基于OBE理念的互換性與技術(shù)測(cè)量課程教學(xué)改革

王 鵬，苗 磊，余 亮

(淮南師范學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院，安徽淮南 232038)

0 引言

OBE，即基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式，1981年由美國(guó)Spady首次提出并經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，已成為美國(guó)、英國(guó)、加拿大等教育強(qiáng)國(guó)教育改革的主流理念，至今仍被認(rèn)為是追求卓越教育的正確方向〔1〕。我校作為安徽省應(yīng)用型本科高校聯(lián)盟成員高校，堅(jiān)持“地方性、應(yīng)用型、開(kāi)放式”辦學(xué)定位，將學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)作為教育教學(xué)的核心〔2〕〔3〕，堅(jiān)持OBE理念推進(jìn)學(xué)科專業(yè)建設(shè)與發(fā)展，特別是融入課程教學(xué)改革實(shí)踐，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

《互換性與技術(shù)測(cè)量》是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門(mén)專業(yè)必修課，本課程涉及的精度設(shè)計(jì)，是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的“三次設(shè)計(jì)”，起著聯(lián)系機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造工藝的紐帶作用，以標(biāo)準(zhǔn)化和計(jì)量學(xué)的基本理論為基礎(chǔ)，以各類制件(包括零、部件和整機(jī))的幾何參數(shù)為對(duì)象，研究制件的精度理論、精度控制規(guī)范及其技術(shù)實(shí)現(xiàn)。然而，傳統(tǒng)的課程教學(xué)偏離OBE理念，往往以教材內(nèi)容體系為依據(jù)，理論知識(shí)分散，工程案例少，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生精度設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)不足。本文針對(duì)《互換性與技術(shù)測(cè)量》課程，探討OBE理念下學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出導(dǎo)向的新型教學(xué)模式。

1 基于OBE理念的課程分析

原有課程教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)課堂教學(xué)，使學(xué)生了解制件幾何精度規(guī)范的制定和實(shí)施，即幾何參數(shù)精度的標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)化；理解制件幾何參數(shù)的檢測(cè)及精度評(píng)價(jià)方法，即通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量方法，來(lái)保證制件互換性的實(shí)現(xiàn)；掌握幾何參數(shù)精度的設(shè)計(jì)方法，即科學(xué)、合理地確定各類制件幾何參數(shù)數(shù)值的極限，支撐專業(yè)學(xué)習(xí)成果中相應(yīng)指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成，主要以按專業(yè)要求-課程的方式設(shè)計(jì)。

而OBE教學(xué)理念以學(xué)生為中心，通過(guò)設(shè)定課程教學(xué)目標(biāo)，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)收獲，并通過(guò)效果的達(dá)成度持續(xù)改進(jìn)，最終目標(biāo)是達(dá)到課程對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的高度支撐。為此，針對(duì)《互換性與技術(shù)測(cè)量》課程，進(jìn)行知識(shí)、能力、素質(zhì)需求-人才培養(yǎng)目標(biāo)-畢業(yè)要求-課程體系的反向設(shè)計(jì)，部分內(nèi)容見(jiàn)表1至3，表中加粗字體內(nèi)容為課程亟需改進(jìn)的內(nèi)容。例如，精度設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的一部分，畢業(yè)要求設(shè)定為掌握解決機(jī)械領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題所需的工程基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，并具備對(duì)其應(yīng)用的能力，據(jù)此課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為“能解釋互換性、尺寸精度設(shè)計(jì)、幾何精度設(shè)計(jì)、表面粗糙度精度設(shè)計(jì)的基本術(shù)語(yǔ)”等，這里強(qiáng)調(diào)“解釋”、“熟練掌握”達(dá)到具備應(yīng)用能力，為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，在傳統(tǒng)教學(xué)手段上，增加網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源以期對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的牢固掌握、增加課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)、考查應(yīng)用能力，評(píng)價(jià)方式不再局限于考試結(jié)果，更加關(guān)注課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對(duì)精度設(shè)計(jì)知識(shí)的應(yīng)用情況。如此按照OBE理念，進(jìn)行課程分析及設(shè)計(jì)〔4〕，提出改進(jìn)措施。

表1 課程支撐的知識(shí)要求

表2 課程支撐的能力要求

表3 課程支撐的素質(zhì)要求

2 OBE理念下的課程教學(xué)改革

2.1 建設(shè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，實(shí)施信息化教學(xué)

基于超星學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)，建立《互換性與技術(shù)測(cè)量》網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源〔5〕，教師在平臺(tái)內(nèi)發(fā)布學(xué)習(xí)資料，如授課課件、課前課后習(xí)題測(cè)試、課程相關(guān)的資料等，學(xué)生可以不限時(shí)間、不限地點(diǎn)預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)，此外，為拓寬學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)識(shí)及加強(qiáng)課程思政教育，如螺紋精度設(shè)計(jì)章節(jié)介紹機(jī)械基礎(chǔ)件“中國(guó)第一人”唐氏螺紋發(fā)明者唐宗才及其螺紋緊固原理，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及融入“工匠精神”教育。

