基于OBE的“壓鑄模具設(shè)計”課程教學(xué)改革與實踐

夏露　張友壽　黃晉　龍威　周小平

摘要：基于成果導(dǎo)向教育（OBE）的產(chǎn)出導(dǎo)向、互教互學(xué)理念，明確學(xué)習(xí)成果，反向設(shè)計教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。建立集多媒體教學(xué)區(qū)、模具拆裝區(qū)、掛圖區(qū)于一體的開放式教學(xué)平臺，采用“問題導(dǎo)入式”、“理論教學(xué)與現(xiàn)場教學(xué)相結(jié)合”、“啟發(fā)討論式”等教學(xué)方法，增強課程教學(xué)吸引力，促進“邊緣學(xué)生”回歸課堂，提升學(xué)生分析問題、表達解決復(fù)雜問題的能力。

關(guān)鍵詞：成果導(dǎo)向教育；開放式教學(xué)平臺；壓鑄模具設(shè)計；教學(xué)改革與實踐

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）06-0100-03

一、OBE的理念要義

（一）OBE的理念

OBE是Outcome-Based Education的縮寫，中文意思是“成果導(dǎo)向教育”，又稱“產(chǎn)出導(dǎo)向教育”，是一種以產(chǎn)出導(dǎo)向、互教互學(xué)為基本特征的導(dǎo)出式教學(xué)方法[1]，融合了西方教育鼻祖蘇格拉底所提倡的“精神助產(chǎn)術(shù)”式的教育方法和中國教育先師孔子的啟發(fā)式教學(xué)，其教學(xué)設(shè)計遵循反向設(shè)計原則[2]。OBE的理念強調(diào)在教學(xué)過程中需要明確學(xué)生學(xué)習(xí)成果及其在實踐中的應(yīng)用，以及取得學(xué)習(xí)成果的途徑與方法，還需要對學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果進行評價、檢驗、反饋，并加以持續(xù)改進。

我國于2016年6月2日成為《華盛頓協(xié)議》第18個正式成員，標志著我國高等教育對外開放向前邁出了一大步，在各項事務(wù)中發(fā)揮更加積極主動的作用。從我國工程教育專業(yè)認證協(xié)會頒布的《工程教育認證標準》來看，充分體現(xiàn)了OBE理念在工程教育中的地位，強調(diào)工程教育專業(yè)要實施OBE教育模式。隨著工程教育專業(yè)認證工作大力推進和教學(xué)改革的不斷深入，OBE已成為工程教育的“靈魂”。

（二）OBE的理念在《壓鑄模具設(shè)計》教學(xué)設(shè)計上的體現(xiàn)

我校材料成型及控制工程專業(yè)是省級本科高校“專業(yè)綜合改革”試點項目，也是省級普通高等學(xué)校戰(zhàn)略性新興（支柱）產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計劃。《壓鑄模具設(shè)計》是本專業(yè)鑄造方向?qū)I(yè)核心課之一，理論教學(xué)40學(xué)時，課程設(shè)計2周。課程設(shè)計階段，學(xué)生需要根據(jù)提供的零件實物設(shè)計并畫出壓鑄模具裝配圖。近年來，筆者在組織實施《壓鑄模具設(shè)計》課程教學(xué)中，傳承人本教育理念，基于OBE成果導(dǎo)向教育，以“學(xué)生”為中心，通過企業(yè)調(diào)研、畢業(yè)生訪談、問卷調(diào)查、參考其他調(diào)查結(jié)果等，確定本課程的學(xué)習(xí)成果、學(xué)生今后可能從事的工作，以此來反向設(shè)計課程的教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。

二、基于OBE理念的教學(xué)改革

（一）構(gòu)建課程開放式教學(xué)平臺

基于OBE理念，設(shè)計構(gòu)建開放式教學(xué)平臺，該平臺由多媒體教學(xué)區(qū)、模具拆裝區(qū)、掛圖區(qū)組成。模具拆裝區(qū)配備了12套典型的壓鑄模具及其配套的鑄件若干。12套模具均為筆者根據(jù)教學(xué)需要設(shè)計，由學(xué)校合作企業(yè)加工制造出來。12套模具結(jié)構(gòu)特征如表1所示。

所加工的模具符合以下要求：

1.嚴格遵循壓鑄工藝要求及生產(chǎn)特點。

2.溢流槽、排氣槽、冷卻水道、吊裝孔、安裝槽等均按照實際生產(chǎn)需要加工出來。

掛圖區(qū)展示了12套模具規(guī)范的CAD裝配圖，供學(xué)生在分析掌握其結(jié)構(gòu)后，學(xué)習(xí)如何將實際生產(chǎn)中所需的工程圖表達出來，為后續(xù)的課程設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

多媒體教學(xué)區(qū)配有教師多媒體控制臺和30臺機位，每臺電腦里保存有與12套模具相匹配的壓鑄生產(chǎn)過程三維動畫，學(xué)生可以根據(jù)學(xué)習(xí)需要選擇觀看、暫停、退回等操作，還可以利用華鑄CAE教學(xué)軟件進行建模、壓鑄過程的模流分析，優(yōu)化澆注系統(tǒng)設(shè)計冷卻水道布置和型腔布局。

