OBE理念下汽车制造工艺学教学方法
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摘要：汽车制造工艺学是车辆工程专业一门综合性和实践性很强的专业课程。分析了汽车制造工艺学的课程特点，针对车辆工程专业的人才培养要求，基于obe教育理念，对汽车制造工艺学的教学方法进行了探讨，在授课、作业环节进行了教学改革，以提高课程目标的达成度。
关键词：OBE；汽车制造工艺学；教学改革
1OBE理念及车辆工程专业学生培养要求
OBE(Outcomes-basedEducation)是指基于学习产出的教育模式，即一种成果导向的教育理念[1]。OBE教育理念有别于传统的由教而学，更加注重教育的实用性，强调为学而教，以掌握知识为出发点安排教学。作为“华盛顿协议”签约成员，目前阶段，国内正在大力推进工程教育专业认证，OBE理念是工程教育改革的重要教学指导理念。对提高我国工程教育质量，培养高质量应用人才，具有重要的推动作用。汽车产业是国民经济的主导产业和支柱产业之一，在世界主要经济大国的产业体系中一直占据举足轻重的地位。2020年,我国汽车销量超过2500万辆，在全球汽车销量占比中已连续十二年蝉联第一。庞大的市场吸引了大量企业投入到汽车及其相关产业中，国内目前拥有汽车制造企业超过两万家，每年吸引了大量的高校毕业生投身到汽车产业中。汽车产业同时代表了一个国家制造业在国际上的总体地位，是衡量一个国家工业化水平和科技创新能力的重要指标，而高校作为汽车行业技术人才的主要培养和输送基地，高校的培养质量在一定程度上决定了汽车产业的技术发展水平。结合汽车产业特点和国内发展现状，车辆工程专业学生培养目标的实质性涵义至少应包含以下几方面的内容。1）具有团队协作意识，同时掌握自然科学知识和一定的人文社科知识。汽车产品包含上万个零部件，生产涉及钢铁、塑料、陶瓷等行业，产业链包含零部件制造、汽车服务贸易等，产品从设计到成品必须经历众多的环节、漫长的周期。且汽车细分市场比较成熟，把技术做到优秀的同时也需展示自己的特色，诸如乘坐舒适性、外形美观性等，一些非技术因素在汽车设计开发中所占的比重也越来越重。因此，要求汽车工业技术人才需要有较强的组织管理能力和协作精神，能够在研发团队中发挥重要作用，且既需掌握宽广的自然科学知识又需具有一定的人文社科知识。2）扎实掌握基础知识，能够解决复杂工程问题。我国在汽车产业链中还存在薄弱环节，在变速箱等关键零部件设计开发、制造工艺水平、零部件系统集成等方面技术力量欠缺。国产汽车品牌缺乏强有力的高端品牌，产品在国际上的竞争力不足，但是随着时间的积累和研发实力的提高，国产品牌仍有较好的发展前景。因此，急需基础知识夯实，掌握扎实的车辆工程原理、设计、制造知识，实践能力良好，具备运用知识解决复杂工程问题，同时具有国际化视野的优秀人才。3）掌握多学科知识，具有良好的创新能力和终身学习意识。汽车产业虽然已经诞生了一百多年，但仍然保持着旺盛的生命力，在发展历程中涌现出的诸如可变气门正时、涡轮增压、缸内直喷、发动机闭缸等新技术层出不穷，且技术革新的速度非常快。当下，汽车行业也在经历着电动化、自动化、智能化的技术革新历程[2]。因此，车辆工程技术人才需要掌握机械、电气、控制等多学科的综合知识，具有良好的创新能力，同时具有较强的学习意识，能够通过自主学习，不断提升自己的专业能力和综合素质，适应社会发展，引领技术革新。
2汽车制造工艺学的课程目标、教学内容与课程特点
2.1课程目标
