基于OBE理念的汽车构造课程教学改革与实践

摘要：汽车构造是车辆工程专业一门重要的专业基础课，但由于当前汽车构造课时少和内容陈旧等原因，造成课堂教学质量不高。因此，针对当前传统教学方式中存在的问题，文章提出利用以成果为导向的教学理念(OBE)实现教学方式的改革创新，以学生为中心，重新制定教学计划，提出新的考核要求，以达到学生毕业的标准。通过将OBE教学理念融入汽车构造课程教学中，丰富教学方式，创新实践形式，注重培养学生的自主学习与解决问题能力，学生同时收获了论文，专利和学科竞赛获奖等百余项。实践结果表明，经过以OBE为导向的课程教学改革，教师的教学水平和学生的专业综合水平得到显著提高，达到专业认证的核心要求。关键词：汽车构造OBE理念车辆工程产教融合教学改革根据2019年《教育部关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》指出，坚持立德树人，以学生为中心，管理严起来，效果实起来，本科教育应进一步强化实践育人，把理论学习与实践教育进行有效对接[1]。对于工科类专业而言，基于OBE理念培养学生的实践创新能力，使学生的综合素质得到全面的提升。汽车构造是车辆工程学科的专业基础课程，是学好专业课程的基础。传统的汽车构造课程内容还是主要集中在发动机构造、底盘构造等内容上。随着汽车产业的快速变革，以及国家战略的推动，目前的汽车产业已经逐渐向电动化、网联化、智能化和共享化转变。因此，高等教育方式相应的也需要进行转变，通过产教融合，实现汽车构造的教学改革。本文以汽车构造课程教学方式为背景，基于以学生为中心的成果导向教学理念，探讨汽车构造课程的教学新方法，实现学生创新能力的提2传统课堂的缺点2.1授课方式单一目前汽车构造的授课方式主要还是以理论讲授知识为主，后期再单独开展拆装实习，学生方面没有真正达到理论与实践相结合的效果。实践是检验真理的唯一标准，单纯地向学生传授知识会导致学生课堂参与度不高，无法跟上教师授课的步伐，因此没有真正融入到教师的讲课过程。由于大部分学生课前没有预习，且对于遇到的难题也没及时进行复习，对知识点理解不透彻，仅靠教师主动讲解很难吸引学生的注意力，因此很难激发出学生主动学习和创新设计的潜能[2]。2.2学时压缩且知识点抽象离散汽车构造主要由发动机、底盘构造等部分组成，授课内容多，学时少，学习时长被严重压缩，课堂上教师不得不加快讲课节奏，造成学生对较难的知识点无法及时消化。对于理论计算的部分，知识点不仅离散且比较抽象，由于实验课时偏少等原因，学生更无法对知识点得到更深刻的理解，因此这也是传统课堂的缺点之一2.3快速发展的产业与相对陈旧的教材内容汽车行业已经向着电动化、智能化、网联化、共享化的“新四化”快速转变，因此汽车构造也发生了巨大的变化。而现在的汽车构造教材仍以传统燃油发动机教学内容为主，略显陈旧，学生在课堂上无法第一时间接收到当今“新四化”的相关知识。随着电动汽车行业的快速崛起，汽车的引擎结构也发生颠覆性变化，目前大部分高校的汽车构造实验室展台样品仍以传统燃油发动机为主，造成学生无法当面直观地了解新能源汽车的构造，缺乏对前沿新技术新结构的理解。3基于OBE理念的汽车构造课程改革3.1OBE理念与内涵OBE理念(OutcomeBasedEducation)是一种以学生为中心，基于成果产出的教育理念，也称为成果导出教育，该理念是国际工程教育认证标准《华盛顿协议》的核心内容[4-7],是一种在西方国家比较受欢迎的教育方式。OBE教育理念表明，在新工科教育背景下，要注重对学生教育的成果，结合“要取得什么样的成果，如何取得相关成果以及取得成果后学生有何提升”三方面入手，提高教学质量和学生3.2课程教学目标与方法改革汽车构造作为车辆工程专业的核心课程之一，其中主要包含理论学习和实践操作等内容，对于各零部件，不仅需要图片视频展示工作原理，还需学生拥有较强的想象能力，因此培养学生的抽象思维能力尤为重要。