基于OBE理念的应用型本科数控技术与编程课程建设与实践

瞿志俊　温宏愿　王荣林　孙松丽

［摘 要］文章结合工程教育专业认证标准，以成果导向OBE（Outcome Based Education）教育理念为指导，同时围绕应用型本科人才培养定位，积极探索数控技术与编程课程建设改革，对课程教学内容建设、教学方式改革、考核评价改革、教学资源建设、教学团队建设等方面进行了改革探索。实践表明，该课程建设改革创新取得了显著的效果。

［关键词］OBE理念；应用型本科；数控技术与编程；课程建设

［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2022）09-0068-03

当前，绝大部分新建本科院校根据国家颁发的《教育部 国家发展改革委 财政部关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》（教发〔2015〕7号）文件精神，将“培养应用型本科人才”作为学校的办学定位。培养应用型本科人才的基点最终还是落到应用型课程建设上。数控技术与编程课程是机械类专业的一门重要的专业核心课程，是研究数控原理、数控加工工艺、数控加工编程与方法的一门课程，是现代机械、机电工程师必备的先进加工设备专业知识来源课程。本文结合工程教育专业认证标准、应用型本科人才培养定位情况，将OBE（Outcome Based Education）教育理念[1-3]引入课程建设中，从课程教学内容建设、教学方式改革、考核评价改革、教学资源建设、教学团队建设等方面进行了改革。

一、基于OBE理念反向设计课程教学内容

依据工程教育专业认证标准，坚持成果导向OBE教育理念，围绕“应用型本科”的学校定位、“培养应用型工程技术人才”的专业人才培养目标，以学生学习成果为起点反向设计数控技术与编程课程教学内容。数控技术与编程课程知识与技能不仅要能支撑起毕业要求指标点、后续专业课程学习、解决工程实际问题，而且要能够培养学生严谨、认真、负责的态度，突出“育人”宗旨。因此，课程的具体教学内容还需融入“课程思政”元素，培养学生树立辩证唯物主义的世界观，具备良好的社会责任感和科学精神，坚守职业道德，富有家国情怀，具有较强的团队协作能力。据此，课题组构建了“三模块一元素”的课程内容体系，如图1所示，便于在后续教学活动中精准施策。“三模块”是指数控系统、数控编程、数控实验三个模块；“一元素”是课程思政元素，将课程思政元素有机地融入课程教学内容的三个模块中，确保思想政治教育贯穿教育教学全过程。

（一）理论教学内容设计

课程的理论教学内容除了绪论，主要构建了两个模块：数控系统模块和数控编程模块。数控系统模块围绕数控系统进行全方位介绍，包括计算机数控装置、数控装置的轮廓控制原理、数控机床位置检测装置和数控机床伺服系统四章；数控编程模块围绕数控加工工艺、编程代码和编程方法进行系统化介绍，包括数控机床加工工艺、数控机床加工编程两章。两个模块的各章内容是根据专业学习产出、成果导向，逐步分解课程学习目标，明确各目标对毕业要求指标分解点的支撑度，反向设计课程教学的内容。同时，根据机床数控技术的发展实际和市场的需求，及时动态调整、补充，突出教学内容的应用性、先进性，教学内容反映技术发展的前沿动态，去掉陈旧的知识，将电主轴、直线电机等有关机床数控技术的新内容、新技术、新工艺引进课堂，有力地确保课程教学内容的先进性和适用性。

（二）实践教学内容设计

结合OBE教育理念和应用型本科人才培养定位，在理论基础知识讲清够用的基础上，课程组加强基本技能和专门知识的实践训练，注重实践教学环节，针对数控技术与编程课程多安排一些现场实践教学，将部分抽象的理论知识与实践相结合，增强学生的感性认识。 增加该课程的实验学时为1个学分（16个学时），同时增加了6个实验项目，分别为数控插补原理实验、数控机床演示实验、数控常用刀具种类认识、数控加工程序编制实验、数控机床加工实验、数控刀具半径补偿实验。其中利用实验软件仿真数控脉冲增量插补、数据采样插补、刀具半径补偿等，提高了学生的学习兴趣，让学生更容易理解插补的原理和刀具半径补偿原理；利用斯沃数控仿真软件模拟编程、模拟加工，激发了学生学习编程的兴趣，提高了学生的编程实践能力。在通过仿真软件学好数控编程后，对学生进行分组，充分利用实验室现有的设备，让学生在教师的指导下亲自操作加工零件，鼓励同学之间相互讨论，引导学生就不同的操作方法予以比较，收到了很好的效果。

