。

基于OBE教育理念的工程实训拓展训练课程成绩的评价应更加注重课程的过程性考核，即学生综合能力的培养，结果评价占的权重应相对较小一些，这样可以帮助学生学习兴趣的养成，激发学生学习的潜力。过程评价和结果评价的权重分别设定为70%和30%，计算后最终得到学生的总体成绩。过程评价与结果评价相结合的方式，可以全面评价学生对理论知识的掌握情况，操作技能的掌握，提升分析、解决工程问题的能力以及创新、合作能力等综合能力。

五、课程反馈机制

过程评价与结果评价相结合，提升了学生自主学习、相互合作、分析问题、解决问题的能力，同时，学生的专业水平，学习的深度和广度不断增加。课程评价机制建立后，将评价的结果与学生的知识、能力相对应，建立课程反馈机制，指导教师分析学生总成绩（评价结果）与教学目标（知识、能力）之间的差距以及达成情况，不断调整教学计划、持续改进教学内容、教学方法以及教学实施过程，不断提高本科生工程实训教学质量，最终使学生学习成果达到极大值，即达到工程教育专业认证中对高校本科毕业生的相关要求，培养更高水平的工程技术人才。

课程反馈机制中过程评价应包括对学生理论知识应用于实践的能力，分析问题、解决问题能力、实践操作能力的反馈;结果评价应该对学生设计能力、计算能力、表达能力、文字撰写能力、相互协作配合、创新能力以及大工程意识的反馈。同时，将反馈回来的相应能力进行综合分析，最后获得学生的综合能力值，为调整教学计划、教学内容等教学实施过程作提供有效依据。

六、师资建设以及平台保障

（一）师资建设

指导教师的知识水平和工业技能程度的高低直接影响课程的教学效果。基于OBE教育理念的工程实训拓展训练课程对指导教师的专业理论知识水平，工程技术能力具有很高的要求。

1. 所谓“名师出高徒”，应该让有企业工作经验、理论知识丰富的教师参与到课程建设中，这对于合理选择工程实践案例起着重要作用。虽然青年教师对理论知识掌握得很好，但缺乏相关理论的工程实践经验，通过实践经验丰富的教师与青年教师协同配合，可以起到很好的教学效果。

2. 可以通过聘请相关企业的工业技术人员担任“企业导师”对学生进行拓展训练指导。

3. 鼓励青年教师参与到相关企业产品的设计生产过程中，提升指导教师本身的综合实践能力和知识水平，为课程建设提供强大的师资保障。

（二）平台保障

为了保障拓展训练课程的顺利开展，最终取得良好的教学效果，本课程实训时应该具有的平台保障包括：

1. 具有一定规模的实训场地，保证学生组与组之间在进行工程模块分解与融合时信息传送迅速，沟通方便，使学生真正进入到一种工业生产的状态中。

2. 实训设备应包括：传统机床（车、铣、磨），数控加工机床（车削、铣削），特种加工机床（慢走丝线切割、快速成形）等专用设备以及计算机等硬件设备，保证学生在实践授课环节能够完成“无碳小车”相关零件的生产制造，同时要求设备类型是与我们的工业生产相一致的，才能保证学生真正了解掌握工业生产机床的使用以及相关工业技术知识。

七、结束语

随着工程教育专业认证的开展，工程训练课程把“以学生学习为中心，以工业技能产出为导向”作为教学改革的目标已经势在必行。工程实训拓展训练课程在培养学生综合运用基础知识和专业理论知识、培养工程实践能力来解决复杂工程问题方面具有积极作用。基于OBE教育理念的拓展训练课程通过各实训工种之间的协同性授课，将工程实训案例分解成各工程模块进行实训，最后融合成完整产品的一个过程教学方案，本课程体系对于高校本科生毕业培养目标的达成、工程应用能力和创新能力的培养效果显著。

参考文献：

[1]常云鹤，冯红霞，马立志，等。工程教育认证背景下“食品工程原理”课程问题导向教学法的应用[J].农产品加工，2019（23）：113-115.

[2]郑红伟，马玉琼，张慧博，等.建设工程训练课程体系助力工程教育专业认证[J].实验技术与管理，2018，35（1）：214-217.

[3]代春吉，刘宁，龚国利，等.工程教育专业认证背景下生物工程专业人才培养模式的改革与探索[J].教育教学论坛，2019（12）：67-68.

[4]卢静，刘付军.国外高等工程教育工程实践训练启示[J].河南工程学院学报，2009（4）：64-66.

[5]樊一阳，易静怡.《华盛顿协议》对我国高等工程教育的启示[J].中国高教研究，2014（8）：45-49.

[6]林健.“卓越工程师教育培养计划”质量要求与工程教育认证[J].高等工程教育研究，2013（6）：49-61.