基于OBE理念的現代制造系統課程思政協同育人教學探索

趙鵬康 李淑娟 王 瑤 肖旭東 張燕飛

(西安理工大學機械與精密儀器工程學院，陜西 西安 710048)

0 引言

黨的十八大以來，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議、全國教育大會、學校思想政治理論課教師座談會等重要專題會議上，多次強調高校要“使各類課程與思想政治理論課同向同行”，把立德樹人融入教育各環節，全員全程全方位育人。在該精神引導下，沈陽化工大學李大舟等開啟了將課程思政融入數據科學與大數據技術專業實踐教學的探索，圍繞學生政治認同、中國精神、道德修養、法治意識和綜合素養等五個重點教育內容，深入挖掘課程思政的切入點和教育資源，不斷優化大數據實踐教學中的思政教育內容。江蘇海洋大學王曉麗等研究了機電類專業課程思政協同育人教學體系，主要從思政疏通引導、創新設計、多元化教學和產教融合等方面對機電專業課程思政教學體系進行了探討。燕山大學曹麗萍等根據過程裝備與控制工程專業人才培養理念，構建了漸進融合的項目式“金課”教學體系，將課程思政融入教學方案，采用“教、學、考、評、競”一體化的金課建設和實施方案，確保人才培養成效。

基于以上研究成果，本校機械工程專業開展了《現代制造系統》課程思政教學改革探索，該課程是在完成前期基礎課與專業課學習后開設的，它是一門將已學習知識高度集成的綜合優化課程，旨在培養具有工程實踐和工業管理能力的高級專業復合型技術人才。隨著世界范圍內新一輪科技革命和產業變革的加速進行，國家實施創新驅動發展、“中國制造2025”“互聯網+”“智能制造”等重大戰略，對現代制造系統工程專業領域的人才需求愈趨旺盛，因此培養具有創新性，符合現代制造系統工程學科需求的專業人才是當前本科院校進行《現代制造系統》課程教學改革的核心。成果導向教育(Outcome Based Education，簡稱OBE)，也被稱為能力導向教育、目標導向教育或需求導向教育，以學生的能力產出為核心的教育理念，其模式下的課程設置以學生未來的工作需求為導向，所有教學環節圍繞學習產出進行設計。

在國外高校教育教學實踐中，OBE理念被廣泛運用于專業和課程的教學實施和質量保障體系建設中。因此，基于OBE理念的《現代制造系統》課程教學模式符合培養具有創新性、能夠勝任社會實踐崗位的人才培養目標。在此基礎上，本課程開展基于OBE理念的《現代制造系統》課程思政教學改革探索，圍繞課程建設目標，聚焦課程思政元素遴選課程知識點、構建課程知識體系，實現立德樹人根本任務。

1 《現代制造系統》課程思政建設總體設計

《現代制造系統》是機械類專業的一門重要專業課程，是機械設計制造及其自動化專業的核心課。該專業為國家級特色專業，并于2020年入選國家一流專業建設項目。結合本校面向裝備制造的高素質專門技術人才的辦學定位，本課程旨在使學生掌握不同自動化制造過程和自動化裝配過程中的定量分析和計算方法，熟悉制造系統的理論、原理和工作場合與應用，并掌握典型的制造過程中時間、成本和效率的建模過程和分析方法、系統的結構以及設計不同制造系統時應遵循的理論基礎，以培養學生具有從系統的觀點進行制造過程建模、計算、對所選產生的結果進行系統分析的能力。本課程圍繞制造過程自動化智能化，以“手工-機械化-半自動-自動化-智能化”的發展歷程，融入大國工匠的家國情懷、精益求精的科學精神和工程倫理的哲學理念三方面內容，設計課程教學環節，以“問題提出-學生分析-教師引導-總結提升”的螺旋模式逐步理解課程知識點以及蘊含的思政元素。結合課程團隊在我國自主研制的高鐵軌道板智能檢測和控制方面的優勢，融入課程案例和實踐，使學生從中體會到民族自豪感和責任感，增強學生振興裝備制造業的熱情和使命。具體從四個方面展開：

