基于OBE 理念的《机械制造技术》课程三位一体融合教改研究与实践

摘要：随着现代制造业的快速发展，高校《机械制造技术》课程的教学模式面临新的挑战。研究基于OBE 理念，探讨了课堂教学、工程实训、课程设计三个模块的一体化教学改革，通过明确教学目标、优化教学内容、强化实践教学以及创新课程设计，构建了以学生为中心的教学体系。最后，对改革效果进行了评估与反思，结果显示这一教学模式对于提升教学质量具有较好的实践价值。

关键词：OBE ；机械制造技术；教学改革；工程实训；课程设计

中图分类号：G712 文献标识码：A

0 引言

《机械制造技术》课程是高校机械类专业一门重要的专业基础课，具有综合性高和实践性强的特点，对教学工作的要求相对较高。特别是在工业4.0 的时代背景下，各种先进制造技术应运而生，制造行业对人才的需求发生了深刻变化，传统以传授知识为主的教学模式已难以满足现代工业对人才的要求。

为适应现代制造业发展和专业技术人才培养的需求，近年来很多高校针对这一变化对教学模式进行了有益的探索和实践。长春理工大学张树仁等[1] 建立了“以金属切削理论为基础，以机械制造工艺为主线，传统制造技术与现代制造技术相结合”的教学内容体系；扬州大学吴闯等[2] 提出在新工科背景下线下线上相结合采用多元化教学；北京石油化工学院李峰等[3] 利用现代机加工生产车间作为第二课堂，以典型产品的加工工艺为案例，使学生在真实工程环境下学习等，都取得了较好的效果。

在上述研究基础上， 本院教学团队基于成果导向教育（Outcome-Based Education，OBE）理念，着眼于学生的实际学习成效和职业发展需要，对《机械制造技术》课程的教学模式进行改革，使学生能够更好的理解与掌握理论知识，提高学生的实践能力、创新能力和解决实际工程问题的能力。

1 OBE 理念及其在《机械制造技术》教学中的应用

OBE 理念是由美国学者斯派蒂提出，是一种以学生的学习成果为导向的教育理念，它强调教学应以学生为中心，关注学生的学习成果和未来发展[4]。在教学过程中，教学目标聚焦于学生毕业之后所应该具备的能力，教学内容围绕学生能力培养，教学资源支撑学生学习结果的达成，而教学评价对象则是学生的学习效果，指向学生的未来职业发展。在前期的探索和实践中，OBE 教育模式展现了对社会化需求人才培养的有效性和实用性，因此这一理念也逐渐成为影响高校教学改革和发展的重要思想。

在《机械制造技术》传统教学过程中，存在重理论轻实践，而且很多理论未及时更新；注重知识的学习，忽视创新能力的培养；各知识点和各专业模块间相对孤立，缺乏相互间的融会贯通综合应用等问题，以致于学生毕业走上工作岗位后，缺少解决实际工程问题的能力，无法适应企业的工作要求。针对上述问题，教学团队应用OBE 理念，结合制造业实际工程需要和人才培养方案明确学生的学习目标，以典型零件的加工工艺为主线融合课堂教学、工程实训和课程设计三个专业模块，反向设计符合学生需求的教学内容和教学方法，确保学生能够达到预期的学习成果。

从总体课程教学改革的思路可以看出（图1），OBE 理念在《机械制造技术》中的应用，主要基于其明确的教学目标、提高教学的针对性、促进理论与实践的结合和建立多元的评价体系等方面。

（1）OBE 理念强调从学习成果出发，有助于教师清晰地认识到课程的教学目标是什么，即学生完成课程后应该具备哪些能力和素质。课程明确的教学目标可以更好地满足行业对工程技术人才的需求，做到有的放矢，避免和减少课程教学与实际需求不相符的问题。

（2）在教学过程中针对性地设计教学内容，并采取多种教学法和典型案例将各教学环节的内容有机串联起来。这不仅解决了传统教学模式单一的问题，同时更加适应学生个性化的需求，帮助学生建立系统的知识框架。

（3）通过工程实训、课程设计等实践环节，让学生在实践中掌握机械制造技术，锻炼实际操作能力。这种理实结合的教学方式有利于解决传统教学模式理论与实践脱节的问题，从而提高学生的综合素质。

