基于OBE 理念的《机械制造基础》课程建设研究

在国家创新驱动发展战略以及“中国教育现代化 2035”等重大的战略背景下，高等教育当中机械类课程的教学改革面临全新机遇与挑战，《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》表明 [1]，机械学科人才培养需突出工程知识跟技术应用的融合，看重知识、能力与素养的协同发展 [2]。《机械制造基础》作为机械类本科专业里的重要核心课程，是学生弄懂制造工艺与装备应用的基础阶段，也是工程教育与产业需求匹配的关键节点。

成果导向教育（OBE）理念为课程改革点明了清晰的方向，该理念强调把学生作为中心、以学习成果为导向 [3]，还借助“反向设计—正向实施—持续改进”的闭环模式，驱动课程目标与产业岗位需求精确贴合，在教学进行实践期间 [4]，OBE 理念可以依托线上与线下混合式教学、虚拟仿真平台还有工程案例库，实现学习方式的多样化及过程评价的可估量 [5]，由此增强学生处理复杂工程相关问题的能力。

由于新工科建设与工程教育认证的推动，课程改革应跟随制造业智能化、数字化与绿色化的发展潮流，对“目标体系—内容模块—实施路径—评价机制”整体框架予以重构 [6]，从知识体系重新构建的角度看，课程内容要冲破传统工艺的局限，逐步朝着制造过程仿真、智能装备运维和绿色制造等前沿方向延伸拓展[7]；从教学模式的角度看，应当创建“问题链驱动 + 项目化实施”的混合式课堂，借助数字化工厂平台开展工艺设计、加工操作与质量检测全流程沉浸式的学习活动；从评价体系的角度看，应探究基于制造数据的动态评价模式，凭借工艺优化度、参数的合理程度和缺陷控制方面的指标量化学生能力成长[8]，推动教学质量稳步前进。

综上所述，基于 OBE 理念的《机械制造基础》课程建设不仅要破解传统工程教育中存在的“内容滞后产业”的问题，还为新工科背景下制造类课程的数字化与智能化转型提供可复制的范式[9]。随着工业5.0人机协作制造模式的到来，本研究所提出的“基础工艺数字化、制造过程智能化、工程素养贯通化”人才培养模式 [10]，将为我国制造业升级提供有力的人才支撑，也为工程教育从“跟跑”迈向“并跑”乃至“领跑”奠定坚实基础。

1 OBE 理念下的《机械制造基础》课程研究现状

近年来，在新工科建设与工程教育专业认证的推动下，成果导向教育（OBE）理念逐渐成为高等教育课程改革的重要指导思想。《机械制造基础》作为机械类专业的核心课程之一，研究现状主要集中在三个方面：课程体系构建、教学模式创新以及评价机制探索。

在课程体系方面，传统的《机械制造基础》多以金属切削加工、工艺规程编制和工艺装备应用为主线，内容偏重于知识传授，较少与新兴制造技术相结合。随着制造业向智能化、数字化和绿色化转型已有研究尝试将数字孪生、增材制造、工业互联网等新技术引入课程知识体系。例如部分高校在教学内容中增加了制造过程仿真、绿色工艺设计及智能装备维护等模块，初步构建了“基础工艺—现代技术—系统集成”的知识框架，使课程更加贴近产业发展趋势。

从教学模式的维度看，诸多实践已说明，仅仅借助课堂讲授，难以实现 OBE 理念下能力导向的培养目的，国内诸多高校踊跃探索线上线下混合式教学、翻转课堂、项目驱动和虚拟仿真等模式，有部分教师依托 MOOC、学习通等平台，在课前推送资源供学生自主学习，指导学生在课堂上针对典型工艺问题展开讨论与设计，进而凭借课后线上任务开展扩展与巩固，这类模式可显著提高学生的参与度和自主学习能力，同时推动了理论跟实践的相互结合。

