基于OBE理念和雨課堂平臺的混合式教學模式研究
——以機械制造工藝學課程為例

惲國興，張鎖榮，施曉芳

（江蘇理工學院 機械工程學院，江蘇常州 213001）

OBE（Outcome-Based Education，成果導向教育）理念起源于20世紀90年代，在國外廣泛應用于高等教育，以開展教學改革、專業課程教學實施與質量保障實施等，取得了顯著效果，被認為是提升教學效率、規范教學過程、保障教學質量最有效的方式之一。OBE理念注重社會對人才的實際需求，強調“以學生為本”，以預期的“學習產出”目標為中心，制定人才培養計劃、課程體系、教學方法等，并通過評估系統測評學生的學習效果，滿足社會、行業、企業對高素質應用型人才的需求[1-3]。在專業工程認證背景下，用0BE理念指導工科專業人才培養模式，是工程類學科教育發展的必然邏輯，不僅能滿足工程教育專業認證的核心要求，還能進一步推動工程教育教學改革，從而為新工科人才的培養提供新思路、新途徑。

1 機械制造工藝學課程傳統教學模式的不足

機械制造工藝學是以機械制造中的工藝問題為研究對象的一門學科，是機械設計制造及其自動化專業一門重要的主干專業課程。通過對本課程的教學，使學生掌握機械制造工藝的基本原理，獲得分析與解決機械制造過程中有關工藝問題的能力，對學生專業素養的形成有較大作用。

目前，機械制造工藝學課程教學主要采用傳統的線下教學模式，以PPT講解的方式進行授課，師生面對面交流，有助于營造良好的學習氛圍，教師也能夠對學生的學習狀態進行實時掌控。但是這種教學方式過于強調課程的知識傳授，對學生應用能力的培養卻重視不夠，同時，這種教學方式使課堂教學過程較為沉悶，學生以被動式學習為主，參與度不高，難以達到深層次的互動。另外，傳統的線下課堂教學模式，在運用網上資源、數據記錄、數據統計分析等方面與線上教學方式相比，還有很大的差距。教師對于學生的平時表現缺少有效、詳細的記錄，只能做總結性評價。

近年來，由于網絡和信息技術的發展，線上教學成了一種新的教學模式，線上課程借助教學平臺，可以充分融合網絡優質教學資源，提高了學生課前預習、課中實時交流以及課后復習的效率，同時，線上教學平臺的數據存貯和統計等功能很大程度上減少了教師的工作量。比如在數據統計模塊中，教師可以很方便地統計出學生回答每個問題的得分情況，教師可以據此發現問題，為后面進一步提高教學質量提供數據支撐。但是線上教學存在難以營造活躍的學習氛圍，學生難以直接和教師互動、難以與教師講授的內容形成共鳴等問題。

線上線下混合式教學模式主要指通過教學平臺，將課堂教學（線下）與網絡教學（線上）的資源有機結合的教學模式，以發揮各自的優勢，更好地進行教學。比較成熟的線上教學平臺不僅有貼近課堂教學實際的應用工具，還有各種優質的教學資源和教學效果反饋體系，而且很多優質資源是可以免費使用的[4]。

2 基于OBE理念的課程教學目標分解

在專業工程認證的背景下，根據OBE理念分析機械制造工藝學課程，確定了機械制造工藝學課程的教學目標如下：

課程教學目標1：熟悉常見零件表面的加工方法，掌握加工精度和加工質量的控制方法，能根據零件的制造要求選擇零件表面加工方法，并能運用工程領域相關知識，分析制造工藝實際問題。

課程教學目標2：掌握機床夾具設計的知識和基本方法，能根據加工工序的要求設計相應的機械加工夾具。

課程教學目標3：掌握機械制造相關工程知識，能對零件的不同工藝方案進行對比和改進，提出合理的制造工藝。

課程教學目標4：掌握加工精度及質量控制的基本理論和方法，能設計實驗方案、進行數據采集和數據處理，并對實驗結果進行分析。

根據OBE教育理念設計課程教學，要把日常教學中的課程目標進行分解，即為實現某個目標，每次課程應該安排什么內容，學生應該掌握哪些知識點、具有哪些能力等。通過這樣的導向設計，教學中的每個環節、每個知識點、何種成果產出、如何評價等均可清晰呈現，更有利于人才培養效果及教學效果的提升[5-7]。

可以將整個課程的教學分成系列成果要求，從大綱制定、內容確定到每堂課的教學設計，均要求體現OBE的教學理念。按照OBE理念，對機械制造工藝學內容進行整合，劃分為工藝基礎理論、夾具設計、工程案例、實驗教學四大部分，對每一部分的內容，都提出知識目標、能力目標和素質目標。

工藝基礎理論模塊包括加工精度、表面質量及表面加工方法，這部分內容是機械制造工藝學課程的理論基礎，總體采用基于OBE理念的BOPPPS（課程引入、學習目標、課前摸底、參與式學習、課后測驗、總結）教學模式進行教學。在課堂教學前，將課程目標分解為每節課的課堂目標，整合線上優質教學資源，首先讓學生線上學習，并給出預習測試題，讓學生進行自測。在課堂上，用具體案例引導學生了解課堂目標，并進行前期測試，來了解學生預習情況，然后進行課堂綜合講解，積極鼓勵學生參與，調動學生學習的積極性。課堂結束時，進行后測，主要是通過綜合題進一步了解學生對知識的掌握情況。最后進行總結，對學生的表現進行評價。這一模塊主要要求學生能根據零件的制造要求選擇表面加工方法，并能運用工程領域相關知識分析制造工藝實際問題。

