基于OBE的機械精度設計與檢測課程思政改革*

趙艷芳 曹曉田 帥詩卉 王躍凱 劉玉杰

江蘇理工學院機械工程學院 江蘇 常州 213001

引言

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上提出“使各類課程與思想政治理論課同向同行”，立德樹人是高校的立身之本，高校教學工作不僅要培養大學生的專業技能，更要注重提升大學生道德修養[1]。對于專業性較強的工科專業，將課程思政融入專業性課程中，對國家培養高素質的應用型人才具有重大的意義。“機械精度設計與檢測”課程作為機械類和近機類專業的一門核心專業課，融合了機械設計、加工制造、工藝、制圖等基礎知識，具有極強的實踐性、應用性和多學科復合性。“機械精度設計與檢測”課程主要內容包括了互換性基本概念、尺寸精度、形狀和位置精度、表面粗糙度和機械零件精度設計等知識，課程涉及的知識點眾多且分散，有大量定義、符號、公式、圖表等基礎內容，同時還要求學生能夠正確使用相應的量具、量儀來完成實際工作，對學生的綜合能力有很高的要求。長期以來，該課程普遍存在課程思政意識不強，方法創新不夠，效果不顯著的問題。主要原因在于以下幾點：首先，教師課程思政意識不強，沒有充分挖掘專業課程思政元素與專業知識的融合和契合點。其次，教師對于形勢政策把握不充分，不能與時俱進，難以接受新鮮事物，以致思維不夠新穎。最后，教學方法相對傳統，不能結合技術發展改革創新教學方法，以致學生學習興趣不高，主觀能動性不強。

OBE理念倡導教學的“逆向設計”，通過過程互動，教學全過程反饋，持續改進從而最終達到預期教學目標，實現以學生為中心的目的[2-3]。因此，基于OBE的教學理念，以信息化技術應用為例，將課程思政融入“機械精度設計與檢測”課程對于提升學生的學習能力、專業素養和職業精神及創新精神具有重要的意義。“機械精度設計與檢測”課程的改革主要從教學目標、教學設計、信息化技術應用等方面進行創新設計，并在各環節同時深入挖掘課程思政的融入點，以達到潤物無聲的效果。

1 基于OBE教學理念的課程思政融入教學設計

OBE理念強調“成果導向、以學生為中心、持續評價”，顛覆了原本的課堂教學方式“通過學習達成某個目標”，教師在設計時應考慮“我要達成某個目標”[2]，基于這個目標，選用以學生為中心的方式進行開展，并圍繞這個目標，評測教學開展結果是否達到了預期成果目標，并根據實施結果評價進行反饋調整教學設計，進行教學的整個閉環設計實施。“機械精度設計與檢測”課程主要由尺寸精度設計與檢測、幾何精度設計與檢測、表面粗糙度等部分內容組成，可將內容分為若干個任務點，并針對任務點進行課程思政的融入，圍繞任務點開展教學，將任務點與實際應用相結合，即以成果為導向，采用線上結合線下的教學方式，綜合采用演示法、分組討論法、小組互評法等教學方法進行講練結合，進一步加深學生的理解，實現全過程反饋、持續評價。

以學生為中心，通過對教學內容進行分解，對教學環節重新設計，重點關注每節課學生學了什么以及學生效果如何，進行教學過程以及教學評價機制的設計。完成對學生創新思維能力、實踐能力和綜合協調能力的培養以及對評價方法和評價機制的探索，啟迪深入思考、發展高階思維、促進知識內化、達成深度學習，并建立老師評價、生生互評的多元化評價機制，加強工程實際應用的拓展，促進學生達到學以致用的效果。

2 “機械精度設計與檢測”課程思政要素的挖掘

“機械精度設計與檢測”課程是溝通機械產品設計和加工制造的橋梁，對精度的設計是實現機械產品互換性的關鍵，因此，本課程具有很強的工程實踐性，很多設計規范進行了國家標準規定。本課程在學習時應體現以事實為依據，遵守國家標準規定，養成實事求是、遵紀守法的良好習慣。在學習和產品的應用時應做到精益求精的大國工匠精神，實現敬業守信的良好品質。“機械精度設計與檢測”課程在對尺寸精度、幾何精度和表面粗糙度進行設計時，需要綜合考慮精度高低和生產成本的關系，并不是精度越高就越好，在滿足產品性能需求的同時，盡可能做到廢品率和能源消耗率最低，培養學生可持續發展的意識。

2.1 課程任務點的思政融入

采用基于OBE的成果導向的教學模式，將課程內容分解為一個個的任務點，結合每個任務點進行思政元素的挖掘和融入，分析精度設計與檢測的各個技能點和工程素養目標，深入挖掘思政元素進行融入，形成思政案例的任務式教學方法。

例如，對于標準和標準化，為了實現機械零件的互換性，在機械產品的設計進程中需要形成相應的國家或行業標準，標準化的制定引導學生深入探討和發散，尋找典型的標準化案例，可發現秦始皇統一六國后頒布的“度量衡”的統一規范，這就是標準化的典型體現，可使學生發表觀點，激發愛國熱情。

例如，從秦始皇統一的“度量衡”中關于尺的大小標準，從古至今出現了標準的修訂和演變，歷史記載項羽身高八尺二寸，根據《三國志》中記載，關羽“身長九尺，髯長二尺”、張飛、趙云、諸葛亮都是“身長八尺”、呂布“身長一丈”，以現有1m等于三尺的大小來換算的話，項羽高達2.7m，關羽身高3m，這是一個不可思議的數值，古代人真的能有這么高嗎？顯然是不可能的，原因是歷代對尺的大小定義是不同的，秦代一尺約為25.1cm，三國時期使用的漢尺一尺約為23.1cm，根據當時的標準換算過來的話，項羽的身高約為2.07m，呂布身高約為2.31m，張飛、趙云、諸葛亮等身高約為1.84m，可以看出相對還是合理的，因此可以發現尺的大小規定隨著歷史進程發生了動態演變，那么在設計選用時應當遵循哪個標準呢？事實上，標準的制訂是與當前科學技術水平和生產實踐相關，所以在執行各項標準時，應以最新頒布的標準為準則，引導學生尊重事物發展的規律，養成遵循法律法規的良好品格。

