基于OBE理念的激光訓練項目化教學改革與實踐

摘" 要：高等教育提倡多學科交叉融合、創新能力培養、多方協同育人模式改革與實踐的新興工科專業建設探索。本研究以“激光加工訓練”課程為“主渠道”，積極發揮本課程的顯性和隱性作用，以OBE理念、KAPI一體化訓練模式，開展以學生為中心，以高階能力培養為目標的實驗教學。分析了激光加工課程的訓練現狀，提出改革措施，以產出為導向，實現 KAPI一體化教學；以學生學習達成效果為目標，制訂多元多樣化綜合考核體系；提出做好賽課融合，提升學生綜合創新能力；緊扣時代教育主題，加強學生思政教育；將激光加工訓練與勞動教育有機結合，增強學生工程實踐與勞動意識觀念，培養新時代的勞動型人才。

關鍵詞：OBE理念；KAPI體系；工程訓練；實踐教學；勞動教育

中圖分類號：G640" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1673-7164（2023）23-0153-04

OBE教學理念突出“學習成果”，根據課程目標或畢業要求，以預期目的來設定教學過程，并對學生學習成果進行考核評價。OBE理念教學以學生為本，是以目標為導向教育的逆向思維方式，符合工業革命的發展以及高等工程教育的需求［1］。

激光技術與3D雕刻訓練需要將理論知識轉化到實踐中來，是將零器件的設計、制造、試驗、調試等環節都包含的課程［2］。文章采用項目式教學可調動學生積極性，賽課結合方式提升了學生的學習動力，KAPI一體化教學模式豐富了學習內容［3］。激光加工訓練課程是工程訓練的重要環節，激光加工訓練相對于傳統加工方式具有加工精度更高，加工質量優質，加工速度快等特點，廣泛用于材料切割、焊接、打孔等制造行業。

一、OBE理念推動高校工程訓練課程改革

構建激光訓練OBE教學理念，探索工程訓練課程思政的實施途徑［4］，以“知行合一、得到功成”為課程經絡，滿足學生知識背景差異化、多梯度、高階能力的教學需求。將價值塑造、知識傳授和能力培養作為教學目標［5］，建構“問題引入，項目驅動”的基于KAPI一體化訓練體系的協同育人混合式教學模式［6］。建立差異化的多層評價體系，對照自身學習前后的變化，評價學習效果［7］。發揮“知行合一，得到功成”在工程訓練中的“潤物無聲”作用，堅持成果導向的“OBE”工程理念，注重KAPI一體化訓練的有機銜接，并突出經典實驗項目案例的“杠桿”作用。以項目為載體，運用 Lasermaker軟件自主設計，激光設備自主加工、團隊調試、運行激光設備實現激光造物，培養學生的“工匠精神”“工程精神”“科學家精神”。

二、激光加工訓練教學現狀

激光技術與3D雕刻訓練是一門工科類的創新實踐類課程，由于課程學時較短，課程教學模式陳舊，學生對激光加工非常陌生，部分學生工程意識、勞動意識淡薄，重理論輕實踐，動手能力弱。

（一）訓練項目課程學時短

激光技術與3D雕刻訓練是一門理論與實踐相結合的課程，授課班級是來自不同年級、不同專業的跨學科融合班級。其中16學時為理論學時，8學時為實踐學時，學生需掌握AutoCAD、3Dmax、Photoshop、Illustrator、犀牛等至少一門繪圖技能。然而8學時的課程時數要熟練繪圖軟件難度較大，為了讓學生設計并制作出有創新的作品，教師會重點講解激光雕刻圖紙的設計，這也導致了實踐課時短，學生對設備有陌生感，在對設備不熟練的情況下操作設備具有很大的安全隱患，會直接影響作品的加工質量。

（二）訓練項目碎片化，綜合性不夠

學生激光訓練項目包含水晶內雕、激光雕刻、激光打標、激光焊接等先進制造技術方式，學生通過了解每個加工方式的理論知識，并設計制作相應的作品。但每種設備單獨使用，制作出單一的作品，縱使學生學習興趣極高，自主設計能力也有了提升，但是學生綜合創新實踐能力的還遠遠不足，知識結構碎片化，無法系統性地了解激光制造過程。

