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摘要：液壓傳動專業設計是機械電子工程專業綜合性實踐課程，為培養和提高學生的工程能力，對課程的教學模式進行研究與實踐。確定了課程目標及畢業要求指標點，采用cdio工程教育模式進行教學設計。以項目為主線、學生為主體、教師為主導，讓設計過程與“構思—設計—實施—運作”各環節相對應。以成果為導向，注重學生學習的過程性評價，建立相應的考核評價機制。實踐表明，基于OBE理念的CDIO工程教育模式，充分調動了學生學習的積極性和主動性，提高了學生解決工程問題的綜合能力和工程素養，為提高畢業要求的達成度提供了有效支撐。
關鍵詞：OBE理念；專業設計；CDIO；教學評價
OBE(Outcome-basedEducation)是基于成果導向的教育模式，貫穿于工程教育專業認證的全過程，強調“以學生為中心，以成果為導向”。我校機械電子工程專業于2018年通過了工程教育專業認證，液壓傳動專業設計(簡稱專業設計)是該專業下設流體傳動與控制方向的一門實踐課程。學生在學習液壓傳動、液壓傳動系統分析與設計、電液控制工程、液壓系統控制與PLC應用等系列課程后，進行該環節的訓練，其目的是提高學生綜合運用所學專業知識解決工程問題的基本能力，拓寬學生解決問題的視野，使學生掌握正確的設計思維方式、科學態度和創新精神。在以往的專業設計教學中，存在以下不足：第一，教師處于主導地位，學生的主體作用沒有得到發揮。第二，教學內容與實際問題不匹配，學生缺乏綜合解決復雜工程問題的能力。第三，缺少動手能力培養環節，設計成果停留在紙面上。第四，設計題目單一、陳舊，沒有充分應用現代設計方法和手段。針對上述問題，教學團隊基于OBE理念，確定了專業設計的課程目標，采用CDIO項目教學法進行教學設計，并建立與之相適應的考核評價機制。
1課程目標
根據本專業的培養目標以及畢業要求，確定了專業設計的課程目標應與支撐畢業要求的指標點相對應，主要包括以下幾點。第一，掌握液壓系統的設計內容、步驟和方法，綜合運用所學專業知識，對特定設備的液壓系統進行需求分析；綜合考慮安全、環境等因素，提出解決方案，并體現創新性。根據技術指標要求，通過查閱和運用相關標準手冊、參考書，對方案進行論證和優選，并以圖紙、設計說明書、答辯、實物等形式呈現設計成果。第二，針對所設計的液壓系統，能夠運用計算機繪圖工具進行結構設計，能夠利用仿真軟件對系統進行虛擬仿真，能夠使用可重構式綜合實驗臺構建液壓系統，并實現系統控制和相關性能測試。第三，鍛煉溝通能力和技巧，培養團隊協作能力。第四，培養正確的設計觀點、認真負責的工程態度，能夠考慮系統的經濟性與環保因素，體現工程管理意識。
2教學設計
專業設計是一門綜合實踐課程，采用CDIO工程教育模式[5]，以工程項目為載體，學生每3人組成一個團隊，每個團隊選擇不同的項目。把設計過程與“構DOI:10.13492/j.cnki.cmee.2022.15.052思(Conceive)—設計(Design)—實施(Implement)—運作(Operate)”各環節相對應，充分發揮學生的主體作用。專業設計過程包括：明確要求與方案論證、系統設計、系統仿真與實驗、總結與答辯。
2.1明確要求與方案。論證構思環節團隊成員要明確設計要求，對工況、性能指標等進行分析，查閱相關文獻，選擇液壓基本回路，繪制系統原理圖，對方案進行比較和可行性分析，確定最優方案。此環節主要培養學生查閱文獻的能力、思考問題和解決問題的能力及創新能力，培養團隊合作精神，明確學生在實踐教學中的主體地位。例如，設計無人機起飛彈射液壓系統時，學生應根據系統動作要求查閱資料，分析、對比方案后，確定液壓原理圖。該系統能夠實現保壓功能、執行功能、緩沖功能、卸荷功能等。
