基于OBE的“壓鑄模具設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革與實(shí)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(jì)教學(xué)目標(biāo)、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(kāi)放式教學(xué)平臺(tái)，采用“問(wèn)題導(dǎo)入式”、“理論教學(xué)與現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)相結(jié)合”、“啟發(fā)討論式”等教學(xué)方法，增強(qiáng)課程教學(xué)吸引力，促進(jìn)“邊緣學(xué)生”回歸課堂，提升學(xué)生分析問(wèn)題、表達(dá)解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：成果導(dǎo)向教育；開(kāi)放式教學(xué)平臺(tái)；壓鑄模具設(shè)計(jì)；教學(xué)改革與實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(xiě)，中文意思是“成果導(dǎo)向教育”，又稱(chēng)“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(guó)教育先師孔子的啟發(fā)式教學(xué)，其教學(xué)設(shè)計(jì)遵循反向設(shè)計(jì)原則[2]。OBE的理念強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過(guò)程中需要明確學(xué)生學(xué)習(xí)成果及其在實(shí)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(duì)學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)、檢驗(yàn)、反饋，并加以持續(xù)改進(jìn)。

我國(guó)于2016年6月2日成為《華盛頓協(xié)議》第18個(gè)正式成員，標(biāo)志著我國(guó)高等教育對(duì)外開(kāi)放向前邁出了一大步，在各項(xiàng)事務(wù)中發(fā)揮更加積極主動(dòng)的作用。從我國(guó)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)頒布的《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》來(lái)看，充分體現(xiàn)了OBE理念在工程教育中的地位，強(qiáng)調(diào)工程教育專(zhuān)業(yè)要實(shí)施OBE教育模式。隨著工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證工作大力推進(jìn)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(jì)》教學(xué)設(shè)計(jì)上的體現(xiàn)

我校材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)是省級(jí)本科高?！皩?zhuān)業(yè)綜合改革”試點(diǎn)項(xiàng)目，也是省級(jí)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(jì)劃。《壓鑄模具設(shè)計(jì)》是本專(zhuān)業(yè)鑄造方向?qū)I(yè)核心課之一，理論教學(xué)40學(xué)時(shí)，課程設(shè)計(jì)2周。課程設(shè)計(jì)階段，學(xué)生需要根據(jù)提供的零件實(shí)物設(shè)計(jì)并畫(huà)出壓鑄模具裝配圖。近年來(lái)，筆者在組織實(shí)施《壓鑄模具設(shè)計(jì)》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(guò)企業(yè)調(diào)研、畢業(yè)生訪(fǎng)談、問(wèn)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(lái)反向設(shè)計(jì)課程的教學(xué)目標(biāo)、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(kāi)放式教學(xué)平臺(tái)

基于OBE理念，設(shè)計(jì)構(gòu)建開(kāi)放式教學(xué)平臺(tái)，該平臺(tái)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(jì)，由學(xué)校合作企業(yè)加工制造出來(lái)。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(yán)格遵循壓鑄工藝要求及生產(chǎn)特點(diǎn)。

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

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(shí)際生產(chǎn)中所需的工程圖表達(dá)出來(lái)，為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

