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基于OBE理念的复合材料专业计算机辅助设计类课程思政教学探索

马承坤 张晓桐 王静 张璐 王晓强 熊需海
  
学术与研究
2025年9期
1沈阳航空航天大学材料科学与工程学院 辽宁沈阳 110136 2沈阳市第七十六中学 辽宁沈阳 110164 3沈阳航空航天大学航空宇航学院 辽宁沈阳 110136

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摘要:在复合材料专业教育中,计算机辅助设计类课程对学生专业技能培养至关重要。本文基于OBE(Outcome Based Education)理念,即成果导向教育,深入探索此类课程的思政教学。首先阐述了OBE理念与课程思政融合的必要性,详细分析了以《复合材料结构CAE技术》等课程为代表的教学现状,挖掘其中思政元素,构建了融入思政的课程目标体系,创新教学方法,并制定科学合理的考核评价方式,旨在培养学生专业能力的同时,提升其思想政治素养,实现知识传授与价值引领的有机统一。

关键词:OBE理念;复合材料专业;计算机辅助设计课程;课程思政

随着科技的飞速发展,复合材料在航空航天、汽车、机械等众多领域的应用日益广泛。在复合材料专业教育中,计算机辅助设计类课程成为培养学生专业技能的关键环节,如《航空软件技术》《复合材料结构CAE技术》《复合材料力学与结构设计课程设计》等课程,使学生掌握先进的设计与分析工具,提升解决复杂工程问题的能力。然而,在专业课程教学过程中,部分教师往往过于侧重知识与技能的传授,忽视了思想政治教育的融入。习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调,要坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人[1]。OBE理念以学生最终学习成果为导向,强调目标明确、反向设计、持续改进,与课程思政所追求的培养全面发展的高素质人才目标高度契合[2]。将OBE理念融入复合材料专业计算机辅助设计类课程思政教学,有助于明确思政教学目标,优化教学内容与方法,提升教学质量,培养德才兼备的复合材料专业人才。

一、OBE理念与课程思政融合的必要性

OBE理念聚焦学生毕业时应达到的学习成果,围绕成果设计教学活动,确保学生具备专业能力与素养。课程思政旨在将思想政治教育元素有机融入专业课程,培养学生正确的世界观、人生观和价值观,塑造其良好的职业道德与社会责任感。在复合材料专业计算机辅助设计类课程中,融合两者,能让学生在掌握专业技能的同时,深刻理解行业的社会责任与价值追求,成为既精通专业技术又具有高尚品德的人才,满足社会对复合材料专业人才全方位的需求。传统专业课程教学中,知识传授与思政教育分离,学生学习积极性和主动性难以充分调动。OBE理念下的课程思政教学,根据学生预期学习成果,挖掘课程思政元素,将思政教育贯穿教学全程。例如在《复合材料结构CAE技术》课程中,结合我国在CAE软件研发领域突破“卡脖子”技术难题的案例进行教学,既让学生了解专业知识在国家发展中的重要作用,又激发学生的学习热情和爱国情怀,增强课程的吸引力和感染力,提高教学效果。

学生的全面发展不仅包括专业知识和技能的提升,还涵盖思想政治素质的培养。OBE理念与课程思政融合,关注学生在学习过程中的情感体验和价值观塑造。通过课程思政教学活动,引导学生树立正确的职业观和价值观,培养团队协作精神、创新精神和科学精神。在计算机辅助设计类课程实践项目中,设置团队合作任务,让学生在合作中学会沟通、互相帮助,培养团队意识和责任感,促进学生在知识、能力和品德等方面全面发展,具体实施流程如图1所示。

二、复合材料专业计算机辅助设计类课程教学现状分析

目前,复合材料专业计算机辅助设计类课程设置涵盖了航空软件应用、复合材料结构设计与分析等多个方面,旨在培养学生运用计算机工具进行复合材料设计与优化的能力。以《复合材料结构CAE技术》为例,课程目标包括让学生掌握CAE技术基本概念、有限元理论及应用,具备解决非线性、接触和断裂等问题的能力,以及设计并执行有限元模拟全过程的实践技能。然而,这些课程目标主要侧重于专业技能培养,对思政教育目标的明确阐述和系统规划相对不足,缺乏将思政元素与专业知识有机融合的整体设计[3]。

