| 标题 | 基于OBE的数控技术实验教学探索 |
| 范文 | 凌玮 梁艺忠 胡伟蓉 摘要：专业认证是我国当前高等工程教育关注的焦点，以产出为导向是专业认证的核心教学理念。以工程教育专业认证标准为指导，积极探索机械设计制造及其自动化专业课程教学改革，该文分析数控技术实验教学的教学要素，提出在教学实践中实践教学的实效性，结合实验教学，阐述了对数控技术实验教学的认识与体会。实践证明，以产出为导向改革有利于提高学生独立思考和解决问题的能力，有利于增强学生的探索精神和创新能力，与专业认证要求相适应，为培养符合专业认证标准的卓越工程师后备人才提供有力支持。 关键词：数控技术；OBE；实验教学；专业认证；工业仿真 中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）33-0137-03 Abstract： Higher engineering education accreditation plays an important role on supporting higher engineering education accreditation. Outcomes-based education is the core of engineering education accreditation. Through the guidance of engineering education accreditation， the teaching reform of mechanical design， manufacture and automation specialty has been actively explored. The teaching factors of numerical control experiment were described. The effect of practice teaching was improved. The experience of the experimental teaching of numerical control technology was introduced. OBE oriented reform helps improve students' ability to solve problems independently. It is helpful to strengthen students' exploring spirit and creative ability. The class teaching practice shows that these reform accord with engineering education accreditation. It is benefit to the Program for Education and Training Outstanding Engineers. Key words： NC； OBE； Practice teaching； Engineering education accreditation； Industry simulation 1 概述 工程教育認证的核心理念：以学生为中心，以产出为导向，持续改进。以学生为中心：即教学设计以学生知识、能力、素质达到既定标准而设计，师资、课程等教学资源配置以保证学生学习目标达成为导向，质量保障与评价以学生学习成效为唯一标准。以产出为导向：以行业和企业需求决定培养目标，培养目标决定专业毕业要求，毕业要求决定课程体系，课程体系决定教学内容、教学方法等。持续改进：培养目标、毕业要求、教学环节都要进行评价，每一个教学参与者都要进行评价，建立评价的机制和周期，评价结果必须用于改进。[1-3]《华盛顿协议》各成员国（或地区）大多数采取“成果导向”之认证标准，即将学生表现作为教学成果的评量依据，并以促进专业持续改进作为认证的最终目标。各会员国认证规范追求其实质相当的内涵。基于学习产出的教育模式（Outcomes-based Education，OBE）最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革。美国斯派蒂撰写的《基于产出的教育模式：争议与答案》把OBE定义为“清晰地聚焦和组织教育系统，使之围绕确保学生获得在未来生活中获得实质性成功的经验。”OBE模式完全颠覆了传统的教学理念，将高等教育从以教师的“教”为中心转变为以学生的“学”为中心，将教学从教师的“理论知识体系”传授转变为学生的“能力达成目标”实现。 制造企业规模的扩大和竞争力的提升与数控技能人才的需求成正比，高级工以上技能人才严重缺乏直接制约着先进制造业技术水平的全面提升。以浙江省为例，数控高技能人才缺口达5万以上，虽然全省每年有数千名数控相关专业毕业生进入企业，但相对于市场对数控技术人才的巨大需求，仍是杯水车薪。高校数控技术课程，尤其数控技术实验，在培养数控高技能人才应用能力方面有不可替代性[4]。 2 基于OBE的数控技术实验教学设计 数控技术的实验教学应该围绕学生培养这一核心，以产出为导向，采用层次递进的实验课程教学结构（见图1），包括课内实验（认知性、验证性为主）、综合实验（设计性、综合性）、研创性实验（开放实验）等形式，工程应用能力培养逐步深入强化。课内实验注重实验与课堂教学内容时间安排上的紧密衔接，以学生快速掌握学科基本知识点并能进行初步应用为教学目标，如夹具与工件定位、刀具选择、切削用量确定、加工工艺安排等，以学生全面、系统地学习并掌握运用课程各理论知识点为主要教学目标；综合实验，依托学科平台和先进仿真技术，培养学生综合运用专业知识提高解决工程实际问题的能力，完整解决数控加工整个流程；对部分学有余力或能力提高的学生，辅以研创性实验（开放实验），内容很多来自教师企业科研课题，应用实践性较强，内容丰富且有一定研究深度。 实验以学生为中心，以培养计划和用人单位要求，确定课程目标，提出学习目标，完善实验指导，充分考虑学生的兴趣爱好和组队要求、以问题为导向编写指导书，实验安排以过程考核为主，多种测验为辅，通过考核和总结反思完善学习目标，形成教学的闭环控制，见图2。