例如，優先數在生產和生活中的應用無處不在，機器大量使用的螺釘、螺母、軸承規格，生活中的飲料零售包裝、活頁紙大小規格、信封大小，本課程所學習的尺寸分段、公差分級、表面粗糙度值選取、螺紋規格、齒輪模數和齒數的選取等等，優先數系最早在我國的春秋戰國時期的《考工記》中就已有記載，其規定車的離地高度有六個等級，可以看出使用了優先數系[4]，優先數系在用大量的生產實踐中總結出來的科學規律，反過來指導生產設計標準的制定。

例如，幾何精度設計時幾何公差帶的選取。幾何精度包括形狀、方向、位置公差帶，在設計選用時，形狀公差（如直線度、平面度、圓度和圓柱度）給定了形狀允許的變動量，但如果同時有方向公差限定的話，方向公差（如平行度、垂直度和傾斜度）能把同一被測要素的形狀誤差控制在方向公差帶范圍內。同理，位置公差同時限定了形狀公差和方向公差，位置公差帶（如同心度、同軸度、對稱度和位置度）是固定的。跳動公差是按特定測量方法定義的綜合的幾何公差，可以綜合控制被測要素的形狀、方向和位置誤差，同時，在工程實際中，跳動公差由于易于測量，因此，工程圖紙上經常標注給定跳動公差值，使用跳動公差來綜合控制幾何公差值。這樣既有利于設計的方便，也便于實際的測量，大大簡化生產步驟，節約成本，實現更大的經濟效益。

例如，公差原則中的最大實體要求。尺寸精度和幾何精度在學習時是單獨探討的，分別分析他們的公差設計特點，然而在零件的實際生產中，會同時存在尺寸誤差和幾何誤差，尺寸誤差和幾何誤差有時候會互相作用，影響最終的裝配效果。因此，國家標準中規定了公差原則來處理尺寸公差和幾何公差之間的關系。公差原則保證了孔軸的準備裝配，避免出現互相影響引起的干涉現象。而公差原則中的最大實體要求綜合考慮了尺寸誤差和幾何誤差的存在，允許尺寸公差補償給幾何公差，這樣做可以最大化滿足零件的使用要求，尺寸公差和幾何公差之間相互依存、互相補償，具有唯物主義辯證法的特點；同時允許補償可以降低廢品率，達到降低成本，爭取最大效益的效果，實現綠色制造及可持續發展目標。

例如，實驗的操作。實驗采取分組操作，通過合作完成，培養學生團隊合作的精神，強化動手能力、協調能力及數據的分析能力，進一步培養嚴謹的科學精神，將理論與實踐相結合，實現新工科下的應用型人才的培養。

以上任務點思政內容的融入，涵蓋了本課程各章節的重點內容，部分融入的思政思想有重合，但是并不重復，反而反復強調更易達到潤物無聲的效果。

2.2 基本OBE的教學環節設計

根據課程特點對學情進行分析，提煉思政目標，將教學內容分解任務點之后，融入思政點。完成線上及線下教學資源的建設，建立教師評價、生生互評、師生互評的評價機制，及時反饋教學過程的效果。

以成果為導向，設計課程的目標項目，并發布線上資源進行預習，根據任務目標，設計發布配套測試題，使學生達到課前的深入預習，引領對課程內容的思考；以學生為中心開展線下教學活動，在學生已掌握基本知識的基礎上，進行項目式教學法，針對發布項目進行學生的分組討論思考，完成目標作品，從而促進學生發展高階思維；將學生的完成作業進行展示、交流，引入教師評價和生生互評，促進對完成作品的更深一層認識，同時結合實踐應用拓展，進一步提升理論聯系實際的能力。將思政與教學活動完整地融入一起，通過有效的反饋評價機制不斷進行更新改進，不斷豐富課程思政的融入點。

3 信息化技術應用

在航空發動機、機器人等精密機器上，RV減速器是其中最重要的部件， RV減速器內部由三組標準的圓柱滾子軸承組成，圓柱滾子軸承是一個標準件結構，其大小是固定的，規格在設計應遵循機械精度設計課程所規定的優先數系標準原則，這樣能夠在實際加工中減少刀具的數量，因為隨著軸承尺寸的確定，與其相配合的軸和法蘭等尺寸規格也相繼可確定，其對應的定值刀具和量具將隨之選定，孔軸在加工時軸由于采用的車削只需一種刀具就可以，然而孔的加工采用的定值刀具如鉆頭、鉸刀或拉刀等有一系列的規格，同時測量時軸采用千分尺即可，而孔的測量需要一系列規格大小的塞規。因此，如果在設計時按照機械精度設計原則，選用科學的規格數據，對應加工和測量成本可大大減少，且成本更低，實現綠色制造及可持續發展目標。

4 結束語

將工程教育OBE理念與課程思政相結合，培養滿足信息化技術新要求的應用型人才，同時不忘初心、牢記使命，使學生做有理想、有追求、有道德情操、遵紀守法的熱血青年。教學實踐證明，采用以成果為導向、以學生為中心的教學模式，完美融入教學思政，有利于提高學生學習積極性、參與度，有利于培養學生的綜合素養，為全面落實立德樹人的目標提供了有力支撐。