OBE理念下汽車制造工藝學教學方法

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摘要：汽車制造工藝學是車輛工程專業一門綜合性和實踐性很強的專業課程。分析了汽車制造工藝學的課程特點，針對車輛工程專業的人才培養要求，基于obe教育理念，對汽車制造工藝學的教學方法進行了探討，在授課、作業環節進行了教學改革，以提高課程目標的達成度。

關鍵詞：OBE；汽車制造工藝學；教學改革

1OBE理念及車輛工程專業學生培養要求

OBE(Outcomes-basedEducation)是指基于學習產出的教育模式，即一種成果導向的教育理念[1]。OBE教育理念有別于傳統的由教而學，更加注重教育的實用性，強調為學而教，以掌握知識為出發點安排教學。作為“華盛頓協議”簽約成員，目前階段，國內正在大力推進工程教育專業認證，OBE理念是工程教育改革的重要教學指導理念。對提高我國工程教育質量，培養高質量應用人才，具有重要的推動作用。汽車產業是國民經濟的主導產業和支柱產業之一，在世界主要經濟大國的產業體系中一直占據舉足輕重的地位。2020年,我國汽車銷量超過2500萬輛，在全球汽車銷量占比中已連續十二年蟬聯第一。龐大的市場吸引了大量企業投入到汽車及其相關產業中，國內目前擁有汽車制造企業超過兩萬家，每年吸引了大量的高校畢業生投身到汽車產業中。汽車產業同時代表了一個國家制造業在國際上的總體地位，是衡量一個國家工業化水平和科技創新能力的重要指標，而高校作為汽車行業技術人才的主要培養和輸送基地，高校的培養質量在一定程度上決定了汽車產業的技術發展水平。結合汽車產業特點和國內發展現狀，車輛工程專業學生培養目標的實質性涵義至少應包含以下幾方面的內容。1）具有團隊協作意識，同時掌握自然科學知識和一定的人文社科知識。汽車產品包含上萬個零部件，生產涉及鋼鐵、塑料、陶瓷等行業，產業鏈包含零部件制造、汽車服務貿易等，產品從設計到成品必須經歷眾多的環節、漫長的周期。且汽車細分市場比較成熟，把技術做到優秀的同時也需展示自己的特色，諸如乘坐舒適性、外形美觀性等，一些非技術因素在汽車設計開發中所占的比重也越來越重。因此，要求汽車工業技術人才需要有較強的組織管理能力和協作精神，能夠在研發團隊中發揮重要作用，且既需掌握寬廣的自然科學知識又需具有一定的人文社科知識。2）扎實掌握基礎知識，能夠解決復雜工程問題。我國在汽車產業鏈中還存在薄弱環節，在變速箱等關鍵零部件設計開發、制造工藝水平、零部件系統集成等方面技術力量欠缺。國產汽車品牌缺乏強有力的高端品牌，產品在國際上的競爭力不足，但是隨著時間的積累和研發實力的提高，國產品牌仍有較好的發展前景。因此，急需基礎知識夯實，掌握扎實的車輛工程原理、設計、制造知識，實踐能力良好，具備運用知識解決復雜工程問題，同時具有國際化視野的優秀人才。3）掌握多學科知識，具有良好的創新能力和終身學習意識。汽車產業雖然已經誕生了一百多年，但仍然保持著旺盛的生命力，在發展歷程中涌現出的諸如可變氣門正時、渦輪增壓、缸內直噴、發動機閉缸等新技術層出不窮，且技術革新的速度非?？臁．斚?，汽車行業也在經歷著電動化、自動化、智能化的技術革新歷程[2]。因此，車輛工程技術人才需要掌握機械、電氣、控制等多學科的綜合知識，具有良好的創新能力，同時具有較強的學習意識，能夠通過自主學習，不斷提升自己的專業能力和綜合素質，適應社會發展，引領技術革新。