人才培养目标决定了学生的毕业要求，学生的毕业要求通过具体的课程目标进行支撑[3]，因此，培养目标最终落实到了每门课程的课程目标上。根据本校车辆工程专业培养方案的课程体系及本课程对学生毕业要求的贡献，决定了本课程的课程目标应包含以下几个方面：课程目标1应涵盖以下内容：了解金属切削的方法、原理、特点，掌握汽车零件加工质量影响因素，形成良好的工程实践意识，能够合理地应用零件加工工艺知识解决零件加工过程中的实际问题。课程目标2应涵盖以下内容：掌握汽车零部件加工制造完整的工艺流程，了解新工艺的加工原理和方法，针对典型零件能够选择合适的加工工艺。课程目标3应涵盖以下内容：理解刀具、夹具、齿轮等与汽车零部件加工相关的国家标准、行业标准、法律法规以及相关知识产权、行业政策。
2.2教学内容
汽车制造工艺学是车辆工程专业的一门主干技术基础课程[4]，这门课程围绕汽车零件的加工制造，系统地介绍了汽车制造工艺的基本知识、基本理论。授课内容包括汽车制造工艺过程基本概念的介绍、工件装夹和机床夹具的介绍与分析、汽车零件表面常用加工方法的介绍、汽车零件机械加工质量的分析、尺寸链原理与应用、机械加工工艺规程制定的步骤和内容、汽车产品设计的工艺性分析、典型零件制造工艺介绍。其中既包括生产过程、工艺过程、定位等需记忆的概念知识，又包括影响零件加工精度的因素分析、表面质量形成及影响因素分析等需理解的理论知识，还包括尺寸链的解算等需计算的应用知识，以及连杆、齿轮等制造工艺的实践知识。
2.3课程特点
课程教学方法与课程特点联系紧密，课程教学方法应遵循课程特点，本课程存在以下特点：（1）本门课程具有很强的专业性。在对一些加工原理、方法等的分析说明中运用了大量的图示法和专业词汇。二维视图的表达方法在一定程度上更加直接具体、清晰易读，降低了理解难度。但是有些示图结构复杂，包含内容较多，需要前期熟练掌握机械制图、汽车构造、金工实习等相关课程的知识[5]。（2）本门课程包含内容多，知识面广。产品加工工艺是多学科知识在零件加工过程中的综合运用。本课程从零件加工方法、装配工艺、测量方法等多方面、多角度系统的讲述了汽车零件加工制造相关的知识。内容涉及到机械工程材料、金属工艺学、互换性与测量技术等课程的相关知识。且不同课程知识间具有较高的关联度，因而导致内容较为繁杂。（3）课时短，学时少。本门课程涉及的内容较多，有较多的知识点关联到多门课程的内容。讲清楚一个知识点需要糅合多领域的知识，需要花费较多时间。培养方案中设定的本门课程总学时为32学时，相对课程内容来讲，学时偏少，任务重。（4）内容实践性强，不容易引起学生重视。本门课程注重培养学生的工程实践能力，授课内容紧密围绕零件加工的各个环节，脱离学生的日常环境，加大了学生对知识的理解难度。
3教学方法探析
为了实现车辆工程专业人才培养，需瞄准课程目标，结合课程特点，在授课及作业环节采用适宜的教学方法，以获得良好的课程目标达成。（1）教授知识的目的是为了服务实际，解决工程问题，而在理论学习阶段一般缺少实际生产环境，很难将所学知识与工程问题相联系，因此容易导致学生理论知识扎实，但是工程实践意识薄弱。为实现课程目标1的高达成度，需在授课及作业两个环节对培养工程实践意识有所侧重。在授课环节，进行逆向教学设计，首先提出工程问题，从问题引出相关理论知识。开展启发式教学，引导学生在课堂上进行思考，加深对知识的理解，避免出现课堂上听的懂，实际应用中却一头雾水的状况。如在分析刚度对工件加工形状的影响时，可首先展示出不同几何形状精度的零件加工效果（鼓形、马鞍形等），指出与理想加工效果之间的差别，抛出问题。接下来从零件加工实际中所采用的机床类型、定位方法等开始，引领学生确立完整的加工过程，分析加工过程中刀具及工件的运动和受力情况，进而引导学生分析、总结出刚度对工件加工形状的作用原理及影响特征。在学生思考的过程中完成基础知识的强化记忆和关联知识的综合应用。