（4）依据OBE 理念建立多元的评价体系，以全面评估学生的学习成果。这不仅解决传统教学模式中常规考核方式带来的片面性，更能够准确地反映学生的学习成果，并且通过教学结果建立起正向反馈机制对教学模式持续改进。

2 三位一体融合教学改革的设计与实施

2.1 明确教学目标

OBE 理念强调以学生的学习成果为导向，因此在制定机械类专业人才培养方案时，将满足社会需求和行业发展作为出发点，确定相应培养目标：既要掌握机械设计、制造、自动化控制等领域基本理论、专业知识，更要具备较强的学习能力、实践能力和创新精神的高素质应用型人才。《机械制造技术》作为机械类专业的核心课程，其教学目标应依据专业培养方案来确定，主要涵盖了专业知识、实践技能和综合素养三个方面。

（1）在专业知识方面，学生应掌握机械制造技术的基本理论、工艺方法和加工设备。主要包括：金属切削过程及其基本规律；主要机械加工方法和特点；机床、刀具和夹具的结构原理和应用；以及机械加工精度及表面质量的基本概念和控制方法等。

（2）在实践技能方面，学生应具备机械制造领域的实践操作能力和问题解决能力。具体来说，应能够熟练掌握机械加工设备（如车床、铣床等）的操作和维护；数控编程与加工技术；夹具的设计；机械加工工艺设计；以及解决机械制造过程中的常见问题。

（3）在综合素养方面，重点培养学生对机械制造技术的兴趣和热爱，树立严谨的工作态度和责任感，鼓励学生独立思考、勇于创新，提升团队协作和沟通交流能力。

2.2 优化教学内容

在明确教学目标的前提下，围绕学生的学习成果进行课程的教学内容设计。首先，根据行业发展和企业需求，对课程内容进行了更新和拓展。例如，增加了数控加工工艺规程设计、现代机床典型结构等当下主流的制造技术，以及精密加工、微细加工等先进制造技术的内容，确保学生学到知识和技能具有实用性和前瞻性。同时，引入了跨学科的内容，例如智能制造与人工智能、物联网和工业大数据的概念，拓宽了学生的知识视野[5]。

另外，强化理论与实践的结合，通过典型零件的加工工艺将课堂教学、工程实训、课程设计三个环节的教学内容融会贯通，以改变原来实践环节缺失和各教学环节孤立的情况。例如，以车床输出轴这一轴杆类零件作为案例，通过工程实训完成零件的制作，加深对车床、铣床等金属切削机床的结构、原理和操作，外圆面、平面和键槽等表面的加工方法，切削条件的合理选择，工件的定位夹紧这些理论知识的理解和应用，并且通过课程设计掌握轴杆类零件工艺规程编制和专用夹具设计的方法，熟悉在真实工程环境下如何综合运用专业知识解决实际问题。

2.3 强化实践教学

实践教学是提高学生实践能力和创新能力的重要途径，而且《机械制造技术》本身就是一门实践性很强的课程，如果没有足够的实践经历，很难对金属切削理论和机械制造工艺等知识有准确的理解和把握[6]，因此我们增加了工程实训和课程设计等教学环节的比重，总实践课时占比达42.9%（表1）。

在《机械制造技术》实际教学中，注重实践教学的设计和实施，建立了以工程实训为主，实验室教学、校外实习和学科竞赛相结合的实践教学体系。教学团队配备了机械制造技术实训室、特种加工实验室、数控加工生产线等教学资源，为学生提供了充足的实践场地和设施；与玉柴、南南铝和中国重汽等大型制造企业建立实践实习合作，使学生能够深入生产一线进行学习和锻炼；鼓励学生参与科研项目和竞赛活动，多次在全国大学生工程训练综合能力竞赛、全国大学生金相技能大赛等学科竞赛中获得佳绩。

在工程实训中，主要设计了金属切削加工认知、阶梯轴零件制作、盘套类工艺规程设计以及智能产线运作等内容，在提升学生机加工操作实践能力基础上，将机床结构原理和切削参数选择等课堂教学内容和工艺过程卡片编制等课程设计内容衔接起来，达到相互融合促进的效果，使学生清楚所学知识用到哪里、怎么用，对课程学习有了整体的认识和把握。

