基于OBE教育理念的《液態成型設備及自動化》課程教學改革

龍文元

（南昌航空大學 航空制造工程學院，江西南昌 330063）

成果導向教育理念（Out-come based education 以下簡稱OBE）源于20 世紀80年代北美的基礎教育改革運動[1]。我國對成果導向教育的研究大多局限于對其理念的認知和單純的課程改革中[2-4]。如王貴成等則從理論基石、發展歷程、表現形式等方面對成果導向教育理論進行了分析，認為成果導向教育的理論基石是社會發展的可判斷性和人類潛能的可論證性，并將成果導向中的成果定義為對應屆畢業生的期望[5]。李志義在教育部“工程科技人才培養研究”項目中引入了成果導向教育，對成果導向教育進行了深入研究和透徹剖析，并將其運用到教學改革實踐中[6]。

設備、合金、工藝是材料成型及控制工程專業最重要、最基礎的學科知識，目前已經列入國家教學指導委員會頒發的材料成型及控制工程專業指導性培養方案的主干課程中[7]。《液態成型設備及自動化》是南昌航空大學材料成型及控制工程專業液態成型及模具方向的重要課程。該校材料成型及控制工程專業本科教育課程注重學生工程能力的培養，倡導以學生為中心，以學生學習成果為導向的教育理念。針對目前面臨的新形勢、新情況、新標準，對《液態成型設備及自動化》課程進行了基于OBE理念指導的教學改革和建設，以期進一步提升教學質量，滿足鑄造行業對人才的需求。

1 目前《液態成型設備及自動化》課程教學中存在的問題

近年來成型設備機械化、自動化和智能化水平不斷提高，對畢業生的知識要求也相應提高。同時，還需適應新時代發展和國家“中國制造2025”的發展戰略目標的需要。然而，目前《液態成型設備及自動化》的課程內容和教學方式還難以滿足時代發展的需要，存在以下不足之處。

1.1 教材內容更新慢

隨著中國進入了新時代，機械裝備性能，質量和效益要求也日益提高，對鑄件品質和環境影響的高標準要求也日益提高，一些新的成型新技術、新工藝、新材料和新設備等也不斷涌現。而現有液態成型設備及自動化教材更新的速度遠遠跟不上技術發展，內容相對陳舊，難以滿足“中國制造2025”發展戰略所要求的鑄造企業必須走智能、綠色、環保道路的需要。例如，隨著國家對環保要求越來越高，傳統用于鑄鐵生產的沖天爐熔煉技術，由于會產生大量的廢氣、廢渣等污染物而逐步淘汰，由更環保節能的感應爐熔煉技術替代。但是目前在教材上鑄鐵生產還主要介紹沖天爐熔煉設備。

1.2 授課方式存在缺陷

各種液態成型設備的理論基礎差異大，邏輯聯系少，內容抽象而枯燥無味。傳統授課方式以教師為核心，強調的是“教師教什么”，在課堂上，學生缺乏主動性，單純接受填鴨式教育，使學生感到枯燥無味，缺少學習的熱情和積極性。這樣不僅嚴重妨礙了學生對有關知識的學習掌握，難以達到教學目的要求，而且更不用說通過課堂教學去加強對學生觀察問題，分析問題及解決問題能力的培養，在一定程度上勢必對人才培養的質量產生不良的影響。

1.3 考核評價機制單一

傳統的專業課程總評成績由平時、期終考試兩部分成績構成，平時成績一般占30%或40%，主要包括學生上課考勤、課堂問答、課后作業等方面。期終考試采用傳統的閉（開）卷考試和考查兩種形式，考核內容主要包括課程大綱要求的專業知識與技能，占總評成績的70%或60%。這種只依據平時和期終考試成績來評定學習效果和學生能力的考核評價模式，形式單一，考核內容固化，不利于學生綜合素質的提高和潛能的挖掘。同時該評價機制只強調考核結果，分數就成了關注重點，忽略了學生的基本素質和技能水平同時提升的最終培養目標；并且考核基本上都是在期末進行，對考核結果缺乏及時反饋和溝通，既不利于提高學生階段性的學習興趣，也達不到及時發現、分析和解決問題的效果。

2 基于OBE教育理念的 《液態成型設備及自動化》課程建設

2.1 基于OBE理念的課程目標

在基于OBE教育理念的培養體系中，畢業要求的指標點應該有相對應的課程來支撐，每個指標點都必須有課程進行覆蓋，通過課程的教學目標和內容及教學實施等來支撐該條畢業要求指標點。基于OBE教育理念，以工程教育專業認證的相關理念、培養大綱和具體畢業要求指標為指導，重新構建了《液態成型設備及自動化》課程教學目標（見表1）。

課程目標1： 深刻理解鑄造車間主要機械設備的基本原理工作性能、特點、自動控制和應用范圍，具備從事鑄造車間生產線及其自動化設計的能力（支撐畢業要求指標點1～4）。

課程目標2： 掌握鑄造車間生產線所用主要設備的工作原理、結構特點、自動控制及其使用性能，具備從事鑄造專業有關技術工作的基本素質及分析和解決生產線設備問題的能力（支撐畢業要求指標點2～1）。