（三）课程教学内容融入“课程思政”元素

落实立德树人根本任务的关键就是“课程思政”建设，因此要深入挖掘课程中蕴含的思想政治教育元素，有效地培养学生正确的“三观”。课程教学团队围绕数控技术与编程课程进行了“课程思政”元素的挖掘，从我国重大工程项目、行业典型代表人物等方面挖掘课程思政元素，有机融入数控系统、数控编程、数控实验三个模块课程教学内容中。在教学过程中，将思政元素以画龙点睛式、元素化合式、隐形渗透式等方法融入教学活动，通过榜样教育，依次达成认知认同、情感认同和行为认同，并以认知认同为起点，情感认同为支撑，行为认同为归宿，实现社会主义核心价值观内化于心、外化于行，在课程与课堂教学中“春风化雨、润物细无声”，实现了立德树人的根本任务。

二、教学方式改革

传统单一的课堂教学、单向的信息传递很难使学生对课程内容有系统、全面的认识。因此，课程组对教学方法进行改革，研究与不同教学内容相匹配的教学模式，采用全方位立体教学模式[4]；同时，依托现代信息技术开展教学活动，以期达到最佳的教学效果。

针对数控技术与编程理论知识教学，利用线上课堂、传统课堂、翻转课堂、雨课堂“四堂一体”的创新教学模式。线上课堂实现基础层次知识传授前移，如数控机床组成、数控机床分类、数控编程步骤、数控编程数学处理等内容，按知识点录制微视频并上线，发布课前学习任务清单，学生线上自学、自测，师生线上及时交流互动；通过线上自学、自测，教师能够准确及时地掌握学情，改进教学设计。传统课堂实现应用层次知识内化，在传统课堂内，通过翻转课堂总结与汇报线上学习成果，开展分组项目自评、互评等课内实践活动；对于知识重点、难点，如数控加工工艺、数控机床坐标系的确定方法、位置检测装置的应用等，引入工程案例，采用问题导向、任务驱动的教学方法，培养学生分析工程实际问题、解决工程问题的思维能力。借助雨课堂开展随堂签到、点名、测试，打破课堂沉默状态，激发课堂活力，让学生动起来。“四堂一体”的创新教学模式，不仅能够解决学生课堂走神、瞌睡、玩手机等问题，而且能大大改善教學效果，提高课程教学目标达成度。

三、考核评价改革

学生的课程学习考核评价是课程教学中的重要环节，需要建立合理、有效的考核评价机制。课程学习考核评价不仅要包括对学生的基础知识、基本技能进行评价，而且要包括对学生学习习惯、学习态度、合作精神、学习过程以及实践情况等的综合评价。改变闭卷考试的单一模式，灵活采用过程化、多角度、开放式等多样化的显现学生综合能力与素质的OBE 评价机制，促进学生综合能力的全面提高；通过全面考评及时掌握学生在课程层面的知识能力水平，形成信息反馈，突显学生在课程学习过程中的不足，帮助学生查漏补缺、持续改进。

课程教学团队基于OBE理念，突出形成性评价，设计了以能力为导向的“双维”考核评价体系：第一维，线上评价占20%，包括在线微视频及资料学习（10%）、在线自测（5%）、在线讨论（5%）；第二维，线下评价占80%，包括翻转课堂（10%）、课堂测试（20%）、出勤与课堂提问（5%）、课后作业（5%）、课程实验（10%）、期末测试（30%）。这实现了考核内容综合化、成绩评定过程化、多维化、多层化相结合的评定规则，达到了对学生学习投入度、知识点掌握度、能力实现度、课程目标达成度的综合评价。这种评定方式让学生“动”了起来，不仅提高了考核挑战度，而且学生的学习能力也得到了提高。

