基于OBE理念的轨道交通车辆制造工艺课程教学改革探索与实践

刘吉华 徐志彪 李永健 何成刚 李鹏

［摘 要］轨道交通车辆制造工艺课程内容与本专业学生未来工作实际相关度较大，具有较强的理论性和实践性。文章针对该课程存在的课程教学大纲不明确、教师能力有待提高、课程考核评价机制有待完善等问题，提出基于OBE理念建立健全课程教学大纲、改进课程教学内容、完善课程考核方式等措施。从行业对本专业人才能力和素质需求入手，明确课程定位，建立健全课程教学大纲；在教学内容的安排上，始终围绕轨道车辆的制造工艺流程，将理论知识融入轨道车辆制造实际案例中讲授，保证学生时刻对轨道车辆制造有较为清晰宏观的认识，全面完善课程教案；课程注重过程考核，针对轨道车辆零部件制造工艺展开课堂讨论、布置开放性作业，使学生在掌握必要理论知识的基础上，通过思考练习、查阅资料，切实掌握规划改进轨道车辆制造工艺的实际技能，增强其岗位的适应性。

［关键词］轨道车辆制造工艺；OBE；教学大纲；考核

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2022）11-0038-04

OBE（Outcomes-Based Education，简称OBE）成果导向教育，最早在1981年由美国学者斯派蒂（Spady W.D.）率先提出，其在1994年发表的文章《Outcome-Based Education：Critical Issues And Answers》中对OBE作出系统的论述，即OBE是指“清晰地聚焦和合理地组织教育系统资源，使之围绕引领学生取得未来成功的实质性经验”[1]。OBE要求学校和教师结合现实需求明确学生预期学习结果，以最终学习成果为起点反向设计课程体系、开展教学活动，结合个性化培养方案，给予每一位学生平等成功的机会，让每一位学生都能在学习过程中实现自我，最终通过与预期结果的评价反馈不断调整原有课程体系与教学活动[2]。与传统的教学模式相比，在OBE 教学模式中，学生预期的学习产出先于教学内容，教学资源开发、学生管理和辅导等都围绕预期目标而展开，重点强调以学生为中心进行教学活动[3]。

轨道交通车辆工程制造工艺是轨道交通车辆工程专业针对轨道车辆制造/检修及运营企业对应用型本科生制造工艺规划能力需求而开设的专业核心课程[4]，在课程学习过程中，应以提升学生能力为导向，紧扣轨道交通车辆工程专业培养方案，综合考虑课程设置，使该课程与其培养方案成为一个整体，既能作为该专业的专业基础课程，涵蓋其课程要求内容，又能作为后续专业课程（如生产实习）的先导，融合理论教学和实践教学，充分体现以能力为导向、紧扣培养方案、为后续课程夯实基础的课程教学设置原则。通过分模块集中性的课程学习，并与认识实习、生产实习、毕业设计中和科技竞赛相结合，可以体系化、系统化地培养学生的能力，提高学生的岗位适应能力，满足企业对学生能力的需求。

一、教学实践过程中存在的问题

目前，轨道交通车辆制造工艺课程在培养学生车辆制造工艺规划能力上取得了一定的成效，但仍然存在以下不足。

（一）课程教学大纲不明确

尽管已经明确企业对本专业人才素质和技能的需求，但由于现有的课本和教案均以知识点讲授为主，专业能力与素质培养的具体目标还未细化、层次化，这影响了本课程理论与轨道车辆制造/检修现场案例相结合教学的合理设计，无法实现课程教学与能力培养的有效融合，也不利于充分调动、发挥学生在课程学习中的自主性和创造性。

（二）教师能力有待提高

现在的轨道交通车辆制造/检修工艺复杂，在该课程的教学中缺乏现场经验丰富、对轨道交通车辆制造和检修流程非常熟悉的教师，而且学校教学中是以小比例转向架拆解和组装作为实训环节，这导致学生无法全方位地掌握现场的需求，也不能很好地满足企业对所需人才专业素质和技能的要求。

