基于OBE理念的“UG(CAD/CAM)”教学改革探索

李德玲

(郑州城市职业学院 智能制造学院， 河南 郑州 452370)

一、引言

“UG(CAD/CAM)”是郑州城市职业学院针对机械类专业所开设的一门专业核心课，该课程具有鲜明的应用性和实践性。在以往的教学中，教师多以“讲授+演示”法授课，学生比葫芦画瓢，然后完成布置的作业，这样不利于学生创新能力的培养；在教学内容方面，授课过程中所使用的案例，多数之间并没有直接联系，这样不利于学生工程意识的培养；而在考核模式方面，单纯的以出勤率和期末成绩为最终评价，并不能客观反映学生的学习成果，这样不利于学生自主学习能力的培养。面对这些问题，担任UG课程的教师也做了很多工作来提高教学质量，但是在教学方法、教学内容、考核方式等方面还存在着诸多矛盾。体现在学生学完后不会融会贯通，遇到实际加工无法灵活运用所学知识，挫伤学生学习的积极性，致使全方位育人效果欠佳[1-3]。

为化解以往教学中的矛盾，达成优化教学内容，提升课堂的有效互动，激发学生的学习积极性，确保育人成效等目标，郑州城市职业学院引入了“以学生为中心，以成果为导向”的OBE教学理念。在理论上，OBE是以学生为本的哲学教育；在实践上，OBE是学生学习后获得什么能力和能够做什么的一种教学模式。本研究基于OBE理念，在制定课程目标、重构课程体系和教学内容、建立网络课堂、强化校内实训和增加校外实践、改革课堂考核方式五方面进行了改革探索，以适应新环境下的教学模式，满足多元化市场和社会事业发展的需求。

二、深度融合OBE理念，确定课程目标

通过对行业企业的最新动态分析与调研，学生的需求、校友的反馈、当前社会对人才的需求等分析，初步制定了“UG(CAD/CAM)”课程的教学目标，并对本专业毕业生的能力支撑进行了描述，如下表1所示。

表1 课程培养目标

本课程的培养目标是以学习成果为导向，反向设计、正向实施的过程，即由社会等需求来决定课程的培养目标，由培养目标决定毕业要求，再由毕业要求决定课程体系。因此，课程目标既是OBE的终点，也是OBE的起点[4]。根据“UG(CAD/CAM)”课程的培养目标，修订了本课程教学大纲，重新设计了教学环节，并编写了课程学习指南和教案。

三、重构课程体系，整合教学内容，精心设计教学环节

(一)打破课程之间的壁垒，重构课程体系

学习三维设计软件，学生的空间想象力和思维方式的培养是不可或缺的[5]。因此，在课程安排时将“机械制图”安排在第一学期，将“计算机辅助绘图”和“公差配合与技术测量”等先修课程安排在第二学期，培养学生“读图”“绘图”的能力，为第三学期“UG(CAD/CAM)”课程的学习打下基础。

以往郑州城市职业学院智能制造学院针对机械类专业学生开设了两门课，分别是“UG(CAD)”和“UG(CAM)”，“UG(CAD)”主要以常见机械零件的三维建模设计、装配、工程图、运动仿真等为主要授课内容，“UG(CAM)”是以常见机械零件的数控加工为主要授课内容。整合后将两门课合成为“UG(CAD/CAM)”一门课，优化了教学内容，并将理论、虚拟仿真、加工实践相结合，实现建模设计与数控加工的一体化。比如中国象棋的加工，首先利用CAD模块建立象棋的模型，然后利用CAM模块的平面铣工序加工出象棋上的字体。

(二)模块化教学，整合教学内容

“UG(CAD/CAM)”课程涉及到13个章节，内容较多，根据章节特点和内容的关联程度，将UG的特点、界面和基本操作合为模块一；草图、体素特征、扫描特征、成型特征操作与编辑为实体建模部分，合并为模块二；模块三为综合实战练习，在该模块中仅将学生进行结构性区分，程度好的学生进行成图大赛的真题训练，挑战更高难度，其余的学生进行趣味练习，如雨伞、玫瑰花等建模，强调个人进步，引导每位学生都是成功的学习者，从而达成目标；将装配建模的方法、装配图的生成与编辑、爆炸图的创建合并为模块四；三视图的创建、剖视图的创建、图纸的标注方法等为工程制图部分，合并为模块五；UG加工界面、加工环境、刀具选择、轨迹生成等为CAM功能，并为模块六。六个模块相互关联、层层递进，让学生的学习更具有逻辑性、连续性和系统性[6]。

(三)以学生为中心，精心设计教学环节

OBE是一种以学生为中心的教育模式，围绕着制定的培养目标，结合优化后的教学内容，将教学设计落实到每一堂课上，要求学生每一堂课都能获得具体的成果，且可测量、可评价。因此，对本门课的教学环节设计如下：

首先，在教学之前，教师在线上学习平台云班课上传学习资源，发布学习任务，设置课堂相应的测试/作业；然后，学生展开自主预习，注意总结学习时产生的问题，并将其反馈给教师；同时，教师要注意学生的学习效果反馈，以便在课堂上展开针对性的教学工作。