在评价机制方面，现有研究正逐步从结果性考核向过程性评价转变。过去课程考核多依赖闭卷考试，难以全面反映学生工程能力和综合素养。近年来，一些高校尝试建立基于能力达成度的多元评价体系，将工艺设计合理性、参数优化程度、加工过程质量控制等纳入评价指标，并通过学习数据的动态采集形成“过程记录—结果检测—反馈改进”的闭环。虽然这类探索仍处于起步阶段，但已显示出较好的导向作用。

总体来看，OBE 理念下的《机械制造基础》课程研究已经取得初步成果，但仍存在一些不足。一是课程内容更新速度与制造业技术迭代尚不匹配，部分知识体系仍停留在传统工艺层面；二是混合式教学虽然得到推广，但有效融合线上资源与线下实践的深度不足；三是在评价机制上，缺乏可操作性强的量化模型，过程性数据在课程改进中的应用尚不充分。因此，未来的研究需要进一步加强产教融合，推动学科交叉，构建更加系统化、智能化和数据驱动的课程体系，为培养能够适应新一代制造业发展的人才提供有力支撑。

2 OBE 理念下的教学目标

明确机械制造基础教学目标，需以工程教育专业认证标准为纲，依托 OBE 理念，从“行业需求—能力分解—动态评价”三向发力，重构“机械制造基础”课程的教学目标体系。系统厘清课程目标与毕业要求指标点之间的对应关系，聚焦工程实践能力与工程问题解决能力的培养主线，明确课程在人才培养体系中的支撑作用。通过分解课程学习成果，重构课程内容与教学活动，确保“教学目标—教学过程—评价方式”全链条协同一致。同时，构建与产业需求紧密对接、突出能力导向的多元评价机制，形成目标清晰、结构合理、导向明确、可持续改进的教学目标体系，为课程高质量建设与持续优化提供坚实支撑。

3 OBE 理念下的教学内容

3.1 教学内容解读

机械制造基础教学内容主要包括五个模块，如下图 1 所示。五个模块之间具有循序渐进、相互支撑的关系。金属切削基础知识是起点，它阐明切削过程中材料去除的基本规律，为后续学习提供理论依据。基于此，典型加工方法与刀具模块介绍车削、铣削、磨削等常见工艺及配套刀具，使学生能把基本原理应用于具体操作。进一步的，机械零件加工方法与设备则将工艺与机床设备相结合，帮助学生理解零件成形过程与设备特性。随后，机械加工工艺规程强调加工步骤的系统设计与优化，把零件加工提升到整体工艺规划层面。最终，机床夹具设计在前面知识的基础上，解决定位与夹紧问题，实现精度、效率与安全的统一。

整体来看，这五大模块构成了“原理—方法—设备—工艺—夹具”的完整链条，既保证了知识体系的逻辑性，又体现了课程从理论学习到工程应用的能力培养目标。

3.2 基于教学学情的教学方法设计

基于 OBE 理念，机械制造基础课程的教学方法根据教学学情进行了分析研究，针对学生的学情特点以及《机械制造基础》课程中概念繁杂、内容抽象、理解难度较高的实际情况，结合课程核心知识点，探索并总结了若干具有针对性的教学指导方法。

工程实践是引发学生学习兴趣的关键切入点，在课堂讲授期间，教师可凭借自身的工程经验，引入生产现场里的典型实例，对抽象知识点做具体化的阐释，借助“理论—实例”的对比，不仅有益于学生将课堂知识与实际应用相融合，还能增进其学习的主动性和理解的透彻度。

跨课程知识回顾与整合是增进理解力的有效途径，《机械制造基础》牵扯到材料学、机械原理、机械设计等多门课程的有关内容，教师要辅助学生回顾、串联前置课程中的关键知识点，在此基础上实现与本课程知识体系的无缝融合，讲授模式需秉持“由浅入深、循序渐进”的理念，若举例的话，机床原理和运动系统可利用多媒体视频做动态演示，以强化直观认知；而像刀具角度这样只凭图纸难以领悟的内容，不妨借助实物教具给予说明，进而提高学习成效。

