基于OBE理念的線上線下混合式公差配合與技術測量教學改革

李炳林 鄭華林 董亮亮 郭亮 王小虎

摘? 要：以滿足工程教育認證標準中對公差配合與技術測量課程的需求為出發點，分析傳統教學模式存在的問題，基于OBE理論制定培養方案和畢業要求的教學目標，根據教學目標對教學內容進行逆向設計。通過MOOC平臺的線上線下混合式教學，提升學生的主體地位，加強學生自學能力的培養，以項目式、課堂翻轉式等教學方法提升教學效果，在教學中融入工程意識和思政元素。增加過程考核比重和多元化考核方式，加大對實踐應用能力的考核，全面提高學生自主學習能力和團隊協作能力的培養。該課程教學改革對其他課程具有一定的指導意義。

關鍵詞：OBE；線上線下混合式教學；工程認證；實踐教學；課程思政

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）19-0140-04

Abstract： To meet the requirements of the engineering education certification standards for Geometrical Tolerance and Technical Measurement course， the existing problems of the traditional teaching mode are analyzed， and the teaching goals of the training program and graduation requirements are formulated based on the OBE theory， and the teaching content is designed reversely according to the teaching goals. Through the online and offline mixed teaching on the MOOC platform， enhance the student's dominant position， strengthen the cultivation of student' self-study ability， improve the teaching effect with project-based， classroom-turned teaching methods， and integrate engineering awareness and ideological politics into teaching. The proportion of process assessment and diversified assessment methods is increased， the practical application ability is also added to the assessment， these comprehensively improve the cultivation of student's independent learning ability and teamwork ability. The teaching reform of this course has certain guiding significance for other courses.

Keywords： OBE; online and offline hybrid teaching; engineering certification; practical teaching; curriculum ideology and politics

公差配合與技術測量（以下簡稱“本課程”）是機械類專業的專業核心課，以零部件的幾何量為對象，主要涉及零件的標準化、精度設計和誤差測量，起著聯系機械設計與機械制造的橋梁作用。傳統公差課程教學往往以教材內容體系為主進行講授，忽視學生的學習效果。OBE的教學理念強調的是最終學習成果，教師應以學生通過教育過程取得的學習成果為中心對教學進行設計，一切教學過程都以教學成果導向和預期培養的能力為重點，以學生為中心主體實施，從而滿足工程教育需求[1]。因此，本文基于OBE理念的“金課”建設教改，分析公差傳統教學模式存在的問題，充分利用中國慕課MOOC各種教學資源、教學方法和教學工具，構建線上線下混合式課堂，提升網絡教學和課堂教學效果，結合工程教育認證標準打造理論知識和實踐能力并舉的教學考核和評價方式，并在具體教學實踐過程中進行了嘗試，對提高學生工程實際應用能力和創新能力的培養具有重要的意義。

一? 傳統教學模式問題分析

由于本課程的特點是基本概念、名詞術語及公式非常多，涉及機械設計和制造等知識面較廣。幾何公差需要非常強的抽象空間思維能力，難以理解和掌握，導致教學內容繁多、理論知識分散、課堂氛圍枯燥，容易混淆，學生學習積極性不高。同時項目實例少，對學生精度設計的實踐能力培養不足，最終缺乏將精度設計及檢測知識綜合應用到具體設計實例中的能力，實驗內容通常是預設內容驗證性實驗，缺少設計創新性和綜合性實驗。還有傳統教學考核方式以試卷考試為主的單一形式，只能反映學生對考試內容的應試能力，無法對學生的學習目標進行合理的評估，無法考核學生的動手能力和解決實際問題的能力。

二? 基于OBE理念對課堂教學進行改進

針對上述問題，基于OBE理念明確教學目標，緊緊圍繞工程教育專業認證的標準改革教學內容，通過MOOC平臺建立混合式教學方式，制定全面過程考核形式，從而提高學生學習的積極性，培養學生分析和解決實際工程問題的能力，實現應用型人才的培養目標。

（一）? 基于OBE理念制定教學目標

精度設計是機械設計過程中“三次設計”，畢業要求設定為：了解機械行業相關的技術標準，掌握機械設計制造所需的工程基礎知識與專業基礎知識，并將其綜合應用于解決復雜機械工程問題。