2.2系統設計。設計環節學生根據設計要求，計算系統的主要參數，如壓力、流量、電機功率等，對標準元件(液壓閥、輔件等)進行選型。使用AutoCAD或Solidworks等繪圖軟件，對集成塊和液壓泵站進行結構設計，并完成三維裝配圖(校驗裝配關系、孔道校核)和二維工程圖繪制。此環節主要培養學生嚴謹的工作態度和科學素養，以及利用所學知識進行工程圖設計的能力、計算機軟件應用能力和工程管理意識。例如，液壓閥需要放置在集成塊上，塊內孔道根據回路要求，需要相通或立體交叉，通過從三維圖中可以直觀看到孔系結構，避免孔道干涉，因此學生要進行三維圖設計，完成后再根據三維結構圖生成二維工程圖。
2.3系統仿真與實驗。實施環節學生利用AutomationStudio(AS)軟件建立系統仿真模型，對所設計的系統進行分析，實現相應的控制功能，驗證回路的正確性，排除故障，縮短設計周期。然后，利用力士樂工業級可重構綜合實驗臺，構建液壓系統裝置，在此過程中應注意元件的進、出口，并檢查回路連接是否正確。根據仿真模型，完成三菱PLC控制線路連接。通過現場操作，實現控制功能，并對所設計的系統進行實驗驗證。此環節主要培養學生使用現代工具實施設計方案的能力，培養學生的實踐動手能力、排除故障能力和綜合調試能力。圖1為液壓系統彈射過程仿真圖(圖1中左上圖為液壓原理圖的仿真動畫圖，左下圖為PLC接線圖，右圖為PLC梯形圖)，圖2為根據液壓原理圖所搭建的液壓實驗裝置。
2.4總結與答辯。運作環節完成系統設計、仿真和實驗調試后，學生對設計全過程進行總結，以圖紙、設計說明書形式提交設計成果，以團隊形式進行答辯，包括現場演示、操作和講解。此環節主要培養學生的報告撰寫能力和語言表達能力。
3考核與評價機制
專業設計采用集中式教學，要求在規定時間內完成項目設計任務。成績考核以成果為導向，注重學生學習的過程性評價[6]，考核內容根據課程目標與對應的畢業要求指標點來確定，對各教學環節的成果進行評價。構思環節對應課程目標指標點1.1，考核學生的查閱文獻、方案對比和創新分析能力；設計環節對應課程目標指標點1.2、2.1和目標4，考核學生的設計能力、創新能力、應用現代設計方法解決工程實際問題的能力，以及職業素養和工程管理意識；實施環節對應課程目標的指標點2.1、2.2和目標3，考核學生的設計方案實施能力、工程實踐能力以及團隊溝通和協作能力；運作環節對應課程目標指標點1.3和1.4，考核學生的報告撰寫能力和語言表達能力
4結語
專業設計課程以工程項目為載體，突出學生的主體作用，把課程目標與畢業要求指標點相對應，并貫穿于項目的“構思—設計—實施—運作”各個環節之中近幾年的教學實踐表明，基于OBE理念的CDIO教學模式能夠有效調動學生學習的積極性和主動性，學生在項目中學，教師在學生做的過程中指導，同時將液壓領域的新技術、新理念以及專業素養、科學作風等課程思政內容有機地融入教學之中，使學生更好地把書本上的理論知識與實踐有機結合，應用計算機軟件進行設計的能力顯著提高。學生通過親自動手搭建液壓系統裝置、親手實驗，提高了動手能力，掌握了系統調試技能，培養了團隊溝通和協作能力。教學內容體現了高階性、創新性和挑戰度。實踐教學改革，為提高畢業要求達成度、滿足企業對人才的需求提供了支撐。
參考文獻
[1]耿曉偉.基于OBE理念的實踐教學體系改革:以安全工程專業為例[J].實驗技術與管理,2019,36(7):192-196.
[2]楊秀萍,王收軍,陳煒,等.“流體傳動及控制”特色人才培養模式研究與實踐[J].中國輕工教育,2017(2):52-55.
[3]楊秀萍,郭津津,胡文華,等.機械電子工程專業本科生工程能力的培養與實踐[J].中國現代教育裝備,2019(11):75-77.
[4]張袁元,顓孫隨意,辛江慧,等.以能力達成為導向的《流體力學與液壓傳動》課程設計的教學探索與設計[J].科技風,2020(1):20-21.
[5]于玲,張金萍,王立強,等.基于CDIO的液壓傳動課程設計的教學改革探索[J].智庫時代,2019(28):180-181.
[6]王保建,武通海,段玉崗,等.基于工程教育認證的實驗教學質量評價體系[J].實驗室研究與探索,2020,39(5):149-152,181.
作者:楊秀萍 胡文華 徐曉秋 凌業中 單位:天津理工大學機械工程學院機電工程國家級實驗教學示范中心 天津理工大學天津市先進機電系統設計與智能控制重點實驗室 昆山市同創科教設備有限公司