初级目标中的各项能力培养，有助于学生培养自身的创新与操作能力，最终达成教学中的高级目标，达到OBE教为促进汽车构造课程教学效果，采取“学为根本、训为基础、赛为助力”三个方面改革。学为根本，线下课堂授课是基础，课后学生通过慕课以及学校EOL平台进行复习，结合线上线下结合的授课方式，实现基础知识的全覆盖式学习。训为基础，通过发动机拆装等形式，将理论知识与实践认知相结合，激发学生的学习乐趣，提高授课的整体水平。赛为助力，各类学科竞赛是成果产出的重要方式之一，鼓励学生积极参加竞赛，例如发动机拆装大赛和节能减排大赛等，真正达到以赛促学，3.3OBE导向改革方法3.3.1发动机构造部分——拆装大赛结合“赛为助力”,在OBE理念引导下带领学生参加发动机拆装大赛，提升学生的动手操作能力。将课程学习与比赛相结合，培养学生在拆装发动机过程中的分析问题和解决问题的能力，同时培养学生的团结协作能力。3.3.2发动机构造部分——燃料电池电堆为开拓学生视野，突破传统的局限于燃油发动机的刻板印象，引导学生对燃料电池进行研究探索。燃料电池是一种新兴的能源动力装置，因其高效、环保和零碳等优点，未来在商用车领域具有巨大应用潜力。为了更深入了解燃料电池的构造，指导学生对双极板间接触压力进行测试。目前，通过参与该课程实践模块，学生已申请发明专利四项[10-13],一作发表SCI论文一篇[14]。可见，结合汽车构造知识，以成果为导向引导学生对燃料电池的组成及接触压力进行研究，进一步提升学生的观察与创新思维能力。3.3.3底盘构造部分案例传统车辆采用液压减震器，将底盘能量转化为热能耗散，存在能量浪费和油液泄露等问题。学生参与设计一种振动能量回收减振器[15-17],该装置可以对汽车底盘的振动能量进行回收利用，并采用虚拟样机模拟其动态特性。通过该模块的实施，学生先后在节能减排与社会实践，“精雕杯”毕业设计等大赛获奖多次。3.3.4产教融合实践案例以毕业设计等形式，使学生深入校外教学基地开展实践。电液驱动绳构成型实践中，学生基于显示动力学方法，研究绳钩加工过程中不同工位折弯力和锻压力随时间的变化规律，合理选用不同工位液压缸参数。对优化绳钩加工机床的工艺节拍和提升机床生产效率具有工程指导意义[18],该案例学生完成一作核心论文一篇。4实践效果分析4.1学生自主学习能力的全面调动根据以成果为导向的教学理念，转变汽车构造教学方法，全面调动学生的自动学习能力。通过发动机拆装大赛，掌握传统发动机的基本结构，正确分析其作用。通过测试燃料电池电堆的接触压力和自主设计振动能量回收减振器，提升自身实践操作、解决实际问题与改革创新的能力。4.2学生能力的全面培养与提升在参加发动机拆装大赛的过程中，全面地激发学生的主观积极性，提高团队协作的水平。同学之间相互合作和沟通能力得到极大的提升，培养了团队合作意识。由于很多学生缺乏实践经验，同时对自己学习的课堂知识比较模糊，进而出现自信心不足、对课程存在疑惑的问题出现，通过以成果为导出的教学理念，鼓励学生参加学科竞赛，善于表现自己，增强自身信心，达到预期的教学效果。4.3OBE的彻底贯彻与实践在汽车构造改革后的教学方法中，全面贯彻实施OBE理念，强调实施过程中各个环节均需以成果为核心进行设计与实施。对于车辆工程专业来说，汽车构造的教学改革是一项长期的、需要坚持不懈的系统性工程，以培养学生的创新能力与实践能力为目标，不断提升人才培养质量。截至目前，坚持OBE理念为教学核心的成果有，学生一作论文10余篇[14,18-24],相关授权及公开专利十余项，大学生机械创新设计，节能减排等各类国省级学科竞赛获奖40余项，充分体现了以成果为围绕OBE教育工程理念，对当前汽车构造教学的不足提出改革建的单一课堂教学方式，以“学为根本，训为基础，赛为助力”三合一创新教学方法。