因材施教与分层培养是课程设计的重要原则。学生群体存在差异：部分为普通本科直升生，对机械制造知识了解较少；部分为专升本学生，具备一定的实践或相关学习背景。基于这一差异，教学中应采取差异化的培养策略。对于直升本科生，课程设计可依照教材结构，突出理论知识的系统讲解，使其逐步掌握车削、铣削、磨削等基本加工方法，再进一步理解各类机床的运动系统及应用。对于专升本学生，则可将机床类型、加工方法与刀具应用有机融合，进行系统化与综合性的讲授，以发挥其已有知识基础，促进知识迁移与能力提升。

综上所述，课程教学应从工程实践导入、跨课程知识整合与分层次培养三个方面同时着力，实现理论性与实践性的平衡，兼顾学生差异与课程整体目标，从而有效提升机械制造基础课程的教学质量与人才培养实效。

4 OBE 理念下的课程建设设计

4.1 课程设计思路

机械制造基础这门课的教学设计根据反向设计原则，按照 0BE 的要求，从学生学习成果出发，确定教学目标，组织教学内容，选取教学策略，开展评价与反馈，关注课程中关键因素之间的互动关系，以实现以学为中心的教学，以及实现学生的机械制造技术知识、能力和素养三个方面都能得到综合的训练。

4.2 教学设计

机械制造基础的教学设计应坚持以学生为主体，紧扣既定的教学目标与课程内容展开探讨，并从理论讲授与实验实践两个方面加以研究和落实。

（1）理论课教学设计

理论课程以“闭环学习链”贯穿教学课前、课中、课后全过程，形成“课前自主探究—课中深度实践—课后反思拓展”的有机衔接。课前，学生通过线上虚拟仿真平台（如虚拟加工实验室）开展问题导向的自主学习，为课堂研讨储备知识；课中，通过工艺路线设计、刀具选型优化等环节的分组协作，深化理论与实践的结合，同时，课堂还融入思政教育，强化学生的责任意识和职业价值观；课后，依托虚实结合的技能强化训练，通过学习通、实训实验室等平台深化教学内容，将知识内化为解决复杂工程问题的能力，最终实现“学中做、做中悟”的深度教学目标。

（2）实验课教学设计

实验内容的设计应与理论知识紧密结合，并遵循由浅入深、循序渐进的原则。实验课程以学生为核心，突出其主体作用，重视知识与技能的融合，同时做到教学方法与学习方法相统一，着力培养学生的实践能力和创新意识，帮助其潜能得到更好发挥，并促进个性发展。

在具体实施中，以项目驱动的方式开展实验教学，通过动手操作，让学生在实践中掌握刀具几何参数及其测量方法、机床结构与加工工艺、普通车床知识，以及机床夹具和装夹方法等内容，从而逐步形成应用能力与创新思维并重的综合素质。

实验课程教学设计如下表 1 所示。实验类型主要分为演示性、验证性、综合性和设计性实验。

表1 实验项目设计

在进行教学模式设计过程中，基于 OBE 理念构建 " 问题链驱动 + 项目化实施 " 的混合式教学体系，通过线上 + 线下虚实结合的数字化工厂平台，实现工艺规划、装备操作等制造全流程的沉浸式教学，帮助学生培养多因素协同解决问题的工程思维，并引导他们从全局角度思考实际工程问题。

4.3 课程建设实施

在教学实施过程中，将充分发挥现有学习平台的作用。具体包括通过学习通进行课堂签到、建立题库、开展互动交流，并上传与课程相关的课件、教案和学习资料，方便学生能够随时随地获取学习资源。