多媒體教學(xué)區(qū)配有教師多媒體控制臺(tái)和30臺(tái)機(jī)位，每臺(tái)電腦里保存有與12套模具相匹配的壓鑄生產(chǎn)過(guò)程三維動(dòng)畫(huà)，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(jìn)行建模、壓鑄過(guò)程的模流分析，優(yōu)化澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(guó)家中長(zhǎng)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(huì)學(xué)習(xí)，其核心在于鼓勵(lì)教師運(yùn)用靈活多樣的方法組織實(shí)施教學(xué)。美國(guó)高等協(xié)會(huì)一項(xiàng)調(diào)查顯示，95%的用人單位會(huì)優(yōu)先聘用那些能夠?yàn)槠髽I(yè)做創(chuàng)新貢獻(xiàn)的學(xué)生；90%以上的用人單位認(rèn)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(guò)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(wèn)題的能力，書(shū)面表達(dá)、口語(yǔ)交流，以及應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。實(shí)踐是創(chuàng)造性應(yīng)用和發(fā)展理論的過(guò)程，是綜合能力形成的過(guò)程[3]，《壓鑄模具設(shè)計(jì)》應(yīng)用性極強(qiáng)，筆者基于OBE理念，立足理論與實(shí)踐相結(jié)合、自主學(xué)習(xí)與開(kāi)放實(shí)踐相結(jié)合，積極進(jìn)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(duì)學(xué)生達(dá)到畢業(yè)要求的貢獻(xiàn)有兩條：（1）應(yīng)用壓鑄模具設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，解決鑄造復(fù)雜工程問(wèn)題。（2）通過(guò)課程學(xué)習(xí)，熟悉新工藝、新技術(shù)開(kāi)發(fā)的基本流程，設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)鑄造復(fù)雜工程問(wèn)題的工藝及技術(shù)解決方案，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)；然后針對(duì)這兩條畢業(yè)要求逐條確定與之相對(duì)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(jī)選用與校核、澆排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成型零部件設(shè)計(jì)、抽芯機(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模架及其他結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)等七個(gè)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(xiàng)目形式導(dǎo)入，如模塊三“澆排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，導(dǎo)入項(xiàng)目分別為：（1）項(xiàng)目一、側(cè)澆口設(shè)計(jì)；（2）項(xiàng)目二、中心澆口設(shè)計(jì)——利用開(kāi)模過(guò)程拉斷余料；（3）項(xiàng)目三、中心澆口設(shè)計(jì)——利用切刀自動(dòng)切斷余料；教學(xué)過(guò)程中交替靈活采用“問(wèn)題引入式”、“理論教學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)用“問(wèn)題引入式”教學(xué)方法提出項(xiàng)目的目標(biāo)——如何設(shè)計(jì)該鑄件的澆排溢系統(tǒng)，并以客戶(hù)的身份提出產(chǎn)品相關(guān)要求，由學(xué)生結(jié)合真實(shí)的產(chǎn)品討論、分析鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(dá)方法，采用“理論教學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)相結(jié)合”的教學(xué)方法，在多媒體教學(xué)區(qū)實(shí)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(jì)原則和設(shè)計(jì)計(jì)算方法；在模具拆裝區(qū)，結(jié)合真實(shí)模具進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)及模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，學(xué)生再測(cè)繪零件尺寸，設(shè)計(jì)計(jì)算澆排溢系統(tǒng)。在講授“成型零部件設(shè)計(jì)”模塊時(shí)，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(jì)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(jì)計(jì)算方法，學(xué)生完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。最后學(xué)生對(duì)照掛圖區(qū)規(guī)范的裝配圖講解模具結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)步驟，動(dòng)手繪圖。在此過(guò)程中，通過(guò)組內(nèi)學(xué)生一起分析討論，組間相互評(píng)議，提升學(xué)生分析問(wèn)題、表達(dá)解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。教學(xué)全過(guò)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(shí)，先引導(dǎo)學(xué)生提出多種成型方案，通過(guò)討論、評(píng)價(jià)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(guò)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革，對(duì)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(tái)完成，學(xué)生還可以利用空余時(shí)間到平臺(tái)自主學(xué)習(xí)，繼續(xù)完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

三、基于OBE理念的評(píng)價(jià)體系實(shí)踐

傳統(tǒng)教育側(cè)重于以考試成績(jī)來(lái)評(píng)價(jià)教學(xué)效果、衡量學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度。OBE教育既重視教育培養(yǎng)的過(guò)程，又重視能力的獲得與培養(yǎng)，落腳點(diǎn)在能力的養(yǎng)成上。對(duì)工程應(yīng)用類(lèi)課程而言，更應(yīng)注重平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)生能力養(yǎng)成的實(shí)效。因此，教學(xué)實(shí)踐中需要改變?cè)械某煽?jī)?cè)u(píng)價(jià)體系與方式。