根據工程認證標準中培養方案和畢業要求的支撐指標權重制定本課程對應的教學目標：基于OBE以學生為中心的理念，培養學生具有互換性、標準化與技術測量的基礎理論知識；掌握零部件幾何精度設計和檢測方法；應用SPOC平臺構建線上線下混合式教學來提升學生的自主學習能力和學習效果；加強對學生分析、解決工程問題能力，團隊協作能力的培養。

（二）? 教學內容的逆向設計

OBE的教學模式采用逆向設計，學習成果是教學的起點和終點，OBE的教學模式如圖1所示。針對教學目標進行課程分析及設計，因涉及內容多和課時有限，需對教學內容進行合理選擇，引導學生通過思維導圖將分散的知識點統一起來，使學生理解透徹，條理清楚，熟練掌握。本課程與機械產品制造密切相關，加強對精度檢測的實踐教學，每章安排一個機械精度檢測綜合案例，關聯整個教材全部知識點，突出基礎知識的應用。在課程設計、生產實習、畢業設計等環節，強化結構設計、精度設計、制造工藝精度，保證和幾何精度檢測的有機結合，提高學生的實際工程應用能力和創新設計能力。

（三）? 改進教學方法與教學手段

OBE強調以學生為中心，要改變傳統教學中老師一言堂的現狀，因此采用項目式教學、課堂翻轉教學和線上線下混合式教學等以期對基礎知識的牢固掌握，評價方式不再局限于考試結果，更加關注課程設計環節對精度設計知識的應用能力考查[2]。

1? 項目式教學

通過項目引導和課程設計培養，一般學生存在對幾何公差概念抽象難理解的難題，通過如圖2所示的工程應用案例，采取項目式教學，綜合歸納將各種幾何公差理論知識與實踐案例融為一體，更好掌握幾何公差的實質，使理論知識落地到工程應用，同時增強學生的學習興趣。同時結合先前課程中零件功能分析→機構運動設計→零件結構設計→零件精度設計（公差項目及公差選擇）→零件制造→零件檢測（合格性判斷等）的思路把知識點串聯起來，涉及尺寸精度、幾何精度、表面粗糙度各方面的技術要求，貫穿整個基礎知識的講授，較全面反映精度設計在機械零部件中的應用，達到學以致用的目的。

2? 基于MOOC平臺實現課堂翻轉教學

應用MOOC線上線下混合式教學平臺實現課堂翻轉[3]。在線上，每次課堂教學結束時線上布置下一次授課任務，學生自主在MOOC觀看下一次課的教學視頻，并完成線上課堂測試，檢測線上學習效果。在線下，隨機抽取各組學生上講臺講授不同教學內容，通過師生隨機提問評價學生對基本知識的掌握情況，然后課堂上師生互動討論難點、重點和疑點，使學生主動學習和帶著問題請教老師或同學。在線上，每章在MOOC平臺安排一次單元測試和課后作業，通過以教師批改作業為主，學生互評線上作業為輔，進而多方位多層次了解學生的學習情況。每章通過線上安排主題討論，通過不限時間和不限地點的預習、復習、師生互動答疑等環節加深對課堂內容的理解，從而保證教學質量和達到最終教學目標。

3? 融合質量管理理念，培養工程和標準意識

本課程與產品質量保證體系、產品設計管理、產品制造質量管理直接相關，因此密切聯系工程實際要求，注重從工程認證要求的角度出發，以機械工程師的能力需求為標準，基于OBE理念將質量管理的思想融入課程內容，從全面質量管理的層次去講授“互換性”概念，培養學生的工程意識和素養。為提高學生的標準化意識，利用MOOC平臺分享相關標準，在解決設計制造問題時正確執行標準規范。

4? 拓寬知識面，激發學習興趣

隨時代發展，本課程逐步要與國際標準接軌，應介紹GB和ISO體系的結構、內容等知識。時刻關注最新產品幾何量測量技術，同時以教師科研課題、工程應用實例為背景，使學生了解學科發展前沿的新動態，拓寬學生的知識面和視野。