（三）訓練項目評價體系不夠合理

激光技術與3D雕刻訓練著重培養學生的設計思維能力、創新實踐能力，是理論與實踐并重的一門課程，傳統的紙質考核試卷的考試方式只能考核學生對激光基礎理論知識的掌握，考的是對知識點的記憶和理解，對于實踐課程的考試應以操作為主，以成果達成為考核目標，僅憑學生的訓練報告已不足以評判學生的綜合創新實踐能力。

（四）課程培養學生競賽能力有所欠缺

工程訓練中心是培養學生競賽團隊的重要基地，激光加工訓練是學生掌握創新項目實施的重要手段，激光訓練課程對于培養學生創新實踐能力有重要的作用。往期沒有利用好課程的實踐特性，對于開發學校競賽團隊的效果不佳，應找準課程與競賽的契合路徑，拓展激光加工訓練課程內容，拓展學生的知識面，增強學生動手能力，提升學生競賽積極性，培養能競賽、會實踐的優秀創新類競賽團隊。

（五）學生對于訓練課程、勞動課程意識淡薄

激光加工訓練課程是工科學生必修的實踐類課程，很多學生對先進制造技術比較陌生，對于激光加工的了解微乎其微，學生有很強的抵觸情緒，對于學習激光造物有明顯的“距離感”，部分學生工程意識、勞動意識淡薄、動手能力弱，沒有形成良好的勞動習慣、勞動思維、工程意識。學習過程中學生往往會表現得不知所措。

三、OBE理念下課程項目化教學改革

在OBE的教學理念下，以“立德樹人，創新引領”為指導思想，開展以學生為中心、以高階能力培養為目標的實驗教學。讓學生找準理論與實踐的關系，懂得“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”的道理，錘煉學生“工匠精神、工程精神、科學精神”的品德，增加教學深度。將激光加工訓練融入設計思維、美學觀念、人文精神、機械工程、材料性能等跨學科知識，拓寬教學廣度。改革后，短學時的工程訓練課程以“項目驅動”為“骨架”，“KAPI”項目體系為“肌肉”，“知行合一、得到功成”的思政元素為“經絡”，“OBE”為教育理念開展完整的激光造物過程，提升學生的學習興趣、成就感以及對特種加工激光造物的親近感，激光項目化的教學方法能很快讓學生進入主題，激起學生學習興趣。

（一）以產出為導向，實現KAPI一體化教學

以“OBE”為教學理念，實現KAPI （K-Knowledge知識、A-Ability能力、P-Practice實踐、I-Innovation創新）一體化培養。將知識點滲透進教學環節中，培養學生高階能力，理論知識講解結合實踐操作，運用“反向設計，正向實踐”的方法［8］，理論實踐同步進行，教與學有機契合，討論教學法結合導向學習，示范教學法結合實作學習，情境教學法結合合作學習，通過成果實效、課后作業，在線討論等方式幫助學生掌握激光加工理論學習、激光加工圖紙設計、激光訓練設備操作、激光虛擬仿真能力，以進一步提升學生綜合創新工程實踐能力。KAPI以學生問題導入，了解學生興趣點，以項目帶學生快速進入訓練場景，一體化訓練模式包含知識的理論學習、學生高階能力的培養、學生工程實踐能力的培養，提升學生的綜合創新實踐能力，工程訓練課程始終堅持立德樹人，以學生為中心，形成“理論＋實踐＋創新”一體化的課程結構，助力學生綜合能力培養。

（二）以項目為驅動，增強學生團隊協作能力

運用OBE教學理念，以激光訓練項目為牽引，提高實踐環節在課程教學中的占比。如激光加工燈具設計為一個單元，以團隊為單位進行項目創新創造。可引入實際項目案例，考核學生激光加工綜合創新能力時，可以讓學生設計燈具，燈具的效果主要是考核結構設計，激光切割工藝的區分，如深雕工藝、淺雕工藝、描線工藝等參數設置，如果設計的燈具結構合理、層次豐富、切割有序，包含了所有的工藝加工，則表明學生掌握了激光加工的基本工藝。鼓勵學生組成5人以內的團隊，在充分溝通和討論以后，共同完成課程內容，做好電學、設計學、激光加工、機械制造等有關知識的融合，制作激光作品，提升學生綜合實踐創新能力培養，以問題導入，項目牽引，實現高階能力的培養，促進知識向應用能力的轉化。