2汽車制造工藝學的課程目標、教學內容與課程特點

2.1課程目標

人才培養目標決定了學生的畢業要求，學生的畢業要求通過具體的課程目標進行支撐[3]，因此，培養目標最終落實到了每門課程的課程目標上。根據本校車輛工程專業培養方案的課程體系及本課程對學生畢業要求的貢獻，決定了本課程的課程目標應包含以下幾個方面：課程目標1應涵蓋以下內容：了解金屬切削的方法、原理、特點，掌握汽車零件加工質量影響因素，形成良好的工程實踐意識，能夠合理地應用零件加工工藝知識解決零件加工過程中的實際問題。課程目標2應涵蓋以下內容：掌握汽車零部件加工制造完整的工藝流程，了解新工藝的加工原理和方法，針對典型零件能夠選擇合適的加工工藝。課程目標3應涵蓋以下內容：理解刀具、夾具、齒輪等與汽車零部件加工相關的國家標準、行業標準、法律法規以及相關知識產權、行業政策。

2.2教學內容

汽車制造工藝學是車輛工程專業的一門主干技術基礎課程[4]，這門課程圍繞汽車零件的加工制造，系統地介紹了汽車制造工藝的基本知識、基本理論。授課內容包括汽車制造工藝過程基本概念的介紹、工件裝夾和機床夾具的介紹與分析、汽車零件表面常用加工方法的介紹、汽車零件機械加工質量的分析、尺寸鏈原理與應用、機械加工工藝規程制定的步驟和內容、汽車產品設計的工藝性分析、典型零件制造工藝介紹。其中既包括生產過程、工藝過程、定位等需記憶的概念知識，又包括影響零件加工精度的因素分析、表面質量形成及影響因素分析等需理解的理論知識，還包括尺寸鏈的解算等需計算的應用知識，以及連桿、齒輪等制造工藝的實踐知識。

2.3課程特點

課程教學方法與課程特點聯系緊密，課程教學方法應遵循課程特點，本課程存在以下特點：（1）本門課程具有很強的專業性。在對一些加工原理、方法等的分析說明中運用了大量的圖示法和專業詞匯。二維視圖的表達方法在一定程度上更加直接具體、清晰易讀，降低了理解難度。但是有些示圖結構復雜，包含內容較多，需要前期熟練掌握機械制圖、汽車構造、金工實習等相關課程的知識[5]。（2）本門課程包含內容多，知識面廣。產品加工工藝是多學科知識在零件加工過程中的綜合運用。本課程從零件加工方法、裝配工藝、測量方法等多方面、多角度系統的講述了汽車零件加工制造相關的知識。內容涉及到機械工程材料、金屬工藝學、互換性與測量技術等課程的相關知識。且不同課程知識間具有較高的關聯度，因而導致內容較為繁雜。（3）課時短，學時少。本門課程涉及的內容較多，有較多的知識點關聯到多門課程的內容。講清楚一個知識點需要糅合多領域的知識，需要花費較多時間。培養方案中設定的本門課程總學時為32學時，相對課程內容來講，學時偏少，任務重。（4）內容實踐性強，不容易引起學生重視。本門課程注重培養學生的工程實踐能力，授課內容緊密圍繞零件加工的各個環節，脫離學生的日常環境，加大了學生對知識的理解難度。

