基于OBE理念的《机械工程材料》教学改革与探索

李妙玲，武亚平

(洛阳理工学院 机械工程学院，河南 洛阳 471023)

OBE 是英文Outcomes based Education(成果导向教育) 的缩写,是一种基于学习产出的教育模式，最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革[1]。成果导向教育作为一种先进的教育理念，至今已形成了一套比较完整的理论体系和实施模式，而且已经证明是高等工程教育改革的正确方向。为了积极推进教育教学改革，应遵循3个理念，即：成果导向、以学生为中心、持续改进。

《机械工程材料》课程是我校过程装备与控制工程专业的一门专业基础课。通过本课程的学习，使学生学习和掌握常用工程材料的基本理论知识并能合理地选择材料、正确制定热处理工艺路线。最终能激发学生对本专业的兴趣，培养学生的科学思维和科学精神。在工程教育认证标准中，本课程是过程装备与控制工程专业的核心课程。然而传统课堂教学存在以下4方面的突出问题[2]：

(1)课时减少与教学内容完整性的矛盾。

(2)课程目标是基于课程导向，不是基于产出为导向。

(3)传统教学模式与目前信息化教学的矛盾。

(4)在传统教学中课程思政元素偏少。

基于以上问题，传统的教学已不能满足工程教育认证要求。结合我校“行业性、地方性、应用型”的办学定位，机械工程材料课程的改革势在必行。

1 基于OBE理念的课程教学目标

根据我校过程装备与控制工程专业的2016版的培养方案，将教学目标细化分解为以下3条。

通过本课程的理论教学和实验教学，使学生具备下列能力：

(1)掌握常用机械工程材料基本理论和主要性能特点，掌握热处理的基本理论和常用工艺方法，初步具备合理选择与使用材料、正确制定机械零件热处理工艺路线的能力。

(2)结合实验培养学生选材用材的原则和方法，能够合理设计热处理工艺使材料的力学性能达到预期目标，培养实践创新能力，紧跟机械工程新材料和新技术发展动向。

(3)培养学生树立正确的工程观，具有运用标准、规范、手册、图册查阅有关技术资料的能力。

本课程的教学目标与OBE教学理念相一致，并很好地支撑了毕业要求指标点。通过教学改革，将学生专业的理论知识和实践技能有机整合，学生最终能掌握常用工程材料的基本理论知识。并能根据具体的使用要求合理地选择材料、正确地制定热处理工艺路线。

2 基于OBE理念的教学内容改革

根据培养方案的要求，《机械工程材料》课程的学时为32个。其中，理论学时24个，实验学时8个。针对教学内容增多但学时减少的情况，必须对教学内容进行整合、对教学方法进行改革，才能有效地、圆满地完成教学任务。根据本课程理论性和实践性强、基本概念多、与生产实际结合密切的特点[3]，在教学组织上开展模块化教学，即把教学内容分为工程材料理论基础、工业生产实际应用和工程实践创新能力培养3个模块，将思政元素融入课程教学中。

(1)工程材料理论基础

教学内容开始于工程要求(材料的力学性能。主要包括强度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等)、结束于实践应用(合理选材并能正确地制订加工工艺和热处理工艺)。其中，还包括金属的晶体结构及缺陷、铁碳合金相图、钢的热处理、合金钢、铸铁等。

(2)工业生产实际应用

采用“一线两图”的教学模式，即用一条主线(选材用材能力)贯穿教学始终、两张图形(“铁碳合金相图”和“C曲线”)联系各部分教学内容，围绕教学目标的达成开展教学。其中，还包括铁碳合金相图、钢的热处理、合金钢、铸铁、工程材料的选用等；硬度测试、显微组织观察、热处理实验操作及实验现象的分析、解释。

合金钢、铸铁的国家标准命名、显微组织图、性能及热处理规范；硬度测试、金相组织观察、热处理工艺设计及其结果分析。

(3)工程实践创新能力培养

根据培养方案的要求，在完成理论教学的同时，还要注重学生创新能力的培养。在本课程的教学环节中，可通过以下几个途径提高学生的创新能力。在教学方法上以项目和问题为导向，活跃课堂气氛，提高学生参与课堂教学的积极性、主动性；在网络资源中除了课堂教学内容外，还有大量的阅读资料、视频动画、作业练习、自我测验等；在实验教学中，以开设综合型、创新型实验为主，指导学生自主设计实验过程，把理论知识和实际工业应用结合起来，培养学生工程意识和创新能力。

(4)在课程教学中融入思政元素

在本课程介绍材料的发展历史环节时加入课程思政要素，使学生了解材料的发展历史、现状和前景，了解本专业研究领域、热点和应用。在讲述钢的热处理、钢的牌号等内容时，要根据目前材料、热处理发展的现状，考虑到对环境、社会可持续发展的影响，增强学生的爱国热情和民族自豪感。

3 基于OBE理念的考核方式改革

教学考核是教学过程的一个重要环节，在教学中起着导向性的作用。在以往的考核中，平时成绩的确定主要考虑作业和考勤，占综合成绩的20%，由于缺乏明确的评分标准和量化指标，而且受教师主观因素影响较大，这种考核方式不能客观、全面地反映学生的真实学习效果。

根据OBE理念，将期末考试做了以下改革[4]。可将考试内容分为两部分：第1部分用闭卷考试的形式。要求学生在规定的时间内完成答卷内容，主要考核学生对书本知识和课堂补充知识的掌握和熟练程度。第2部分用开卷考试的形式。比如，做齿轮时，可以选用渗碳钢来做，也可以选用调质钢来做。那么，这两种材料各有什么优缺点，应采用何种热处理工艺来满足最终的使用性能。

这种考核方式，就是用工程实际问题来考核学生的综合能力。这种开放性的试题有多种合理的答案，这样可以充分客观地考查学生在学习过程中应用知识的能力、设计创新能力、解决复杂工程问题的能力。

考试内容结合教学大纲与课程目标，做到全面覆盖，全面支撑毕业要求指标点的达成，内容涉及材料的力学性能、金属的晶体结构、金属的结晶、铁碳合金的相图、钢的热处理、合金钢、铸铁等，既有基本概念、基础理论，也更强调知识的应用性和综合性，以检验教学效果。

过程装备与控制工程专业16级共2个班，学生总数57人，《机械工程材料》课程达成度较好，说明学生比较好的掌握了课程教学重点内容，达到了预期教学目的。从分析来看，学生对于基础内容掌握较好，也就是其课程目标达成度较好，未达到期望值的人数较少。但有些课程目标所涉及的教学内容多，综合性的题目多，学生成绩偏低。通过成绩分析可知，部分学生灵活运用知识的能力仍然不足。

4 结 语

(1)OBE教学有一种教育质量考核的新指标，是一种先进的教育理念，是高等工程教育改革的正确方向。根据我校过程装备与控制工程专业的培养方案，针对《机械工程材料》课程中存在的重点问题，进行分析，制定合理的教学目标，整合教学资源，融入思政元素。并对考核方式进行了改革，提出了切实可行的成绩评定的方法。

(2)将教学结果和学生能力的培养作为核心，提高学生在学习过程中的主观能动性，增进学生在学习过程中的创新意识，提高学生解决复杂问题的能力。