教学内容上,计算机辅助设计类课程注重软件操作、理论知识讲解和案例分析。在讲解《航空软件技术》时,主要围绕航空设计软件的功能模块、操作流程进行教学;《复合材料结构CAE技术》则重点介绍有限元理论、CAE软件在复合材料结构分析中的应用等。教学方法多以教师讲授、演示和学生实践操作为主,虽然能使学生掌握专业技能,但在思政教育方面缺乏有效手段。部分教师在教学过程中未充分挖掘课程蕴含的思政元素,导致思政教育与专业教学“两张皮”现象。

现有的考核评价方式主要以学生的专业知识掌握程度和实践操作能力为重点。在《复合材料结构CAE技术》课程考核中,平时考核占30%,主要包括课堂表现、提问和课堂小测验;大作业(报告)占70%,要求学生完成一份复合材料结构CAE分析报告。这种考核方式对学生专业能力评价较为全面,但对学生在学习过程中体现的思想政治素养、职业道德等方面的考核缺乏明确标准和有效途径,难以全面、准确地评价学生的综合素质。

三、复合材料专业计算机辅助设计类课程思政元素挖掘

在复合材料专业计算机辅助设计类课程中,蕴含着丰富的体现家国情怀与民族自豪感的思政元素。在《复合材料结构CAE技术》课程绪论部分,介绍中国CAE软件行业的发展状况。尽管过去我国在CAE软件领域面临国外技术封锁的“卡脖子”困境,但近年来,国内科研人员不断努力,取得了一系列突破。如部分国产CAE软件在航空航天领域的应用逐渐成熟,打破了国外软件的垄断局面。通过讲述这些案例,激发学生的爱国热情,让他们认识到自己所学专业与国家发展紧密相连,增强民族自豪感,鼓励学生为国家科技进步贡献力量。

计算机辅助设计类课程涉及大量的科学理论和技术应用,是培养学生科学精神和创新意识的良好载体。在《复合材料力学与结构设计课程设计》中,学生需要运用力学原理和计算机辅助设计工具进行复合材料结构设计。在这个过程中,引导学生遵循科学规律,严谨对待每一个设计参数和计算结果,培养其求真务实的科学精神。同时,鼓励学生在设计过程中尝试新的方法和思路,突破传统设计理念的束缚。例如,在使用CAE软件进行结构优化时,引导学生探索不同的优化算法和参数设置,培养创新意识和勇于探索的精神。

在复合材料专业实践项目中,职业道德和团队协作至关重要。以《航空软件技术》课程实践为例,学生可能参与模拟飞机复合材料部件设计项目。在项目中,要求学生严格遵守行业规范和标准,确保设计数据的准确性和安全性,培养诚实守信、严谨负责的职业道德。同时,项目往往需要学生分组协作完成,每个成员负责不同的任务模块,如模型建立、数据分析、结果验证等。通过团队协作,学生学会倾听他人意见,发挥各自优势,提高团队协作能力,培养集体荣誉感和责任感。

四、基于OBE理念的课程思政教学方法创新

1案例教学法融入思政元素

在计算机辅助设计类课程教学中,选取具有代表性的案例,将思政元素巧妙融入其中。在《复合材料结构CAE技术》课程讲授接触问题时,引入我国航空航天领域复合材料部件接触分析的成功案例。通过介绍案例中科研团队如何克服困难,精准分析接触问题,确保部件安全可靠,不仅让学生掌握接触问题的分析方法,还能体会到科研人员的爱国奉献精神、严谨的工作态度和团队协作精神,激发学生的学习动力和职业追求。