在《壓鑄模具設(shè)計(jì)》課程學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)中，筆者采取了多元結(jié)合的考核評(píng)價(jià)方式，將評(píng)價(jià)要素分為理論考試、課堂表現(xiàn)、作業(yè)成績(jī)?nèi)齻€(gè)方面，各評(píng)價(jià)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(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度，分析、表達(dá)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(wèn)題、模具講解及操作，成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)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(shí)踐中“學(xué)、理、用、思、綜、悟”的能力，既考查學(xué)生對(duì)“死知識(shí)”（理論知識(shí)）的學(xué)習(xí)理解情況，又考查理論與實(shí)踐相結(jié)合的應(yīng)用能力，實(shí)踐中遇到問(wèn)題的綜合分析、表達(dá)解決問(wèn)題的能力，以及經(jīng)過(guò)操作后的領(lǐng)悟、升華效果；平時(shí)成績(jī)包括壓鑄模具設(shè)計(jì)綜合能力訓(xùn)練、成型零部件工作尺寸計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)模具拆裝及繪圖，主要考查學(xué)生觸類(lèi)旁通、舉一反三的學(xué)習(xí)能力。

四、基于OBE理念的改革實(shí)踐效果

大學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)在、未來(lái)的探求與認(rèn)知過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，“聽(tīng)來(lái)的容易忘，看到的記不住，只有動(dòng)手做才能學(xué)得會(huì)”，思維的“再生力”會(huì)使知識(shí)記憶保持更持久。

美國(guó)著名心理學(xué)家、教育家布盧姆將認(rèn)知領(lǐng)域的目標(biāo)分為識(shí)記、領(lǐng)會(huì)、運(yùn)用、分析、綜合和評(píng)價(jià)六個(gè)層次，而傳統(tǒng)課堂教學(xué)只達(dá)到了前三個(gè)甚至前兩個(gè)層次。筆者利用開(kāi)放式教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)方法的改革與實(shí)踐，主動(dòng)落實(shí)“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(shí)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(wèn)題求解能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和批判性思維能力奠定了堅(jiān)實(shí)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(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)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(gè)學(xué)生都是平等的，只是接受知識(shí)和轉(zhuǎn)移知識(shí)所需的時(shí)間不同，只要在時(shí)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(biāo)[5]，開(kāi)放式教學(xué)平臺(tái)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(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)提供了支持與保障。

從面向2013級(jí)的學(xué)生調(diào)查看，95%以上的學(xué)生認(rèn)為“該課程學(xué)習(xí)過(guò)程愉快”、“本課程學(xué)習(xí)對(duì)后續(xù)的課程設(shè)計(jì)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(dòng)參加課堂討論”、“課外樂(lè)意進(jìn)平臺(tái)繼續(xù)學(xué)習(xí)”，90%的學(xué)生認(rèn)為“該課程教學(xué)提升了學(xué)、用結(jié)合能力”。

五、結(jié)束語(yǔ)

OBE理念有機(jī)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(zhuān)家的理論研究看，OBE理念在工程教育的實(shí)踐中強(qiáng)調(diào)質(zhì)與量的有機(jī)結(jié)合、目標(biāo)與過(guò)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(shì)。筆者基于OBE理念，以順應(yīng)發(fā)展趨勢(shì)的主動(dòng)姿態(tài)，在《壓鑄模具設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中組織實(shí)施了一定的教學(xué)改革與實(shí)踐，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到完美無(wú)缺的程度，所以將繼續(xù)探尋更適合材料類(lèi)卓越工程師培養(yǎng)的教學(xué)模式。

參考文獻(xiàn)：

[1]成卓韋，於建明，王家德，陳建孟.成果導(dǎo)向的教育理念與實(shí)施策略探析——以大氣污染控制課程為例[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2015，（9）：288-292.

[2]李志義.解析工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的成果導(dǎo)向理念[J].中國(guó)高等教育，2014，（17）：7-10.

[3]丁曉紅，李郝林，錢(qián)煒.基于成果導(dǎo)向的機(jī)械工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式[J].高等工程教育研究，2017，（1）：119-122，144.

[4]李森，杜尚榮.論課堂教學(xué)中的邊緣人及其轉(zhuǎn)化策略[J].教育研究，2014（7）：115-122.

[5]李志義，朱泓，劉志軍，夏遠(yuǎn)景，等.用成果導(dǎo)向教育理念引導(dǎo)高等工程教育教學(xué)改革[J].高等工程教育研究，2014，（2）：29-34.endprint