2.4 创新课程设计

课程设计是在《机械制造技术》课堂学习和工程实训之后的综合性实践教学环节。通过课程设计，学生能够综合运用所学基本理论以及在工程实训中学到的实践知识进行工艺及夹具结构设计的训练，掌握并运用机械制造过程中的加工方法、加工装备等基本知识，提高分析和解决实际工程问题的能力[7]。

教学结合机床典型零件的实际生产场景制定课程设计任务，完成相应机械加工工艺规程设计和专用夹具的设计，具体包括完成毛坯、工件和夹具的三维模型和工程图，以及工艺文件和设计说明书等，任务涉及机械设计、工程材料和工程制图等多门前序专业课程，拓宽了学生对知识的综合应用。同时，在教学过程中，改变常规教学方式采用项目教学法，将班级学生划分为5 个组，分别完成轴杆类、轮盘类、支架类、支座类和厢体类零件的工艺设计，主要通过自主学习、分组研讨的形式开展课程设计，最终以汇报答辩的形式进行评价，以此提升学生的团队协作和沟通交流能力。另外，在专用夹具的设计中，根据不同的加工方法、加工表面以及装夹方式，采取启发式教学让学生通过发散思维进行结构创新设计。

3 教学改革效果评估与反思

OBE 理念强调教学过程的持续改进和反馈机制，为了评估教学改革的效果，采用了多种评价方式和手段。首先，对学生理论知识的掌握情况，在日常教学中利用学习通APP 布置作业等进行检验，通过期考笔试的形式进行了测试和评价，在试卷命题时侧重于应用能力题型的占比。其次，对学生的实践能力和创新能力进行了考核和评估，根据制作工件的质量和效率以及实验报告完成情况对工程实践环节进行评价，通过产品三维模型、设计说明书和答辩情况等综合评定的方式对课程设计环节进行考核。最后，通过学生的教学反馈和问卷调查、听课教学测评系统等渠道收集了学生和教师对教学改革的反馈和建议。

通过评估发现，教学改革取得了较好的效果（图2）。学生对机械制造技术知识的掌握程度和实践能力得到了提高，相应创新能力和团队协作能力也得到了有效培养，学生和教师对教学改革的满意度较高。然而，教学改革中仍存在一些问题和不足。例如，部分学生对实践教学的参与度不高，专业基础的参差不齐影响了学习进度和效果，课程设计任务的适用性有待进一步提高等。针对这些问题和不足，在后续教学过程中我们将制定相应的措施持续改进完善，不断提升课程的教学质量。

4 结束语

研究基于OBE 理念，对《机械制造技术》课程的课堂教学、工程实训、课程设计进行了三位一体的融合教学改革。通过明确教学目标、优化教学内容、强化实践教学和创新课程设计等措施，有效提高了教学质量和学生的学习效果。实践表明，该教学模式能够提高学生的实践能力和创新能力，为学生未来的职业发展打下坚实的基础。未来，我们将继续深化教学改革实践，探索更加适合现代教育需求的教学模式和方法，为培养高素质的机械制造技术人才而努力。

【参考文献】

[1] 张树仁， 刘薇娜.“机械制造技术基础”课程教学方法的探索与实践[J].中国大学教学，2012，（10）：65-66+32.

[2] 吴闯， 崔慧丽， 张善文.“ 新工科” 背景下高校工科专业课程思政实践路径探析—— 以《机械制造技术》课程为例[J]. 塑料工业，2023，51（08）：171-172.

[3] 李峰， 吴波， 曹建树， 等. 基于真实工程环境下的“机械制造技术基础”实践教学改革[J]. 实验室研究与探索，2012，31（08）：323-325+370.

[4] 张男星， 张炼， 王新凤， 等. 理解OBE： 起源、核心与实践边界——兼议专业教育的范式转变[J]. 高等工程教育研究，2020，（03）：109-115.

[5] 刘英. 机械制造技术基础[M]. 第3 版. 北京： 机械工业出版社， 2018.

[6] 邵强. 工程训练指导书[M]. 大连： 大连理工大学出版社， 2020.

[7] 万宏强. 机械制造技术课程设计[M]. 北京： 机械工业出版社， 2020.

作者简介：

王彦岗，硕士，高级工程师，研究方向为专用汽车的开发与应用。