第一，問題提出：尋找自動化制造和智能制造過程的關鍵熱點問題，引出與其相關的課程知識點。

第二，學生分析：學生理解問題的關鍵所在，尋找初步解決方案，并加以分析和解釋。

第三，教師引導：針對學生的見解，教師深刻分析可能潛在的解決方案，以及蘊含的家國情懷、科學精神和哲學理念等思政元素。

第四，總結提升：總結當前知識點的討論所得，返回到實際問題中進行進一步理解和提升，形成觸動學生心靈的觀念，然后拓展至下一個知識點，引出新的問題。

2 基于課程思政的《現代制造系統》教學實踐

2020年5月教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》指出：“全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用”。因此，要在《現代制造系統》這門課程的教學實踐中融入思政元素，完成思政建設任務。該門課程是講授剛性制造系統、柔性制造系統以及快速可重構制造系統中的原理、方法，并對其實現的支撐技術以及實現的結果進行量化分析和討論的專業課程。通過系統觀點對不同制造系統的構成、面向的制造環境以及相關支撐技術等的分析，培養學生綜合運用系統的觀點分析和解決問題的能力、實驗設計能力和團隊合作能力，加深學生對課程知識的理解和掌握，對復雜問題的建模、分析和計算。本課程教學內容結構關系如圖1所示，以OBE教學目標為導向，以學生的能力產出為核心，沿著制造系統發展歷程的軌跡，開展“機群式-剛性-柔性-可重構”制造系統研究，將思政元素和現代制造系統課程緊密聯系，從大國工匠的家國情懷、精益求精的科學精神和工程倫理的哲學理念三方面，形成同向同行的協同效應機制，結合課程知識點開展“潤物細無聲”式的育人工作。

圖1 教學內容結構關系圖

2.1 大國工匠的家國情懷的融入

在緒論部分，通過視頻形式，以工業1.0到4.0的發展節點對應我國裝備制造歷史，理解我國現代制造發展史，以甲午戰爭為例，理解制造技術的差距對國家和民族帶來的巨大苦難，使學生深刻理解“落后就要挨打”的事實。制造歷史代表了人類文明的發展史，通過實際考察和參觀，從半坡石器的使用和制造工具等證明古代制造的起源，從手工作業到機器代替人的自動化凸顯出制造對人類文明進步的貢獻。在自動化技術經濟分析部分，將生產率作為主要衡量指標，對生產率影響因素數學建模，通過學生研討和尋找合適的數學工具，求解獲取多快好省的影響因素，對提升生產效率有了基本理論依據，從而激發學生認真學習理論知識、報效祖國的熱情。

2.2 精益求精的科學精神的追求

在傳統制造和現代制造的概念辨析部分，通過理論教學，現代制造是從市場調研到產品報廢回收，覆蓋整個產品壽命周期的制造，而傳統制造只是現代制造中的某一局部環節，只有在整個產品壽命周期上的每個環節都做到最優時，才能達到整個系統最優，讓學生全面考慮，培養全局最優的精益求精理念。在柔性制造系統的機床布局部分，通過案例讓學生分析工件在多臺機床組成的柔性系統流入/流出量，通過配置機床順序使其進出比達到最優，獲取最小回流率和最少中途離線率，使得生產系統投入成本大幅降低，讓學生深刻體會精益求精帶來的實際效益。

2.3 工程倫理的哲學理念的探索

在自動線的技術分析部分，對于全局和局部自動化的辯證理解，通過給定問題，讓學生分別建立局部和全局自動化的數學模型，取得局部和全局自動化的成本和效益，從而理解全局自動化的必要性。正確認識人和機器的優勢，只有發揮各自所長，才能實現整體最優，而不能一味追求全局自動化而忽視了人的主體特征；在可重構制造系統部分，機床以及生產線可根據不同需求，重構為相應功能的設備和生產線，快速響應市場。據此思路，機器可具有智能化，實現自身重構，完成不同功能，導致機器進化為具有自學習、自更新的更高智能機器人，從而控制人類。啟發學生思考探索，意識到機器重構和進化可能對人類未來產生的巨大影響。

3 結語

在《現代制造系統》課程知識點講述過程中，緊緊圍繞立德樹人這一主要目標，通過大量思政元素的融入，不但增加了學生學習該門課程的熱情，培養了學生綜合運用系統的觀點分析和解決問題的能力、實驗設計能力和團隊合作能力，更重要的是在知識傳授的過程中激發了學生的愛國主義情懷，使學生意識到他們是祖國的未來，祖國的未來更是他們的，國家的強盛要靠他們去建設，不但要有能力成為合格的社會主要建設者和接班人，更要懷有強烈的愛國心，做一個有中國心和國際競爭力的“青年科技人才后備軍”。