（三）课程考核评价机制有待完善

目前，评价学生学习轨道车辆制造工艺效果一般采用课后作业和考试的形式，考核内容多是理论知识的直观体现，不能很好地评价学生制造工艺规划的能力。

二、课程教学大纲的建立和健全

五邑大学轨道交通车辆工程专业在推进学校“专业质量提升工程”时，明确提出为适应建设“交通强国”发展需要、社会主义现代化建设和未来社会与科技发展需要、适应地区及区域经济发展需要，学生必须掌握系统的专业知识以及所需要的学科基础知识，具备扎实的数理知识、解决轨道交通车辆制造工艺规划、装备运用维护和工装设备开发等复杂工程问题的能力[4]。其中制造工艺规划能力主要表现在：1.具有工程制图的知识，能够在工程实践中利用相关制图软件进行表达；2.具备机械原理、机械设计相关知识，并能在机械零件设计装配过程中完成分析；3.熟悉工程材料尤其是机械工程材料的分类、基本性能和适用条件，能够在具体工程应用背景下完成选材；4.掌握基本的力学分析原理，能够准确分析机械基本结构的力学状态；5.掌握基本的控制原理，能够完成基本机械结构机械加工的数控编程；6.熟悉轨道交通车辆（转向架、车体及其他设备）的基本结构，理解掌握车辆牵引制动等轨道交通系统的基本原理；7.掌握轨道车辆制造工艺流程及相关调试工艺流程，能够完成基本工艺流程的规划改进。

参访调研轨道车辆制造/检修行业、地方轨道车辆制造/检修企业，明确学生就业行业/企业对学生能力的要求，结合学校轨道交通车辆工程专业培养方案，细化学生轨道车辆制造/检修能力及相关素质需求，针对本课程学生应具备的相关能力和素质进行提炼，进而制订本课程的基本教学大纲。此外，OBE理念还强调对学生能力获得与否、能力高低的评价，完成课程基于学生能力考核的基本评价制度，能够实现后期课程达成度分析。

结合轨道车辆制造工艺规划能力的基本表现，进一步细化该课程对学生的能力要求，明确提出学生必须掌握的基本能力包括：1.理解机械加工原理（机械零件设计、夹具设计），能够完成基本加工工艺的设计及执行；2.理解、掌握机械专配原理，能够设计执行基本的机械装配工艺；3.熟悉基本的冲压设备及冲压原理；4.熟悉焊接基本方法，能够分析基本的焊接变形；5.了解车体涂装的基本原理；6.能够查阅相关的参考资料，熟悉转向架、车体及车辆的装配基本工艺；7.具有一定的沟通、组织、协调能力。相关的课程内容及考核方法在第三节、第四节展开。

三、课程教学内容的完善

培养学生轨道交通车辆制造工艺规划能力的课程群如图2[5]所示，而最为核心的课程则是轨道交通车辆制造工艺。该课程一般是开设在工程制图、机械设计、机械原理、工程力学、机械工程材料及轨道交通车辆工程之后，这时学生能够基本完成机械结构件的结构计算、结构设计、选材，并对轨道车辆的基本结构有了较为清晰的认识。在这种情况下，可以让学生进一步学习轨道车辆的转向架零部件的加工和装配、车体钢结构的冲压加工及焊接成形以及整车的装配。

（一）明确课程教学秩序

在学生开始学习轨道车辆制造工艺基本知识前，单独开设绪论一个章节，让学生对现场轨道车辆制造工艺基本流程有较为宏观的认识，如图3为轨道交通车辆制造基本流图[6]。按照基本流程完成课程知识的讲授：1.对钢结构冲压知识进行讲解，包括冲压原理、融合转向架和车体零件冲压实例的讲解；2.讲解基本的机械加工原理，包括机械加工基本过程、机械加工注意事项、夹具设计及数控加工等，期间融入对转向架和车体零件机械加工具体案例的讲解；3.讲授机械装配的机械原理，分成两个小节分别完成对转向架和车体装配的基本工艺讲解，期间需要对一些外协件进行装配工艺的讲解，如轮对装配、轴箱装置装配；4.完成车体涂装工艺的讲解，针对不同车型进行展开；5.完成车辆总装配工艺讲解，包括车内、车下、车顶等设备的安装工艺。

（二）制作完整的课程教案

由图3可知：轨道车辆制造流程涉及的理论知识包括冲压制造原理、机械加工原理、机械组装原理、金属焊接原理及车辆涂装原理等，超过五分之三的课程内容为理论知识。针对该课程，目前可选用的教材只有两本，一本是刘岩主编、中国铁道出版社出版的《车辆修造工艺和装备》，另一本是宋永增主编、科学出版社出版的《轨道车辆制造工艺》。教材讲授的基本思路是“绪论—转向架零件机械加工—转向架组装—车体零件冲压工艺—车体焊接结构及工艺—车辆制造（总组装）”，各个章节知识讲授较为零散，选用的轨道车辆制造现场教学案例偏少（尤其是轨道交通车辆制造机械加工和冲压工艺）。