以培养符合“新四化”产业要求的高级人才为目标，落实理论与实践相结合的教育观，全面贯彻OBE教学理念，以学生的发展和创新实践效果为核心，深化汽车构造课程教学方法改革。通过改革，促进教学质量的提高，培养学生在工程实际应用中解决问题的能力，推动车辆工程一流专业的发展，为国家培养新型高精尖人才。[1]曾明.对新时代地方综合性大学深化本科教育教学改革的思考[J].高教学刊，2022,8(05):137-140.[2]付强，蔡明秀，丁国辉，等.基于CDIO与工程教育认证融合的汽车构造教学改革[J].汽车教育，2023,48(12):176-180.[3]王志勇，章健.基于OBE的汽车构造课程教学实践[J].创新应用，2022,51(04):156-157.[4]任建莉，徐璋，平传娟，等.基于OBE理念的生产实习双阶段多目标模式的研究[J].高等工程教育研究，2019(S1):25-27.[5]郑艺，付铁，马树奇，等.基于OBE理念的制造技术基础训练MOOC课程建设研究[J].实验室研究与探索，2023,42(04):232-236.[6]杨馨，郑嵘，马颜雪，等.基于OBE理念的交叉学科实验室建设探索[J].实验室研究与探索，2023,42(02):268-271.[7]张辉，李积武，黄风立，等.基于OBE的机器人综合实训教学模式改革与成效[J].实验室研究与探索，2021,40(03):231-234.机教育，2022(02):118-123.[9]徐慧，王翼霏.新工科背景下基于OBE历年的“土力学与地基基础”课程建设研究[J].安徽建筑，2021(02):128-129.[10]潘必宇，关栋，等.一种燃料电池双极板应力均布的设计方法，2022-03-09,中国，CN202210221661.1.[11]关栋，潘必宇，等.一种氢燃料电池极板应力计算方法，2021-12-30,中[12]王睿，关栋，潘必宇，等.一种燃料电池电堆等效装配刚度预估方法[P].[13]王睿，关栋，潘必宇，等.一种燃料电池电堆极板滑移量预估方法[P].江[14]GuanD,PanB,Chen[15]张梦祥，王永，石阳，等.一种振动能量回收减振器[P].江苏省：CN218858095U,2023-04-14.withlowspeedandheavyloadcapacity[J].Jo[17]关栋，丛枭杰，王佩辑，等.一种具有路况识别功能的汽车馈能式减振器及控制系统[P].江苏省：CN112377551B,2021-10-15.[18]范远东，关栋，赵亮，等.电液驱动绳钩成型过程动态模拟及参数匹配分析[J].液压与气动，2023,47(02):34-44.[19]沈钰焜，王继刚，乔信起.煤直接、间接液化柴油及其混合燃料液滴的蒸发特性[J].上海交通大学学报：1-16.(Online)[20]韦兰星，王继刚，沈钰焜，等.生物燃料液滴蒸发和燃烧试验研究进展[J].热能动力工程，2023(09):1-11.[21]GuanD,YangN,LaiJ,etconstraintanalysisforroboticexcavatoroperatioconstruction[J].AutomationinConstruction,20parameteranalysisofcontact-separationmodet[23]ShenX,LiJ,dampingperformanceofenergyharvestingshockabsorberswithclutchunderopencircuitcondition[C]//AdvancesinAppliedNonlinearDynamics,VibrationandControl-