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基于OBE 理念的《精密与特种加工技术》教学改革与实践研究

乔泽民 张岩军 温欢欢 靖一民
  
科创媒体号
2025年306期
山西晋中理工学院 山西晋中 030600

摘要:针对《精密与特种加工技术》课程传统教学中存在的理论与实践脱节、学生工程应用能力不足等问题,本文引入成果导向教育(OBE)理念进行教学改革研究。通过明确课程培养目标与毕业要求的对应关系,重构以能力培养为核心的课程内容体系,创新“ 理论 ?+ 虚拟仿真 ?+ 实操” 三位一体的教学模式,完善过程性与终结性相结合的多元评价机制,实现了教学质量的显著提升。实践表明,改革后学生的工程实践能力、创新思维及团队协作能力得到有效增强,课程满意度大幅提高,为应用型人才培养提供了有力支撑。

关键词:OBE 理念;精密与特种加工技术;教学改革;工程实践能力;课程评价

1 引言

《精密与特种加工技术》是机械类专业的核心专业课程,涵盖精密磨削、电火花加工、电解加工、激光加工等多种先进加工技术,具有理论性强、技术前沿性突出、与工程实践联系紧密等特点。然而,传统教学模式在该课程中存在诸多局限,而成果导向教育(Outcome-Based Education,OBE)作为一种以学生为中心、以学习成果为导向的教育理念,强调根据社会需求和学生发展目标确定培养成果,再围绕成果设计教学内容、教学活动和评价体系,已成为高等教育教学改革的重要方向。

2 OBE 理念下课程教学改革的目标设定

OBE 理念的核心是“ 以终为始” ,即先明确学生通过课程学习应达到的预期学习成果,再以此为依据进行教学设计。结合机械类专业人才培养方案的毕业要求和《精密与特种加工技术》课程的特点,确定课程的预期学习成果如下:

2.1 知识目标:掌握精密与特种加工技术的基本原理、工艺特点、设备结构及适用范围;熟悉常见精密与特种加工方法的工艺参数选择和质量控制要点;了解精密与特种加工技术的最新发展动态和应用趋势。

2.2 能力目标:能够根据零件的加工要求选择合适的精密或特种加工方法;具备操作典型精密与特种加工设备的基本技能;能够分析和解决精密与特种加工过程中出现的常见工艺问题;具有初步的精密与特种加工工艺设计和创新能力。

2.3 素质目标:培养严谨的工程思维和精益求精的工匠精神;增强团队协作意识和沟通能力;树立创新意识和可持续发展理念,适应先进制造技术的发展需求。

为确保预期学习成果的实现,将课程目标与专业毕业要求进行细化对应,建立课程目标与毕业要求指标点的关联矩阵,使课程教学能够精准支撑专业人才培养目标的达成。

3 OBE 理念下课程教学改革的具体措施

3.1 重构课程内容体系,强化工程实用性

以预期学习成果为导向,对课程内容进行优化整合,打破传统的“ 技术分类” 教学模式,采用“ 项目驱动 + 案例贯穿” 的方式组织教学内容。将课程分为“ 精密加工技术” 和“ 特种加工技术” 两大模块,每个模块设置若干个典型工程项目,如“ 精密模具型腔磨削加工” “ 复杂曲面电火花成型加工” “ 金属板材激光切割” 等。

在每个项目中,引入企业真实案例,将理论知识与工程实践紧密结合。例如,在讲解电火花加工技术时,以某企业的模具零件加工为例,详细分析零件的结构特点、加工难点、工艺方案设计、设备选择、参数设置及加工质量检测等环节,使学生能够直观地理解电火花加工技术在实际生产中的应用流程。

3.2 创新教学模式,提升学生实践能力

构建“ 理论 + 虚拟仿真+实操” 三位一体的教学模式,多维度提升学生的实践能力。在理论教学环节,采用翻转课堂、小组讨论、案例分析等互动式教学方法,激发学生的学习主动性。针对实验设备不足的问题,引入虚拟仿真教学平台。利用三维建模和仿真技术,开发精密与特种加工设备虚拟仿真系统,学生可以在虚拟环境中进行设备的拆装、参数设置、加工过程模拟等操作,熟悉设备的结构和工作原理,积累操作经验。

3.3 完善教学评价机制,实现多元考核

建立过程性评价与终结性评价相结合的多元评价机制,全面考核学生的学习成果。过程性评价占总成绩的 60% ,主要包括课前预习、课堂表现、小组讨论、实验报告、虚拟仿真操作、阶段性测验等内容;终结性评价占总成绩的 40% ,采用期末考试的形式,重点考查学生对课程核心知识的掌握和综合应用能力。

在评价主体上,引入企业导师评价和学生互评。邀请企业工程师参与实验项目的指导和评价,从工程实践的角度对学生的作品和报告进行点评。

4、教学改革的实践成效

为验证教学改革的效果,选取某高校机械设计制造及其自动化专业两个班级作为实验对象,其中一个班级采用传统教学模式,另一个班级采用基于OBE 理念的教学改革模式。经过一个学期的教学实践,对两个班级的教学效果进行对比分析。

从课程成绩来看,改革班级的平均成绩为82.5 分,较传统班级的75.2分提高了 9.7% ,优秀率(90 分以上)达到 25% ,较传统班级的 12% 提高了13 个百分点。从实践能力表现来看,改革班级学生在实验操作考核中的得分明显高于传统班级,能够独立完成综合性实验项目的学生比例达到80% ,而传统班级仅为 50% 。

通过问卷调查和学生访谈了解到,改革班级学生对课程的满意度达到92% ,较传统班级的 75% 有显著提升。学生普遍反映,新的教学模式使课程内容更加贴近工程实际,学习兴趣和主动性明显增强,实践能力和创新思维得到了有效锻炼。此外,改革班级中有 5 名学生参与了校级大学生创新创业训练计划项目,涉及精密加工工艺优化、特种加工设备改进等方面,体现了学生创新能力的提升。

5、结论与展望

基于OBE 理念的《精密与特种加工技术》教学改革与实践研究表明,通过明确预期学习成果、重构课程内容体系、创新教学模式和完善评价机制,能够有效解决传统教学中存在的问题,显著提升课程教学质量和学生的工程实践能力。改革不仅为学生后续的专业学习和职业发展奠定了坚实基础,也为其他工科专业课程的教学改革提供了有益借鉴。

参考文献

[1]王树臣, 刘献礼, 杨景明. 基于 OBE 的机械制造专业课程体系构建[J]. 黑龙江教育(高教研究与评估), 2018(09):3-5.

[2]朱林剑, 张冬冬, 王占礼. 虚拟仿真技术在《特种加工》实验教学中的应用[J]. 实验室研究与探索, 2020, 39(05):183-186+201.

作者简介:乔泽民,硕士研究生,高级工程师,研究方向:精密、超精密加工检测及装备。基金项目:山西省高等学校教学改革创新项目(J20250345)。

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