（二）改革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》要求創(chuàng)新教育教學(xué)方法，注重學(xué)思結(jié)合，并明確倡導(dǎo)啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)，幫助學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，其核心在于鼓勵教師運用靈活多樣的方法組織實施教學(xué)。美國高等協(xié)會一項調(diào)查顯示，95%的用人單位會優(yōu)先聘用那些能夠為企業(yè)做創(chuàng)新貢獻的學(xué)生；90%以上的用人單位認為，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、不斷學(xué)習(xí)的能力很重要；超過75%的用人單位希望大學(xué)培養(yǎng)的學(xué)生具有批判性思維、解決復(fù)雜問題的能力，書面表達、口語交流，以及應(yīng)用知識解決實際問題的能力。實踐是創(chuàng)造性應(yīng)用和發(fā)展理論的過程，是綜合能力形成的過程[3]，《壓鑄模具設(shè)計》應(yīng)用性極強，筆者基于OBE理念，立足理論與實踐相結(jié)合、自主學(xué)習(xí)與開放實踐相結(jié)合，積極進行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革。

首先基于成果導(dǎo)向，明確本課程教學(xué)內(nèi)容對學(xué)生達到畢業(yè)要求的貢獻有兩條：（1）應(yīng)用壓鑄模具設(shè)計專業(yè)知識，解決鑄造復(fù)雜工程問題。（2）通過課程學(xué)習(xí)，熟悉新工藝、新技術(shù)開發(fā)的基本流程，設(shè)計/開發(fā)鑄造復(fù)雜工程問題的工藝及技術(shù)解決方案，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識；然后針對這兩條畢業(yè)要求逐條確定與之相對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)原教材章節(jié)內(nèi)容以及成果產(chǎn)出需求，將本課程教學(xué)內(nèi)容分解為壓鑄件結(jié)構(gòu)及工藝分析、壓鑄機選用與校核、澆排溢系統(tǒng)設(shè)計、成型零部件設(shè)計、抽芯機構(gòu)和頂出機構(gòu)設(shè)計、冷卻系統(tǒng)設(shè)計、模架及其他結(jié)構(gòu)零件設(shè)計等七個模塊。

依據(jù)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置，按照模具結(jié)構(gòu)特征以項目形式導(dǎo)入，如模塊三“澆排溢系統(tǒng)設(shè)計”，導(dǎo)入項目分別為：（1）項目一、側(cè)澆口設(shè)計；（2）項目二、中心澆口設(shè)計——利用開模過程拉斷余料；（3）項目三、中心澆口設(shè)計——利用切刀自動切斷余料；教學(xué)過程中交替靈活采用“問題引入式”、“理論教學(xué)和現(xiàn)場教學(xué)相結(jié)合”、“討論啟發(fā)式”等教學(xué)方法。首先將學(xué)生自由分成若干組，給每組分發(fā)與模具配套的鑄件，運用“問題引入式”教學(xué)方法提出項目的目標——如何設(shè)計該鑄件的澆排溢系統(tǒng)，并以客戶的身份提出產(chǎn)品相關(guān)要求，由學(xué)生結(jié)合真實的產(chǎn)品討論、分析鑄件結(jié)構(gòu)特點，幫助學(xué)生掌握澆排溢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及在模具結(jié)構(gòu)中的表達方法，采用“理論教學(xué)和現(xiàn)場教學(xué)相結(jié)合”的教學(xué)方法，在多媒體教學(xué)區(qū)實施理論教學(xué)，教師利用多媒體講解壓鑄件澆排溢系統(tǒng)設(shè)計原則和設(shè)計計算方法；在模具拆裝區(qū)，結(jié)合真實模具進行現(xiàn)場教學(xué)，了解澆排溢系統(tǒng)形狀和結(jié)構(gòu)，掌握側(cè)澆口和中心澆口的特點及模具結(jié)構(gòu)特點，學(xué)生再測繪零件尺寸，設(shè)計計算澆排溢系統(tǒng)。在講授“成型零部件設(shè)計”模塊時，在學(xué)生分析模具基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)，找出模具設(shè)計的關(guān)鍵所在——由內(nèi)到外（由成型零件到結(jié)構(gòu)零件）逐步添加各零件，然后老師按照添加零件的順序講解相應(yīng)的模塊設(shè)計計算方法，學(xué)生完成相應(yīng)的設(shè)計與計算。最后學(xué)生對照掛圖區(qū)規(guī)范的裝配圖講解模具結(jié)構(gòu)和設(shè)計步驟，動手繪圖。在此過程中，通過組內(nèi)學(xué)生一起分析討論，組間相互評議，提升學(xué)生分析問題、表達解決復(fù)雜問題的能力。教學(xué)全過程中采用“啟發(fā)討論式”教學(xué)，目的在于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，例如在優(yōu)選成型方案時，先引導(dǎo)學(xué)生提出多種成型方案，通過討論、評價所提成型方案的優(yōu)劣，最終確定較優(yōu)方案，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。endprint