2项目式学习培养思政素养

采用项目式学习方法,让学生在完成项目的过程中提升专业技能和思政素养。在《复合材料力学与结构设计课程设计》中,设置“新型复合材料航空结构设计”项目[4]。学生分组完成从需求分析、结构设计、CAE模拟分析到优化设计的全过程。在项目实施过程中,引导学生关注国家航空事业发展需求,培养家国情怀;在团队协作过程中,培养团队精神和沟通能力;鼓励学生在设计中创新,培养创新意识和科学精神;要求学生严格按照行业标准和规范进行设计,培养职业道德。

3线上线下混合式教学拓展思政教育空间

利用线上线下混合式教学模式,拓展课程思政教育空间[5]。在线上,通过学习平台发布包含思政元素的教学资源,如我国复合材料领域专家的科研故事、行业发展纪录片等,让学生自主学习,激发学习兴趣。在线下课堂,组织学生讨论线上学习内容,分享感受和体会,引导学生将个人学习与国家发展联系起来。在《航空软件技术》课程教学中,线上布置任务让学生了解我国航空软件自主研发的历程,线下组织讨论,让学生思考如何在专业学习中为国家软件产业发展贡献力量,加深学生对思政教育内容的理解和认同。

五、基于OBE理念的课程思政考核评价方式

基于OBE理念,建立涵盖专业知识、实践技能、思政素养的多元化考核指标体系。在《复合材料结构CAE技术》课程考核中,除了考查学生对CAE技术知识的掌握和实践操作能力外,增加对思政素养的考核指标。如在大作业(报告)评价中,设置“思政内容阐述”指标,考查学生对课程思政元素的理解和运用,是否能结合专业知识表达正确的价值观和职业态度;在平时考核中,观察学生在课堂讨论、团队协作中的表现,评价其团队精神、创新意识和职业道德等。同时,采用过程性评价与终结性评价相结合的方式,全面、动态地评价学生的学习效果。过程性评价贯穿课程教学全过程,通过课堂表现、小组作业、项目进展报告等方式,及时了解学生的学习态度、团队协作能力和思政素养发展情况。终结性评价在课程结束时进行,以大作业(报告)、期末考试等形式,综合考查学生的专业知识和思政学习成果。例如在《复合材料力学与结构设计课程设计》考核中,过程性评价占总成绩的40%,包括小组讨论参与度、每周项目进展报告质量等;终结性评价占总成绩的60%,主要依据最终设计报告和答辩表现,全面评价学生的专业能力和思政素养提升情况。

六、结语

将OBE理念融入复合材料专业计算机辅助设计类课程思政教学,是培养德才兼备专业人才的有效途径。通过深入挖掘课程思政元素,构建融入思政的课程目标体系,创新教学方法,建立科学的考核评价方式,实现了专业教学与思政教育的有机融合。在教学实践过程中,教师应不断探索和改进,根据学生反馈和教学实际情况持续优化教学内容和方法,提高课程思政教学质量,为复合材料行业培养更多具有高尚思想政治素养和扎实专业技能的优秀人才,助力我国复合材料产业的蓬勃发展。

参考文献

[1] 高德毅, 宗爱东. 从思政课程到课程思政: 从战略高度构建高校思想政治教育课程体系[J]. 中国高等教育, 2017(Z3): 43-46.

[2] 顾佩华, 胡文龙, 林鹏, 等. 基于“学习产出”(OBE)的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J]. 高等工程教育研究, 2014(1): 27-37.

[3] 王树国, 张卫红, 殷雅俊, 等. 新工科背景下复合材料与工程专业建设的思考与探索[J]. 高等工程教育研究, 2019(1): 110-114.

[4] 李辉, 郑春龙. 基于项目式学习的课程思政教学改革探索——以“软件工程”课程为例[J]. 中国大学教学, 2020(10): 76-80.

[5] 张立国, 吴秀霞. 线上线下混合式教学的理论与实践研究[J]. 现代教育技术, 2020, 30(5): 5-11.

基金项目:2024年沈阳航空航天大学教育教学改革项目(No:JG241104C2)

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