5? 加強思政教學，培養工匠精神

為加強學生對課程認識和思政教育，在表面粗糙度章節介紹蔣向前初中畢業進工廠當學徒20年，利用業余時間自學直接進大學讀碩士和博士的事跡，她的博士論文《曲面表面形貌檢測理論與方法的研究》獲第一屆全國優秀博士論文，將她具有的生產實際經驗、頑強進取和追求完美的精神融入“工匠精神”教育。分享中國兵器首席技師戎鵬強絲毫不差深孔鏜炮管等視頻，介紹他潛心三十多年堅持“正”的尺寸精度和“直”的幾何精度制造追求，練就了以手代眼的絕活，能檢測到看不見的深孔內部加工誤差，實現超長小口徑管體直線度控制在一根頭發絲的十分之一之內，他的人生與深孔加工一樣保持著“直線度”，不能走偏，增強學生的責任感和自豪感，實現專業課程與思政元素的有機融合。

三? 建設豐富的線上線下教學資源

根據課程特點，應用MOOC平臺將課程體系內容數字化，制作每堂課的在線講課視頻、PowerPoint課件、線上課堂測試題、線下隨堂測試題、在線單元測試題、在線期末考試題、討論主題及相關圖片、動畫和視頻資料等，實現優質關聯教學資源共享，給學生以形象、生動和身臨其境的沉浸式教學感受。應用MOOC平臺實現線上線下混合式教學，教師精心設計線上講授內容和線上互動環節，教師提前錄制線上教學視頻，并對學生進行分組，給學生學前講解教學方式和課程考核方式。按照認知過程，基于OBE理念的線上教學理念組織豐富的線上線下教學活動，隨時掌握教學活動行為狀態和學習結果相關數據，使學生在多種形式于一體的線上線下混合式教學方式中進行學習，并對教學產出進行評價，促進學生更好地掌握知識點，持續改進線上線下教學工作。

四? 建立面向工程教育認證的實踐教學

工程教育專業認證遵循三個基本理念：成果導向教育、以學生為中心、持續改進。基于工程教育認證的產品精度設計，以“實質等效性”為原則構建以培養工程應用能力與學生創新能力為目標，為學生提供實踐與理論課程之間知識有機關聯的教學情景、鼓勵學生以主動的方式學習工程學[4]。企業希望高校培養出理論知識好、動手能力強、實踐能力強，以及能快速勝任工作崗位的學生，要實現這個目標，需加強對實踐教學和學生技能的培養。

實驗混合式教學既要讓學生掌握精度檢測能力，還要激發學生對零件幾何精度檢測和具體操作方法的積極性和創造性。課前讓學生線上反復觀看教師錄制儀器測量原理和操作步驟視頻，并對重難點操作進行問答提示，課堂上直接進入實驗操作環節，既解決課時緊張的問題，又預留更多的學生實踐操作和師生討論的空間[5]。根據實驗室所能提供的檢測儀器，對回轉類和箱體類等零件的不同使用要求、不同配合類型的零件案例開展尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等的綜合檢測。學生按組自主選擇不同的檢測零件和項目，獨立選擇檢測儀器、安排檢驗步驟和團隊協作完成檢驗操作等，并判斷零件的合格性，老師現場檢查學生動手操作各種檢測儀器的正確性并答疑。使學生體驗精度設計的合理性和檢測儀器的重要性，將精度設計和檢測與機械設計制造實踐有機聯系起來，全面、系統地提高工程應用能力和團隊協作能力。邀請一些企業實踐經驗豐富的工程師給同學們作精度設計與技術測量現狀、發展趨勢、最新國際國家標準變化、制造工藝精度擬定等講座和培訓，讓學生親身感受本行業工程實踐的魅力，激發科研創新能力。

五? 建設多元化的教學過程考核

（一）? 基于OBE理念的過程考核，改善教學評價機制

基于OBE教學理念，必須構建與教學活動相適應的課程考核方式，檢驗教學目標的達成度。考核方式以學生的學習成果為主，成績考核過程化，評價模式多元化。學生的學習方法和學習時間不受約束，這種考核方式明顯優于傳統單一的考核方式，學生的學習成績不僅取決于考試成績，同時注重平時各項表現，更容易讓學生接受，也更合理。