上课过程中提及到的被加工零件、机床、刀具等，在不影响理论分析说明时，应采用实物照片取代工程视图。比如夹具体、机床导轨、车刀等，通过实物照片的展示可拉近学生对实践的距离，提高学生对工程实践的熟识度。工程问题往往具有不同的解决方法，机械零件也可通过不同的加工方法生产制造，比如齿轮可通过滚齿、插齿等方法进行加工；国内外曲轴的加工具有不同的工艺方法。可采用观看录像等方法了解不同的生产工艺，分析不同加工方法的异同点，拓宽学生的思路，开阔学生的视野。作业环节是学生检验所学，查漏补缺的重要环节，做作业的过程不仅是一个检验的过程，更是学生回忆、整理所学知识、提高自身的过程，作业题目确立了学生强化和提高的方向。因此在作业布置上，可对工程实践问题有所侧重，设计针对工程实际问题的思考类题目，以进一步锻炼学生利用所学知识解决复杂工程问题的能力。（2）汽车产业的技术更新速度十分迅速，且由于市场竞争关系，汽车行业对新技术存在过渡保密现象，使得教学技术知识往往得不到及时更新。为实现课程目标2的高达成度，需在授课及作业两个环节对新工艺、新方法有所考虑。新工艺、新方法也是在传统工艺基础上的更新迭代，由于受到学时的限制，在授课环节，必须以基础知识的教授为主，只能适当提及一些新技术，不能对新技术进行细致讲解。可在课堂上给出新技术的关键词，也不宜将关键词指定的太过宽泛、笼统，如加工中心等，以免激发不起学生的学习兴趣。比如，在讲解数控加工机床时，适当展示加工代码；在讲解计算机辅助工艺过程设计时，可介绍一两款辅助软件，并采用某款软件进行一下功能演示。在讲解基础知识的同时吸引学生对新的工艺形式产生兴趣，指导学生关注汽车工程学会等相关网站、论坛，引导学生对新技术进行持续关注，了解其原理、特点，并能对新工艺的适用性进行正确把握。作业在课下完成，时间具有一定的弹性，可补充授课学时的不足。在作业环节，可布置诸如简述汽车曲轴加工新技术等题目，学生通过查阅专利、文章、新闻报道等资料完成作业，在完成作业的过程中，掌握了解新技术的途径和方法，并培养学生自主学习的能力。在作业中也可布置简单汽车零件加工的数控代码编写，或采用编程制作简单汽车零件的加工工艺规程卡片。在编制程序代码的过程中，能对汽车零件加工工艺相关知识进行强化训练，加深对工艺方法的认知，有助于零件加工时选择合适的加工工艺。（3）对于工科生的培养，通常以培养逻辑思维为重点，在教学过程中重视技术原理和重难点知识的讲授，目的在于使学生能够应用技术工具解决现实问题，往往忽视了技术以外的因素。为实现课程目标3的高达成度，可在授课及作业环节进行以下改革。在授课环节可增加标准的提及次数，在对标准的频繁引用中，强化学生的标准意识，引导学生考虑相关规定对汽车零部件加工工艺的影响。为了使机械产品的加工和装配有序可操作，零件加工制造的背后包含了非常多的国家标准、行业标准等，诸如GB/T1438.2-2008规定了莫氏锥柄麻花钻的型式和尺寸；JB/T7968.1-1999规定了滚刀的基本型式和尺寸。因此，在授课过程中有大量时机提及标准、展示标准代号及标准内容。另外，可指导学生关注中国汽车工业协会官方网站，查阅行业政策，标准法规等内容。在作业环节，可指定阅读某一项行业政策，然后分组进行讨论交流，以增强对行业政策的理解力。
4总结
汽车制造工艺学在车辆工程专业学生能力培养过程中具有重要的作用。在分析汽车工业人才培养要求和汽车制造工艺学课程特点的基础上，基于OBE理念，为实现汽车制造工艺学的课程目标，对汽车制造工艺学的教学方法进行了分析探讨，提出了相应的教学方法和措施，以提高本门课程的教学效果及目标达成度，提升人才的培养质量。
作者:王艳鹏 陈国强 谢迁迁 张新民 单位:河南理工大学机械与动力工程学院