为实现实验教学的闭环控制，采取以下措施： （1） 积极推行自主学习的实验教学模式 要求学生自己理解实验内容，让学生独立思考、解决问題，独立完成实验，培养学生独立分析和解决问题的能力。教师尽量做到少讲多做，由指导变为引导，由讲授变为启发。提倡学生之间进行交流协作。要求学生自行设计零件加工工艺（含加工刀具、切削参数，工装夹具等），上机床自己动手加工零件。实验教师主要讲解工艺设计和机床操作规范，工艺方案和实验结果评价。 （2） 实行开放式的实验教学模式 具体实验教学的实施是实验时间开放，实验地点开放、实验器材开放、实验内容开放，给学生以最大的自由空间，有助于学生个性化发展，有利于创新实践能力强的高素质人才培养。同时能够最大限度地利用实验室资源。 （3） 采用启发式、研讨式、项目式教学方法，加强师生教学过程的互动交流，提升教学效果和质量。 基于OBE数控实验教学，对教师教育理论素养提出了很高要求。一是要求教师确立好预期学习产出，并将其分解为可以操作的细化目标。二是要求教师要善于利用各类教育资源、灵活选择各种教育策略来实现预期教育目标，经常性地开展教学改革研讨会，营造“研究学生，钻研教学”的文化氛围，并经常性地邀请国内外专家到校交流和指导。三是要求教师掌握多样化的教学评价方法，动态地把握学生知识、能力和态度的发展水平，教师需要投入较多的精力和心血研究繁琐的教学目标分解、一体化课程设计和教学方法选择，动态地评估学生发展水平，并根据学习产出评估反馈信息及时开展个性化学生辅导，等等。四是要求教师能够因材施教，为每一位学生设置个性化的发展方案[5] [6]。 要调动学生自主学习的积极性，培养学生探究性学习的能力。在实践教学中，充分运用先进的实验实训条件，并发挥课程组教师在数控技术研究领域的学术与技术实力，开发设计基于数控技术工程实际的实训项目，培养学生的动手能力和知识拓展应用能力。在条件成熟时可以安排企业数控工艺师讲学，或者到企业学习。 3 基于SL/OBE的数控实验教学 数控技术的显著特点之一，是实践性强。实践教学体系改革以建立与理论教学体系既互相联系，又相对独立、相互渗透的体系为重点，着重强化学生技术应用能力的培养[7]。 （1） 统筹安排实践性教学内容，将国际通用的SL 工业仿真平台系统（见图3）作为实践训练平台，涵盖流行的Fanuc、Simems等主流数控系统，技术应用能力训练贯穿于教学全过程，形成系列实践环节。 （2） 实验教学分阶段、分层次设置，从选择毛坯设置、工件零点选择、夹具与夹紧方式、选择刀库、配置刀具、编写NC程序、测量加工后的尺寸到加工模拟在SL 虚拟加工环境中完成。 （3） 训练以“一体化”模式教学，教师与学生通过边教、边学、边做来完成教学过程，让学生在实践过程中发现问题、思考问题、分析问题、解决问题，充分调动学生的积极性与主动性[8] [9]。 所以在数控技术实验教学中，要以工学结合为切入点，基于SL系统合理设计教学方法和教学内容，按照 “应用性理论知识讲授+单项仿真训练+综合仿真实训+操作实训”四位一体的实验教学体系。基于内容和基于SL/OBE的数控实验教学比较见表1。 基于SL/OBE的数控实验教学持续改进的实验教学保障体系： 1） 实验教学的评价和反馈机制：包含对开出的实验课质量的评价，教师对学生综合能力的评价，学生对老师的评价，其根本目的在于通过评价反馈机制持续提高数控实验教学质量。 2） 实验教学管理：贯穿于整个实验教学全过程，具有核心、导向的作用。包含建立完整的计算机房实验规范，实验室各项规章制度，为学生提供实验、项目实施的必要环境。 3） 实验教学师资队伍：积极引进双师型教师，建立一支高素质的实验教学队伍，才能切实提高实验教学水平。实验教学工作人员要主动适应教学方式改革，学习企业需求，了解和掌握最新仿真技术、数控技术。 4） 高水平的实验教材建设：是开发新型实验，促进实验教学水平的提高的技术保证。教材内容要跟上行业新技术发展和新实验设备建设，要浅显易懂，易自学。 4 结论 工程教育认证背景下的基于OBE的数控技术实验教学探索，根据学生为中心的毕业标准，构建旨在加强学生应用实践技能和创新意识的新的实验教学和保障体系，改革完善教学方法和手段，建立过程监控和反馈，从而建立和完善机制专业的工程人才体系，达到最终提高工程教育质量的目的。国际性通用数控系统的引入，将促进拟申请认证的专业重新确立面向世界的工程人才培养定位、构建国际化的课程和实验实践教学体系、采用国际化的教学方式、建立国际化的教师队伍、加强工程教育的国际交流与合作，从而提高工程人才培养的国际认可度和竞争力。 预期学习产出评估可以上升到学校层次，按课堂层面、专业层面和学校层面；按教师、学生、校友、用人单位、管理者等主体进行进一步评估研究。 参考文献： [1] 李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育，2014（17）：7-10. [2] 李志义.解析工程教育专业认证的学生中心理念[J].中国高等教育，2014（21）：19-22. [3] 靳遵龙，王珂，陈晓堂，等.专业认证与工程教育的持续改进研究[J].中国电力教育，2013（19）：3-6 [4] 吴瑞明，庞茂.校企合作实践教学及多轮驱动机制研究[J].浙江科技学院学报，2016，28（4）：300-304 [5] 何杰，王沛.以工程专业认证为背景的PLC实验教学改革研究[J].新校园，2016（6）：103-104 [6] 窦艳涛，蔡晓君.工程教育专业认证下的机械基础实验课程改革[J].大学教育，2016（7）：142-144 [7] 王莎.数控技术实验教学方法分析[J].外语学法教法研究，2015（6）：27. [8] 夏静萍，王瑛.工程专业认证背景下的自动控制原理实验教学改革与实践[J].实验技术与管理，2016，33（2）：159-165. [9] 张彦斌，宋磊.面向工程教育专业认证的机器人学课程教学改革与实践[J].中国现代教育装备，2017（265）：32-35. |
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