夾具設計模塊以自由度限制、定位誤差計算及夾具機構設計為重點，以實際的夾具引導學生掌握根據加工要求確定所需限制的自由度、用定位元件限制相應的自由度、確定定位誤差等方面的知識，在此基礎上，用三維建模軟件生成不同類型的夾具模型，并在課堂上進行答辯，其他學生根據情況進行打分。這一部分主要鍛煉學生分析問題、解決問題的能力，能根據加工工序的要求設計相應的機械加工夾具。

工程案例模塊將常見的零件分成軸類、箱體類、支架類、齒輪等典型零件，構建常見零件庫，通過各類典型零件的加工精度及表面質量要求分析，掌握各種典型零件的加工工藝特點。通過分組的方式，不同小組對不同類型零件編制工藝規程，采用翻轉課堂、分組討論的方式，使學生了解制定工藝規程時遇到的各種問題及其解決方法。這樣可以使學生積極參與課程教學活動，了解和檢驗學生對知識的掌握程度，學生能對零件的不同工藝方案進行對比和改進，提出合理的制造工藝。

實驗教學模塊要求學生看完實驗視頻資料后，對實驗內容進行演示性講解，然后將學生分組，開展實踐操作，完成實驗并采集實驗數據。實驗數據整理分析、實驗報告撰寫等由學生課后完成。這一模塊主要是提高學生的數據采集、處理能力，同時也培養學生精密細致的工作態度和一絲不茍的工匠精神。

3 基于OBE理念和雨課堂平臺的線上線下混合式教學方式

在各部分目標分解后，需思考如何有效利用教學平臺來實施混合式教學。在比較多個教學平臺后，選擇了雨課堂平臺作為實施課程教學的統一平臺。雨課堂是清華大學推出的一款智慧教學工具，其主要模塊包括教學模塊（包括教案、資料）、習題庫、班級成員管理、數據統計、考試管理、優質MOOC課程資源等，使教學活動可以延伸到傳統課堂教學之外，促進學生課前預習、課后復習，從而提高學生學習的效率和效果，也便于教師課前課后布置學習任務、組織考試等教學過程的實施，實現線上線下一體化的教學過程管理。教師也可通過雨課堂收集教學數據，實時了解學生的學習情況，通過對數據的分析，追蹤教學效果，不斷改進教學方法，達到提升教學效果的目的[8-10]。

工藝基礎理論部分，教師通過雨課堂平臺提前安排學生觀看教學視頻資料，并布置有關知識點的作業，學生提交作業后，教師及時查看學生完成作業的情況，了解學生對知識的掌握情況。在課堂上，教師針對學生在預習中遇到的問題進行講解，并進行相應的檢測。在上課過程中，教師運用雨課堂平臺的彈幕、選擇題、主觀題等功能，與學生進行有效互動，并鼓勵學生應用知識，提升學生的應用能力，在此過程中，教師可獎勵表現較好的學生，從而更好地活躍課堂氣氛。

夾具設計部分，教師預先布置各種不同類型的夾具設計題目，要求學生繪制夾具三維圖并上傳，教師在課堂上針對不同類型的夾具進行講解和評價，使學生對加工工序自由度如何限制、加工精度如何保證、夾緊力與定位誤差如何計算、機械結構工藝性等方面有較為全面的認識。在講解過程中，運用雨課堂平臺的隨機點名、即時投稿等功能，了解學生對該部分知識的掌握情況。

工程案例部分，利用雨課堂平臺的分組功能，預先根據不同類型的零件將學生分成多個小組，組內學生進行充分討論。課堂上，每組推薦一名學生進行講解，通過雨課堂平臺，學生可以用彈幕和投稿的方式實時地對工藝方案進行提問，由負責講解的學生進行回答，組內其他學生進行補充，教師進行現場指導和評價，該組的成績由全體學生打分來確定。這樣大大提高了學生的學習熱情，也使得學生能更好地理解和應用所學的專業知識，提高專業素養。

實驗模塊，教師利用雨課堂平臺提前發布實驗課講解視頻資料，包括實驗原理、實驗方法和主要步驟，并給出思考題，要求學生回答，學生答題后才能參加實驗。在實驗過程中，教師可以激發學生的創造性，引導學生設計不同的實驗方案，并將結果進行比較，進一步提高學生的動手能力和創新性，實驗報告通過雨課堂平臺提交[11-13]。

4 結語

本文針對機械制造工藝學課程教學中存在的問題，基于OBE理念，以學生學習成果為導向，重新對教學內容進行了構建，在不同的教學模塊中采用不同的教學方法，在雨課堂教學平臺上實現了線上線下混合式教學。這種方式既減少了教師的工作量，又能更客觀真實地展現學生學習的綜合成果，大大提高了課程的教學效果。