3教學方法探析

為了實現車輛工程專業人才培養，需瞄準課程目標，結合課程特點，在授課及作業環節采用適宜的教學方法，以獲得良好的課程目標達成。（1）教授知識的目的是為了服務實際，解決工程問題，而在理論學習階段一般缺少實際生產環境，很難將所學知識與工程問題相聯系，因此容易導致學生理論知識扎實，但是工程實踐意識薄弱。為實現課程目標1的高達成度，需在授課及作業兩個環節對培養工程實踐意識有所側重。在授課環節，進行逆向教學設計，首先提出工程問題，從問題引出相關理論知識。開展啟發式教學，引導學生在課堂上進行思考，加深對知識的理解，避免出現課堂上聽的懂，實際應用中卻一頭霧水的狀況。如在分析剛度對工件加工形狀的影響時，可首先展示出不同幾何形狀精度的零件加工效果（鼓形、馬鞍形等），指出與理想加工效果之間的差別，拋出問題。接下來從零件加工實際中所采用的機床類型、定位方法等開始，引領學生確立完整的加工過程，分析加工過程中刀具及工件的運動和受力情況，進而引導學生分析、總結出剛度對工件加工形狀的作用原理及影響特征。在學生思考的過程中完成基礎知識的強化記憶和關聯知識的綜合應用。上課過程中提及到的被加工零件、機床、刀具等，在不影響理論分析說明時，應采用實物照片取代工程視圖。比如夾具體、機床導軌、車刀等，通過實物照片的展示可拉近學生對實踐的距離，提高學生對工程實踐的熟識度。工程問題往往具有不同的解決方法，機械零件也可通過不同的加工方法生產制造，比如齒輪可通過滾齒、插齒等方法進行加工；國內外曲軸的加工具有不同的工藝方法?？刹捎糜^看錄像等方法了解不同的生產工藝，分析不同加工方法的異同點，拓寬學生的思路，開闊學生的視野。作業環節是學生檢驗所學，查漏補缺的重要環節，做作業的過程不僅是一個檢驗的過程，更是學生回憶、整理所學知識、提高自身的過程，作業題目確立了學生強化和提高的方向。因此在作業布置上，可對工程實踐問題有所側重，設計針對工程實際問題的思考類題目，以進一步鍛煉學生利用所學知識解決復雜工程問題的能力。（2）汽車產業的技術更新速度十分迅速，且由于市場競爭關系，汽車行業對新技術存在過渡保密現象，使得教學技術知識往往得不到及時更新。為實現課程目標2的高達成度，需在授課及作業兩個環節對新工藝、新方法有所考慮。新工藝、新方法也是在傳統工藝基礎上的更新迭代，由于受到學時的限制，在授課環節，必須以基礎知識的教授為主，只能適當提及一些新技術，不能對新技術進行細致講解?？稍谡n堂上給出新技術的關鍵詞，也不宜將關鍵詞指定的太過寬泛、籠統，如加工中心等，以免激發不起學生的學習興趣。比如，在講解數控加工機床時，適當展示加工代碼；在講解計算機輔助工藝過程設計時，可介紹一兩款輔助軟件，并采用某款軟件進行一下功能演示。在講解基礎知識的同時吸引學生對新的工藝形式產生興趣，指導學生關注汽車工程學會等相關網站、論壇，引導學生對新技術進行持續關注，了解其原理、特點，并能對新工藝的適用性進行正確把握。作業在課下完成，時間具有一定的彈性，可補充授課學時的不足。在作業環節，可布置諸如簡述汽車曲軸加工新技術等題目，學生通過查閱專利、文章、新聞報道等資料完成作業，在完成作業的過程中，掌握了解新技術的途徑和方法，并培養學生自主學習的能力。在作業中也可布置簡單汽車零件加工的數控代碼編寫，或采用編程制作簡單汽車零件的加工工藝規程卡片。在編制程序代碼的過程中，能對汽車零件加工工藝相關知識進行強化訓練，加深對工藝方法的認知，有助于零件加工時選擇合適的加工工藝。（3）對于工科生的培養，通常以培養邏輯思維為重點，在教學過程中重視技術原理和重難點知識的講授，目的在于使學生能夠應用技術工具解決現實問題，往往忽視了技術以外的因素。為實現課程目標3的高達成度，可在授課及作業環節進行以下改革。在授課環節可增加標準的提及次數，在對標準的頻繁引用中，強化學生的標準意識，引導學生考慮相關規定對汽車零部件加工工藝的影響。為了使機械產品的加工和裝配有序可操作，零件加工制造的背后包含了非常多的國家標準、行業標準等，諸如GB/T1438.2-2008規定了莫氏錐柄麻花鉆的型式和尺寸；JB/T7968.1-1999規定了滾刀的基本型式和尺寸。因此，在授課過程中有大量時機提及標準、展示標準代號及標準內容。另外，可指導學生關注中國汽車工業協會官方網站，查閱行業政策，標準法規等內容。在作業環節，可指定閱讀某一項行業政策，然后分組進行討論交流，以增強對行業政策的理解力。

4總結

汽車制造工藝學在車輛工程專業學生能力培養過程中具有重要的作用。在分析汽車工業人才培養要求和汽車制造工藝學課程特點的基礎上，基于OBE理念，為實現汽車制造工藝學的課程目標，對汽車制造工藝學的教學方法進行了分析探討，提出了相應的教學方法和措施，以提高本門課程的教學效果及目標達成度，提升人才的培養質量。

作者:王艷鵬 陳國強 謝遷遷 張新民 單位:河南理工大學機械與動力工程學院