選修本課程的都是來自不同年紀、不同專業背景的學生。教師往過分注重學生個人表現，以個人為單位進行考核，沒有利用好跨學科選修生融合背景的專業融合優勢，難以最大化發揮團隊能量。在工程實踐課程中，培養團隊精神、協作能力、創新實踐能力尤為重要，應鼓勵學生打破固有思維的束縛，用跨學科知識與原學科知識融合創新。

（三）制訂多元多樣化綜合考核體系

考核方式需多樣化，包含實操技能、作品設計與制作、項目報告、現場答辯、作品路演。選題需新穎、有針對性，評價標準需層次化、明確化，評價主體應多元化。美國當代著名教育改革家羅杰斯的“非指導教學模式”提出學生應側重學習前后自身學習效果的變化，自評應作為評價該課程的學習成效的主要評判依據。在OBE教學理念下，課程建立良好的評價體系，才能有效地評判學習效果，更好地推進教學改革。本課程采用KAPI一體化教學，加大實踐考核的操作評分和課程訓練結果實物的考評，培養學生學以致用的能力，項目運作管理的能力。還要考察學生的設計能力、審美思維、團隊協作、結構分析能力，了解一些常用的插口結構、折彎結構，如莫比烏斯帶的結構等。

（四）賽課融合，提升工程實踐、創新創業能力

“以賽促教、以賽促學、以賽促改”，將大賽項目和課程教學項目融合，不斷豐富學生項目學習庫，完善實踐教學體系，改革實踐教學內容，促進學生工程實踐能力的提升。通過對工程類賽事項目的深入理解和分析，找到其中蘊含的知識點、難點、亮點、實操技能點，開發成教學資源，將大賽項目融入課程教學體系，促進賽項設計課程項目化，賽項考核方式融入教學考核，不斷改革課程實踐體系，培養社會需要的人才。如中國大學生工程實踐與創新能力競賽中的社區考核環節，課堂可以模擬比賽社區環節的模式，引導學生自主學習、自主討論、自主操作、完成項目的開發既定目標。學生在競賽項目學習中，遵守課程規定、實驗室規定、工訓中心7S管理規定，養成良好的工程素養，大賽植根于課堂，課堂孵化出大賽團隊和大賽項目。

（五）注入思政元素，加強學生勞動教育。

工程勞動教育是拓展思政課教學實踐環節的有效渠道，通過激光加工訓練課程，將理論知識與實踐活動有效結合，培養學生知行合一，堅忍不拔、艱苦奮斗、不畏困難、自立篤實的精神品質，提升發現問題、分析問題、解決問題、實踐應用的能力，促進學生創新思維及勞動意識的建構，實現勞動樹德、勞動增智、勞動強體、勞動育美與培養時代新人和諧發展的目標。使學生能夠擔起“制造強國、科技報國”的使命，培養具備設計制造基礎知識與應用能力，能在工業生產第一線從事機械制造領域內的設計制造、機電控制、應用研究等方面工作的高素質工程技術人才。以“滿懷實業興國夢，探尋制造強國路”為價值驅動，培養學生實現制造強國的愛國情懷、追求卓越的工匠精神，培養高素質技能型人才。

四、結語

以激光造物綜合訓練項目為載體，OBE理念為主線，KAPI為執行者、“知行合一”為思維指導者，融入跨學科交叉知識，適用于工程訓練、實驗、課程設計、選修課等課程的教學。合理的激光加工訓練項目設計對工程訓練有著重要的影響，KAPI一體化訓練模式能有效整合教學資源，豐富教學內容，完善教學過程，拓寬理論實踐知識面。將“知行合一”悄無聲息地融入課程，將“工匠精神、工程精神、科學精神、創新精神”納入在課程環節設置中，將短學時課程以“項目驅動”的形式完成整體化教學、項目的實施涵蓋了KAPI的所有內容，并結合虛擬仿真軟件，課堂派、智慧工訓、騰訊會議、開源社區等信息化平臺擴大教學空間陣地，突破傳統金工實習的局限性、培養了學生的人文精神、科學精神、工程精神、工匠精神，助力立德樹人目標的達成。

參考文獻：

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（薦稿人：曹陽，貴州大學工程訓練中心副教授）

（責任編輯：汪旦旦）