其次，课堂教学上，教师围绕学生的作业情况、学生完成课前学习任务时产生的问题进行师生互动，用工程中的真实案例开展针对性教学，及时化解学生的疑问，突破教学中的难点。

再次，课后进行实训实践、学科竞赛、线上趣味性提升练习等拓展学习。在实训实践的过程中，不仅提升了学生的知识、能力，更加有利于学生与人沟通、团队协作能力的培养。在学科竞赛中，尤其是对于一名工科生，每一个参赛作品不仅能够体现精益求精的工匠精神，更多地还具有一种跨学科的艺术审美，是理论知识、实践能力、思想价值的综合体现。而趣味性提升学习，更是激发了学习自主学习的兴趣，提升了学生自主创新的能力。

最后，深入挖掘“UG(CAD/CAM)”课程中的思政元素，并在教学过程中以“润物细无声”的方式体现出来。比如中国象棋的建模和数控加工，让学生感受到中国文化的博大精深，从而提升学生的文化自信；雨伞和玫瑰花的建模过程，更是提升了学生的艺术审美和人文素养；机用虎口钳的建模和装配，让学生更加清晰地感受到各机械零件之间的装配关系，非常利于学生职业素养和工程意识的培养。

四、开展网络课堂，建立“外延式”教学模式

利用蓝墨云班课建立网络课堂，让知识学习不仅局限于课堂，而是在时间和空间上向外延伸，为学生自主学习提供良好条件。课前，在平台“签到”考勤，并推送本节课相关问题，引导学生明确学习目标；课中，针对本节课的重点知识发出问题，让学生进行“讨论”或“抢答”或“头脑风暴”，教师针对学生提交的结果给出一定的经验值作为奖励，提高学生的参与度，让知识课堂变成问题课堂，让句号课堂变为问号课堂，从而提高学生学习的积极性；课后，引导学生完成作业和一些拓展性任务，并对学生今天的表现进行评价，作为课程考核的一部分，同时发布下节课学习资源，供学生预习。

五、强化校内实训，增加校外实践

在实训安排方面，首先，在第二学期针对机械专业学生安排一周的数控机床实训，为后续UG数控加工做铺垫；然后，在第三学期后半部分开展两周的UG实训，提升学生综合应用能力；最后，紧接着安排为期一周的3D打印实训，将前两周的建模通过3D打印机打印出实体,提升学生的实践能力和综合素质。

积极组织学生参加校外竞赛，激发学生自主学习兴趣，在第十三届“高校杯”成图大赛中，获得河南省团体二等奖，这些为学生后续的学习及相关工作都奠定了扎实基础。

学校采用“2+1”新型模式的人才培养，即学生学制三年，“2”是指学生第一学期-第四学期在学校达成课程学习目标，“1”是指学生在校企合作企业进行跟岗实践(第五学期)和顶岗实践(第六学期)。当然，后两个学期的实践与校内的四个学期不是划分开的，是一个层次递进、相互关联、系统性的整体。这一模式，不仅体现了理论知识与实践技能并重，更是提高了学生的职业素养、工程意识、就业竞争力，对以后步入社会工作打下良好基础，更是充分体现了OBE“以产出为导向”的教育理念。

六、改革课堂考核方式，多维度评价

为了让学生有更多的机会证明自己，提升自主学习意识，进而更加重视过程性学习。本研究基于OBE理念对“UG(CAD/CAM)”课程评价方式进行了改革，对原来单纯用出勤率和上机考试作为考核方法做出了调整，制定出多维度评价，方案如下：

(一)过程性评价为主，终结性评价为辅

总评成绩由过程性考核和终结性考核两部分组成，两者均按百分制计分，课程总评成绩=过程性考核60%+终结性考核40%。

(二)多维度过程性评价

过程性考核包括线上评价、线下评价、课外拓展三部分，其中线上评价的维度包括视频学习6%、非视频学习4%、签到5%、头脑风暴活动5%、作业/任务5%。以笔者所带班级某一学生的在线课堂评价数据统计为例，如图1所示。

图1 在线课堂评价数据统计

线下的评价维度包含有：出勤率5%、作业6%、课堂表现5%、课堂笔记3%、分组任务6%。

课外拓展部分包括学生的学科竞赛、实训实践情况、趣味性提升练习，也纳入平时成绩中去，占比分别是3%、5%、2%。

而终结性考核(40%)是上机操作的三维综合建模考题，以小组为单位，每组考题各不相同，但难度相当，由每组组长负责抽题，分组分时间段考试，避免多人一题而出现抄袭的现象。

七、结语

文章基于OBE理念对“UG(CAD/CAM)”课程进行了教学改革，改变了传统的知识灌输式教学，注重个性培养，因材施教，并以笔者所带的班级进行教学实践，学生感受到了学习的乐趣，效果良好。通过重构课程体系和教学内容，使教学内容层层递进又环环相扣，非常有利于学生工程意识的培养，让教师教的明白，学生学的明白；通过云班课网络平台的建立，丰富了教学资源，解决了学生学习差异性的问题，提升了学生的自主学习能力，增加了课堂的有效互动，让学生成了坐着的教师，教师成了站着的学生；通过校内外实践的强化，锻炼了学生的实践操作能力，培养了学生的自主学习能力和创新能力，对以后步入社会工作有很大益处；通过可测量的多维度考核评价方式，更客观地反映学生的学习达成度情况，让学生更加重视过程性学习，使每个学生都能达成自己的学习成果。本研究对机械类专业学生培养自主学习、创新能力、综合素质以及推进OBE理念在教学中的应用提供思路，具有良好的借鉴作用。