针对以上存在的问题，笔者提出本次教学设计与改进措施：整个课程的讲授以轨道交通车辆制造的工艺流程为主线，每个章节以各个部件（转向架、车体钢结构、整车）的制造流程为主线，形成明确完整的教学秩序表。笔者前往中车广东轨道交通公司收集动车组车体涂装、转向架及车辆组装流程的图片；前往广铁集团广州铁道车辆有限公司收集普速客车及货车车辆制造/检修流程的图片；前往戚墅堰机车车辆厂获取车辆零部件冲压、锻造、铸造等工艺的图片。笔者结合明确的教学秩序表，依据收集的轨道交通车辆制造的素材（图片、视频），制作科学完整的PPT教案，真正让学生在课堂上能够对轨道车辆制造工艺有较为清晰准确的认识。

四、制订科学的课程考核方法

课程包含五分之三以上的理论知识，传统的考核方法是课内考勤、课后作业和期末考试，考核的内容往往是针对某个零散的理论知识进行考核，学生是否真正理解掌握轨道车辆制造工艺，是否能在真正的工作现场活学活用，则难以评价。项目突破传统考核方法，主要体现在课堂讨论和开放性作业的布置上。课堂讨论主要包括：轨道车辆车轴机械加工工艺规程的制订、不同车型转向架组装的基本工艺流程、不同车型车辆装配的基本工艺流程。在学生对基础理论知识有一定的认识和了解后，组织课堂讨论，让学生充分理解理论知识点。如在“轨道车辆车轴机械加工工艺规程的制订”中，先让学生了解机械加工的基本方法及机械设计中的注意事项，了解夹具设计的基本方法后，接着让学生观看轨道车辆制造企业采集的车轴制造视频，然后让学生针对车轴如何加工展开讨论，加深学生对车轴制造工艺的理解。

另外，当学生对轨道车辆整个结构有一定的了解后，教师会利用制造现场采集的视频/图片加深学生对轨道车辆转向架装配及车辆装配的了解，但学生往往会很容易遗忘。因此，笔者布置了轨道车辆制造工艺的开放性作业，旨在让学生在上完课后查找相关资料，编写相应的制造工艺流程图（见图4），并完成答辩，让学生在理解制造工艺的内容、掌握工艺表达方法的基础上，具备一定的沟通协调能力，真正将大学教学转化成实际工作能力，增强学生在轨道车辆制造/检修岗位上的适用性。

最终，结合课程考勤、课堂讨论、开放性作业及期末考试，真正实现对学生能力的客观科学评价。

五、结束语

传统的课堂教学是以知识主，讲知识、学知识、考知识，学生停留在识记层面。OBE的教学理念是以学生为核心，以培养学生能力为产出，体现在轨道交通车辆制造工艺课程中，主要表现为依据行业及地方行业企业对人才技能和能力的需求，让学生从熟悉轨道车辆制造工艺内容、制造工艺基本表达方法（加工图纸及工艺流程图），到具备一定的查阅资料、沟通、组织、协调能力。可以看出，课程教学不应该仅仅是知识的传授，而应该是在学习知识的基础上实现综合素质的提升。本课程教学改革以人才能力培养为导向，理论与实践相结合，让学生在完成基本理论教学的同时，能够积极主动参与到课程教学内容的执行过程中，在课程教学的基础上，增设轨道车辆关键零部件制造工艺流程图的制订，并与认识实习、生产实践、毕业设计、相关竞赛相结合，形成综合性、设计性、创新性的多层次实践教学模式，加强对学生综合实践能力和沟通、协调、组织能力的培养。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式：汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[2] Chandrama Acharya. Outcome-Based Education （OBE）： A new paradigm for learning [J].Centre for Development of Teaching and Learning，2003（3）：7-9.

[3] 肖蒙，呂秋霞，成利刚，等.地方高校新办行业特色专业建设的探索与实践[J].高教学刊，2018（13）：154-156.

[4] 黄尊地，常宁，翟玉江，等.基于核心能力培养构建应用型本科专业课程体系的探索：以轨道交通车辆工程专业为例[J].中国现代教育装备，2016（15）：42-45.

[5] 刘吉华，黄尊地，李永健，等.基于OBE理念的应用型本科轨道交通车辆工程专业人才培养课程体系的构建[J].高教学刊，2018（15）：69-72.

[6] 赵怀瑞.车辆工程导论[M].北京：中国铁道出版社，2015.

［责任编辑：陈 明］