通過教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革，對于每一堂課，學(xué)生都明白要學(xué)什么、怎么學(xué)、學(xué)得怎么樣。由于本課程教學(xué)全部安排在教學(xué)平臺完成，學(xué)生還可以利用空余時間到平臺自主學(xué)習(xí)，繼續(xù)完成學(xué)習(xí)目標。

三、基于OBE理念的評價體系實踐

傳統(tǒng)教育側(cè)重于以考試成績來評價教學(xué)效果、衡量學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度。OBE教育既重視教育培養(yǎng)的過程，又重視能力的獲得與培養(yǎng)，落腳點在能力的養(yǎng)成上。對工程應(yīng)用類課程而言，更應(yīng)注重平時的學(xué)習(xí)過程和學(xué)生能力養(yǎng)成的實效。因此，教學(xué)實踐中需要改變原有的成績評價體系與方式。

在《壓鑄模具設(shè)計》課程學(xué)習(xí)的評價中，筆者采取了多元結(jié)合的考核評價方式，將評價要素分為理論考試、課堂表現(xiàn)、作業(yè)成績?nèi)齻€方面，各評價要素所占的比例分別為50%、15%、35%。其中，理論考試側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度，分析、表達復(fù)雜零件成型方案及模具結(jié)構(gòu)的能力；課堂表現(xiàn)包括課堂回答問題、模具講解及操作，成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計及現(xiàn)場三維和二維繪圖，側(cè)重于考查學(xué)生在多種教學(xué)方法實踐中“學(xué)、理、用、思、綜、悟”的能力，既考查學(xué)生對“死知識”（理論知識）的學(xué)習(xí)理解情況，又考查理論與實踐相結(jié)合的應(yīng)用能力，實踐中遇到問題的綜合分析、表達解決問題的能力，以及經(jīng)過操作后的領(lǐng)悟、升華效果；平時成績包括壓鑄模具設(shè)計綜合能力訓(xùn)練、成型零部件工作尺寸計算、現(xiàn)場模具拆裝及繪圖，主要考查學(xué)生觸類旁通、舉一反三的學(xué)習(xí)能力。

四、基于OBE理念的改革實踐效果

大學(xué)生的學(xué)習(xí)過程實質(zhì)上就是對所學(xué)專業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)在、未來的探求與認知過程，在這個過程中，“聽來的容易忘，看到的記不住，只有動手做才能學(xué)得會”，思維的“再生力”會使知識記憶保持更持久。

美國著名心理學(xué)家、教育家布盧姆將認知領(lǐng)域的目標分為識記、領(lǐng)會、運用、分析、綜合和評價六個層次，而傳統(tǒng)課堂教學(xué)只達到了前三個甚至前兩個層次。筆者利用開放式教學(xué)平臺進行教學(xué)方法的改革與實踐，主動落實“以學(xué)生為中心”的人本教育理念，在教師的主導(dǎo)下，讓學(xué)生成為知識記憶、綜合應(yīng)用、自主提升的主體，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、問題求解能力、團隊協(xié)作能力和批判性思維能力奠定了堅實基礎(chǔ)，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，特別是大大吸引了“邊緣學(xué)生”[4]回歸教學(xué)課堂，學(xué)習(xí)效果得到了較大改善，為課堂教學(xué)后的課程設(shè)計奠定了堅實基礎(chǔ)，“邊緣學(xué)生”的回歸也是本課程教學(xué)改革的效果體現(xiàn)。

成果導(dǎo)向教育相信每一個學(xué)生都是平等的，只是接受知識和轉(zhuǎn)移知識所需的時間不同，只要在時間上給予充分保證，相信學(xué)生都能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)習(xí)目標[5]，開放式教學(xué)平臺的建立，順應(yīng)了成果導(dǎo)向教育理念，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標提供了支持與保障。

從面向2013級的學(xué)生調(diào)查看，95%以上的學(xué)生認為“該課程學(xué)習(xí)過程愉快”、“本課程學(xué)習(xí)對后續(xù)的課程設(shè)計打下了較好的基礎(chǔ)”，90%的學(xué)生表示“本課程教學(xué)方法吸引自己主動參加課堂討論”、“課外樂意進平臺繼續(xù)學(xué)習(xí)”，90%的學(xué)生認為“該課程教學(xué)提升了學(xué)、用結(jié)合能力”。

五、結(jié)束語

OBE理念有機融合了成功教育、人本教育等多種理念于一體，核心就是以“學(xué)生為中心”。從相關(guān)專家的理論研究看，OBE理念在工程教育的實踐中強調(diào)質(zhì)與量的有機結(jié)合、目標與過程的相互包容，反映了多元方法和多種模式并重的發(fā)展趨勢。筆者基于OBE理念，以順應(yīng)發(fā)展趨勢的主動姿態(tài)，在《壓鑄模具設(shè)計》課程教學(xué)中組織實施了一定的教學(xué)改革與實踐，遠遠沒有達到完美無缺的程度，所以將繼續(xù)探尋更適合材料類卓越工程師培養(yǎng)的教學(xué)模式。

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