2.2 深化教學(xué)內(nèi)容改革，著力培養(yǎng)應(yīng)用能力

通常來(lái)說(shuō)，教材在知識(shí)的系統(tǒng)性、理論性方面具有很大優(yōu)勢(shì)，但也會(huì)忽略學(xué)生這樣初學(xué)者對(duì)知識(shí)的接受方式，未能充分起到學(xué)習(xí)引導(dǎo)、促進(jìn)作用。為此，綜合比較機(jī)械工業(yè)出版社等出版的教材，最終選擇有哈爾濱工業(yè)大學(xué)馬惠萍副教授主編的《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》案例教程，該教材言簡(jiǎn)意賅、重點(diǎn)突出，每章安排一個(gè)精度設(shè)計(jì)案例，理論知識(shí)夠用，突出應(yīng)用。但案例僅為章節(jié)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)，綜合性不夠?；诖?，綜合歸納教材內(nèi)容，結(jié)合機(jī)械行業(yè)，選取搖臂鉆床部件，涉及尺寸精度、幾何精度、表面粗糙度要求，較全面反映精度設(shè)計(jì)在機(jī)械典型零部件中的應(yīng)用，以此為案例，并貫穿整個(gè)基礎(chǔ)理論知識(shí)章節(jié)的講解，這樣，理論知識(shí)有落腳點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)不感到抽象、空洞。

實(shí)踐是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果最為有效的方式。在生產(chǎn)見(jiàn)習(xí)環(huán)節(jié)，提前布置見(jiàn)習(xí)任務(wù)，如參觀當(dāng)?shù)啬硤A錐軸承生產(chǎn)企業(yè)，要求學(xué)生預(yù)習(xí)相關(guān)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，明確滾動(dòng)軸承的精度等級(jí)、零件的精度要求，尺寸精度、幾何精度的測(cè)量保證方法，帶著問(wèn)題見(jiàn)習(xí)，見(jiàn)習(xí)后完成見(jiàn)習(xí)報(bào)告，通過(guò)見(jiàn)習(xí)報(bào)告評(píng)價(jià)學(xué)生的了解情況。結(jié)合機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)(減速器設(shè)計(jì))，通過(guò)介紹減速器的工作原理，設(shè)計(jì)要求，特別是精度設(shè)計(jì)要求，例如，軸系相關(guān)的齒輪、軸承、鍵在尺寸精度、幾何精度及表面粗糙度精度要求的設(shè)計(jì)以及公差原則的應(yīng)用(軸承端蓋的最大實(shí)體要求，軸上與軸承配合部分的包容要求，箱體兩軸承座孔的零幾何公差最大實(shí)體要求)，以期全面掌握本課程的基礎(chǔ)知識(shí)及鍛煉了應(yīng)用能力。

2.3 改善教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)多環(huán)節(jié)考查

本課程作為一門(mén)應(yīng)用性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，傳統(tǒng)課程考核局限于試卷，部分同學(xué)考試成績(jī)高，但課程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用能力較差的情況不是少數(shù)，未能充分達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)。為此，本課程的考核評(píng)價(jià)通過(guò)期末考試、平時(shí)課程大作業(yè)、機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的精度設(shè)計(jì)等的考查，全面評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果〔6〕。此外，本課程涉及標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)化，要求學(xué)生精度設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，設(shè)計(jì)參數(shù)合理有依據(jù)，例如學(xué)生可使用學(xué)校訂閱的由專業(yè)作者，院士領(lǐng)銜，幾十家高等院校(如清華大學(xué)、華中科技大學(xué)等)、科研院所(如中國(guó)一重設(shè)計(jì)院、航天科工二院等)以及大型國(guó)有企業(yè)(如中國(guó)二重、東方電機(jī)等)共同參與創(chuàng)作的CIDP制造業(yè)數(shù)字資源平臺(tái)發(fā)布的幾何精度設(shè)計(jì)軟件，該軟件依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，查詢方便、可靠。

3 改革效果評(píng)價(jià)

基于上述課程教學(xué)改革，通過(guò)匿名問(wèn)卷調(diào)查和訪談相結(jié)合，了解學(xué)生對(duì)精度設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)及應(yīng)用情況，此外，結(jié)合課程大作業(yè)、機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及設(shè)計(jì)圖紙的完成質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)學(xué)生能結(jié)合精度設(shè)計(jì)要求，合理選擇公差與配合、幾何公差項(xiàng)目、表面粗糙度評(píng)定參數(shù)，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主動(dòng)查找設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)合理，較全面掌握了機(jī)械產(chǎn)品精度設(shè)計(jì)方法。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著新工科對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)的要求逐步提高，本文基于OBE理念，結(jié)合《互換性與技術(shù)測(cè)量》課程在機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)的支撐度，進(jìn)行課程分析及教學(xué)改革嘗試，取得較好效果，學(xué)生精度設(shè)計(jì)的應(yīng)用能力得到鍛煉和提高。