四、教学资源建设

课程教学资源建设是高效实施课程教学的重要支撑，数控技术与编程课程教学资源建设从线下资源建设和线上资源建设两个方面进行。

（一）线下资源建设

基于OBE教育理念和应用型本科人才培养定位，教学团队编写了《数控技术与编程》校本教材、《数控技术与编程实验指导书》校本实验教材、《数控技术与编程》习题集。其中《数控技术与编程》校本教材详细分析和阐述了数控技术与编程的最新原理和方法，从理论和工程案例两个方面介绍了现代数控技术与编程的相关内容；力求做到理论联系实际，保证技术的先进性；力求语言简练、质朴，避免概念堆积、术语罗列；力求讲清每一项技术是什么，应用该项技术能解决什么问题，论述深入浅出，图文并茂。《数控技术与编程》习题集包含了填空、选择、简答、计算、编程等多种题型，促进了学生对课堂教学内容的消化、吸收和巩固，能提高学生运用所学课程知识解决数控工程问题的能力。

（二）线上资源建设

依托超星平台建立了数控技术与编程在线课程，在线课程辅助线下课堂教学，支撑“四堂一体”创新教学模式中的线上课堂教学，同时便于学生课外复习，满足了学生自主学习个性化发展的需求，提高了课程教学质量和课程学习成绩。在线课程上建有多种专项模块，包括教学微视频、电子教材、PPT课件、任务点、在线测试题、模拟试卷、在线作业、交流讨论等。学生平时可利用电脑或手机随时在线学习、自测、进行师生线上交流互动等。

五、教学团队建设

建立一支优秀的课程教学团队是提高课程建设质量的必要条件。目前，我校拥有一支教学能力强、素质高的从事数控技术与编程课程教学的师资队伍，他们不仅从事课程教学工作而且还从事课程教学研究工作。教学团队中具有正高职称1人、副高职称3人、中级职称1人，都具有硕士学位，其中4人有企业工作经验，是“双师双能”型教师。OBE 教育理念更重视培养学生解决复杂工程问题的能力，灵活运用理论知识解决工程实践，注重全面培养学生的能力与素质。因此，教学团队成员不仅要有较高的理论知识水平，而且需要具备丰富的工程实践经验。教学团队所有成员为进一步提升自己的工程实践能力和技能水平，全面提高应用型人才培养质量，利用暑假时间到从事数控机床开发的企业进行实践锻炼，与企业进行技术合作，深度参与项目开发，团队成员的工程实践能力得到了明显的提高。为了提高课程教学水平，每学期教学团队都要组织数控技术与编程课程教学观摩活动，教师之间相互学习，以提高团队成员的课程教学水平。同时，学校还选派团队成员到其他院校进行调研，学习课程建设经验、教学经验和方法等。

六、结语

本文依据工程教育专业认证标准，基于OBE教育理念，围绕应用型本科的定位，积极探索数控技术与编程课程建设改革，对课程教学内容建设、教学方式改革、考核评价改革、教学资源建设、教学团队建设等方面进行了改革创新，取得了显著的效果。调研发现，学生反映课堂效果好，对课程兴趣更浓；改革后与改革前相比，课程的平均分、及格率均有所提高，与未实施改革的平行班相比，平均分及格率均有所提高。该课程建设项目的有效实施，提高了机械类应用型人才的培养质量。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J]. 中国高等教育，2014（17）：7-10.

[2] 刘献君.大学课程建设的发展趋势 [J].高等教育研究，2014（2）：62-69.

[3] 唐波，黄悦华，黄力，等. 基于OBE理念的专业课程建设研究[J].教育现代化，2018（9）：156-157，169.

[4] 于雷.“机床数控技术”课程建设与改革[J].中国电力教育，2009（1）：104-106.

［責任编辑：陈 明］