同时，还会借助平台布置作业、发布课堂测评和随堂练习等过程性任务，用于教学效果的评价与反馈。通过对平台功能的深度运用，进一步激发学生的学习积极性与参与度。

教学过程中学生通过“知”进行学习准备，通过学和练解决教学重难点，通过做进一步突破教学重难点，过程中学生通过线上资源个性化学习，小组探究，教师引导与答疑固化知识与技能。如问题引入：零件加工哪些工艺方法？学生做好相关课前知识预习；然后课堂上通过讲授法、演示法、问题讨论法等教学手段相结合，进行机械制造工艺方法的类型、刀具几何参数以及刀具材料等相关知识的新课学习；最后进行总结与提高，引出下一节课新知识点的预习任务及课后作业的复习内容，从而形成一套完整的闭环学习链。

5 OBE 理念下的教学评估与反思

5.1OBE 理念下的教学评估

教学评价体系是对教学过程及结果进行系统、科学地考核与反馈的机制，用来衡量学生学习的成效与教师教学的好坏，评估体系清晰各教学环节在实现课程目标时的支撑意义，保障考核方式及权重的合理布局，于课程实施的过程里，留意教学与学习的整个过程，采用“线上跟线下”的教学模式，理论跟实践深度结合，以及对过程与结果实施全面考量，基于综合能力及素质的多维考察 [11]，及时针对学生进行全方位、立体化评价，保证评估的全面性以及精准程度。下图 ² 为教学评估方式图。

机械制造基础课程考核采用的方式是形成性成绩和终结性成绩组成，形成性成绩的占比为 50% ，按照课堂考勤、课堂表现、作业测评及实验进行综合评定，目的为全面呈现学生学习经过，课堂考勤表露学习态度，课堂表现展现思维与参与度，作业测评衡量知识应用水平，实验考评造就实践能力，进而带动学生知识、能力跟素养的协调成长。终结性成绩的占比达 50% ，主要采用闭卷笔试的形式，意在全面考查学生对课程知识的理解与掌握水平，主要考察其运用已学知识分析与解决问题的能力，从整体方面评价学习成效与知识掌握度，课程的总评成绩会综合思索各项目的权重，把平时成绩与期末考核结果融合起来，打造综合评价模式，从而全方位反映学生的学习推进情况与实际能力。

5.2 OBE 理念下的教学反思

高校学生普遍对生产实践了解不足，而本课程又强调较强的实践性与应用性。然而，在实际教学过程中，理论教学与实践操作的衔接仍存在一定局限。教学质量的进一步提升和学生综合素质的有效培养受到了一定制约。当前产教融合多限于浅层次的企业参观和短期实习，企业在课程资源供给、教学过程参与和人才共育中的深度参与不足，学生难以在真实场景中获得解决复杂工程问题的经验。为此，后续的教学过程中要实施“双进”育人机制，即“企业导师进课堂、学生项目进车间”。校企合作，产教融合 ^112] 。将人才培养、教师专业化发展、实训实习实践、学生创新创业、企业服务科技创新功能有机结合，促进产教融合、科教融合，打造集产、学、研、转、创、用于一体，互补、互利、互动、多赢的实体性人才培养创新平台。

6 总结

《机械制造基础》课程在新工科建设和工程教育认证的双重驱动下，正由传统的知识传授向能力导向和素养培养转型。课程改革不仅回应了制造业智能化、绿色化的发展趋势，也在教学内容、教学模式和评价体系上实现了系统性探索与创新。通过引入 OBE 理念，课程实现了“目标体系—内容模块—实施路径—评价机制”的整体优化，推动了产教融合与校企协同的深入开展。研究表明，课程的持续改进应聚焦三点：一是课程内容更新要与产业技术发展保持同步，二是线上与线下教学的深度融合需进一步加强，三是评价体系应更加科学化和数据化。整体而言，基于 OBE 理念的课程改革为机械类人才培养提供了新的路径，其形成的“基础工艺数字化、制造过程智能化、工程素养贯通化”的育人模式，将为我国制造业转型升级提供有力支撑，也为工程教育实现从“跟跑”到“领跑”的跨越奠定基础。

参考文献

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