（二）? 增加過程考核的形式，提高平時考核成績的占比

為改變傳統試卷為主的考核模式，提高線上線下過程考核比重。改變學生平時不努力、考前突擊準備的學風，減輕學生期末考試負擔，倡導學生平時刻苦學習，激發學生日常學習潛能和積極性。以往公差配合與技術測量課的平時成績只占30%，為完善過程性考核，將平時成績占比提高到50%。

（三）? 豐富過程考核的內容，促進知識點的掌握

為避免理論成績高、應用能力差的問題，建立靈活多樣的過程考核形式，構建科學的課程評價體系，實現多環節考查，全面評價學生的各方面能力。過程考核形式包括考勤、課堂翻轉演講、線上視頻觀看、課堂測試、線上單元測試、線上作業互評、主題討論、線上期終考試、線下作業老師批改、線下期終考試和綜合實驗等，如圖3所示。課堂測試包括線上課堂測試和線下隨堂測試，在MOOC平臺線上課堂測試主要采用選擇、判斷和填空三種題型，促進學生對本堂線上課程的重點、難點知識的掌握。線下隨堂測試可增加師生的互動，體現教學過程互相反饋，教師可以直觀地看到每個人對知識點的掌握情況。線上單元測試與線上課堂測試題型類似，題量增大，主要評估學生對每章的基本概念與基礎原理的學習效果，使學生了解自己對知識點的掌握程度以及存在的問題。通過MOOC平臺可方便地對學生線上線下學習活動的表現進行在線統計分析，及時了解學生的學習狀態，并持續改進教學方法，提高學生的學習效果，最終培養學生熟練運用相關理論和標準的能力。

（四）? 加強實踐應用能力考核，培養工程意識

公差配合與技術測量課程與實際聯系緊密[6]。為考察學生基礎知識掌握、知識綜合運用能力等情況，增加實踐能力評價方式。實踐方案和操作占70%，實踐報告占30%，提高學生參與實踐的積極性和自覺意識，使技能突出的學生得到充分發揮，強化工程應用思維。

六? 結束語

按照工程教育中OBE理念，結合公差配合與技術測量課程在機械類專業人才培養的支撐度，轉換為以學生為中心的新型教學模式，對教學目標、教學內容、教學方法和考核方式進行了改革。基于中國慕課MOOC平臺，結合翻轉課堂實現線上線下多維混合教學模式，提高過程考核的重要性，豐富過程考核的內容，提高了學生學習的主動性，激發了學生的學習興趣。面向工程教育認證，建立起以往教育中缺乏的工程價值觀，提高學生精度設計的應用能力。

參考文獻：

[1] 王鵬，苗磊，余亮.基于OBE理念的互換性與技術測量課程教學改革[J].遼寧科技學院學報，2020，22（2）：47-48.

[2] 龔勇鎮，鐘承甫，王夫營，等.基于OBE模式的機械設計制造及其自動化專業生產實習改革探索[J].高教學刊，2020（22）：48-51.

[3] 馬惠萍，王曉明，郭玉波，等.線上線下相結合的“翻轉課堂”教學研究——基于互換性與測量技術基礎課程[J].現代教育技術，2019（24）：3-4.

[4] 趙鳳霞，鄭鵬，張瑞.面向工程教育專業認證的機械精度設計課程教學改革[J].教育教學論壇，2020（30）：173-175.

[5] 黨方方.線上線下混合式教學模式在高校化學實驗教育中的應用[J].高教學刊，2022，8（6）：112-115.

[6] 孔建益，鄒光明，侯宇，等.卓越機械工程師培養的實踐教學體系研究[J].高等工程教育研究，2013（3）：18-21.

基金項目：2021年西南石油大學金課研究項目“機電工程學院核心課程建設”（8013001020）；西南石油大學2021—2023年高等教育教學改革研究重點項目“‘以學生為中心的機械類課程‘主課堂+立體教學模式研究與實踐”（X2021JGZDI015）

第一作者簡介：李炳林（1982-），男，漢族，四川劍閣人，博士，副研究員。研究方向為制造裝備和能源裝備的智能化，專用工具設計。