課程目標3： 能夠掌握和合理評價鑄造車間建筑位置、工作制度以及鑄造車間生產線所用主要設備運行過程中對環境、健康和安全等方面的影響（支撐畢業要求指標點6～2）。

課程目標4： 能夠充分了解鑄造車間生產機械化及其自動化、鑄造環保設備的新工藝和新技術，理解和評價鑄造車間生產過程設備運行對環境、社會可持續發展的影響（支撐畢業要求指標點7～1）。

課程目標5： 能夠綜合運用鑄造車間生產機械化及其自動化的專業知識，通過團隊合作解決復雜實際問題（支撐畢業要求指標點9～2 和10～1）。

2.2 教學內容及方法

《液態成型設備及自動化》 具有知識覆蓋面廣、抽象而枯燥無味、實踐應用性強等特點。在教學過程中，教師發揮積極主動作用，分析教材框架內容，增加最新研究成果教學，將該領域前沿知識和新的成型技術與課堂教學相結合，使學生在掌握液態成型設備及自動化的基本原理、工作特性與設計選型的基礎上，了解該課程研究的現狀和熱點。近年來，由于更加注重本科學生素質培養與基礎課程的學習，專業課程的學時得到了很大的縮減。按教學大綱的要求，液態成型設備及自動化課程的時數只有32 學時。但其內容卻包括了砂處理、造型制芯、熔煉澆注、落砂清理和除塵、運輸等近30個類型的100 多種不同設備。并且在這些設備中，不僅有各種不同的機械結構，也有從液壓傳動、氣壓傳動到復雜的自動化控制方面的有關內容。顯然，任課教師要在較少的教學時數中完成大綱所規定的教學內容，讓學生掌握必要的知識，就必須根據培養目標的實際情況，合理組織教材，有的放矢，突出教學重點。同時，在該課程的教學方法上，應堅持“過程教學”的基本原則，融合了項目教學法、問題學習法（Problem- based learning，PBL）和案例驅動法等多種教學方法，并配合多媒體教學手段，共同提升教學效果。

表1 課程目標與畢業設計指標點的關系

在實際教學過程中，通過采用問題導向、分組討論和深化液態成型設備及自動化的相關基礎理論，同時將抽象的知識點、各種成型設備及其復雜的操作流程通過多媒體技術（如實物圖、動畫和視頻等）展現給學生，使授課內容形象而生動。對于課程中生產線的設計及設備選型等重難點內容，推進項目化教學。在課程開始之前，由教師擬定項目主題，學生組隊參與、共同完成對項目的細節設計，充分發揮學生的主觀能動性，促進深度記憶，激發學生的學習熱情與興趣。同時，采用開放式和“砂型生產線設計”“消失模生產線設計”等多重案例分析驅動的方式來促成液態成型設備及自動化課程的綜合實訓和專題研討性實踐，夯實學生已掌握的基本理論和技術，靈活應用于實際鑄造生產線設計及設備選型的問題當中，提升學生實踐動手和分析問題、解決問題的綜合能力。

2.3 量化過程考核，優化評價方式

考核是以調動學生學習積極性為前提，對學生的學習效果作評價。《液態成型設備及自動化》是一門強調應用性的課程，在教學改革的實施當中，設計了過程考核和結果考核兩種評價方式。其中，結果考核主要涉及學生的基礎理論考核（期末考試，60%）；過程考核主要涵蓋學生在整個教學周期內的表現和能力考核（出勤情況、回答問題、作業和項目研討等，40%），涉及學生上課的平時表現（10%），責任感、團隊合作、專業能力等的職業素養考核（15%），和創新能力考核（綜合方案設計、專題研討、課題演講等活動，15%）。通過考核過程和評價方式的改革，促進學生學習的主動性，提高實踐和創新能力，配合材料成型及控制專業培養目標的要求。

3 《液態成型設備及自動化》課程建設的成效

通過基于OBE理念教育的課程改革，《液態成型設備及自動化》課程的學習有了顯著的成效，激發了學生的學習潛力，學生對課程學習的滿意度也有了明顯的提高。學生學習成績與以前相比也明顯上升，學生高分數段人數明顯上升，低分數段人數明顯下降，學生平均成績也有明顯提高。通過基于OBE理念課程改革前、后學生成績分布情況可以看出，改革前學生（2015級）的90 以上分數段人數占比約為5%，80～90分數段約占34%，低分數段人數占比多，其中70～80分數段占比最高，約為43%；而改革后的2016級學生的成績有了顯著的提高，90 以上分數段人數占比提高到約13%，高分數段人數占比顯著增多，其中80～90分段占比最高，約為41%，低分數段人數占比明顯下降。

4 結語

隨著我國科學技術的迅速發展，“中國制造2025”發展戰略的不斷推進，對高等院校人才培養也提供新的要求。因此，《液態成型設備及自動化》課程的培養目標和教學內容也需與時俱進，不斷改革創新，以適應時代發展對人才培養目標的需要。該文通過應用OBE創新教育理念對該課程進行了全面的改革，構建了新的課程教學目標，完善了教學內容和方式，改進了課程考核方式，提升了課程教學質量，使課程更加適應了該專業工程能力培養的新要求，為更好地向社會輸送合格的材料成型及控制工程專業人才奠定了堅實基礎。