基于OBE的機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)課程思政改革*

趙艷芳 曹曉田 帥詩(shī)卉 王躍凱 劉玉杰

江蘇理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 江蘇 常州 213001

引言

習(xí)近平總書記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)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(xué)工作不僅要培養(yǎng)大學(xué)生的專業(yè)技能，更要注重提升大學(xué)生道德修養(yǎng)[1]。對(duì)于專業(yè)性較強(qiáng)的工科專業(yè)，將課程思政融入專業(yè)性課程中，對(duì)國(guó)家培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才具有重大的意義。“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)”課程作為機(jī)械類和近機(jī)類專業(yè)的一門核心專業(yè)課，融合了機(jī)械設(shè)計(jì)、加工制造、工藝、制圖等基礎(chǔ)知識(shí)，具有極強(qiáng)的實(shí)踐性、應(yīng)用性和多學(xué)科復(fù)合性?！皺C(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)”課程主要內(nèi)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(jī)械零件精度設(shè)計(jì)等知識(shí)，課程涉及的知識(shí)點(diǎn)眾多且分散，有大量定義、符號(hào)、公式、圖表等基礎(chǔ)內(nèi)容，同時(shí)還要求學(xué)生能夠正確使用相應(yīng)的量具、量?jī)x來(lái)完成實(shí)際工作，對(duì)學(xué)生的綜合能力有很高的要求。長(zhǎng)期以來(lái)，該課程普遍存在課程思政意識(shí)不強(qiáng)，方法創(chuàng)新不夠，效果不顯著的問(wèn)題。主要原因在于以下幾點(diǎn)：首先，教師課程思政意識(shí)不強(qiáng)，沒有充分挖掘?qū)I(yè)課程思政元素與專業(yè)知識(shí)的融合和契合點(diǎn)。其次，教師對(duì)于形勢(shì)政策把握不充分，不能與時(shí)俱進(jìn)，難以接受新鮮事物，以致思維不夠新穎。最后，教學(xué)方法相對(duì)傳統(tǒng)，不能結(jié)合技術(shù)發(fā)展改革創(chuàng)新教學(xué)方法，以致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，主觀能動(dòng)性不強(qiáng)。

OBE理念倡導(dǎo)教學(xué)的“逆向設(shè)計(jì)”，通過(guò)過(guò)程互動(dòng)，教學(xué)全過(guò)程反饋，持續(xù)改進(jìn)從而最終達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的目的[2-3]。因此，基于OBE的教學(xué)理念，以信息化技術(shù)應(yīng)用為例，將課程思政融入“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)”課程對(duì)于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、專業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)精神及創(chuàng)新精神具有重要的意義?！皺C(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)”課程的改革主要從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)設(shè)計(jì)、信息化技術(shù)應(yīng)用等方面進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并在各環(huán)節(jié)同時(shí)深入挖掘課程思政的融入點(diǎn)，以達(dá)到潤(rùn)物無(wú)聲的效果。

1 基于OBE教學(xué)理念的課程思政融入教學(xué)設(shè)計(jì)

OBE理念強(qiáng)調(diào)“成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)評(píng)價(jià)”，顛覆了原本的課堂教學(xué)方式“通過(guò)學(xué)習(xí)達(dá)成某個(gè)目標(biāo)”，教師在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮“我要達(dá)成某個(gè)目標(biāo)”[2]，基于這個(gè)目標(biāo)，選用以學(xué)生為中心的方式進(jìn)行開展，并圍繞這個(gè)目標(biāo)，評(píng)測(cè)教學(xué)開展結(jié)果是否達(dá)到了預(yù)期成果目標(biāo)，并根據(jù)實(shí)施結(jié)果評(píng)價(jià)進(jìn)行反饋調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)，進(jìn)行教學(xué)的整個(gè)閉環(huán)設(shè)計(jì)實(shí)施?！皺C(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)”課程主要由尺寸精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)、幾何精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)、表面粗糙度等部分內(nèi)容組成，可將內(nèi)容分為若干個(gè)任務(wù)點(diǎn)，并針對(duì)任務(wù)點(diǎn)進(jìn)行課程思政的融入，圍繞任務(wù)點(diǎn)開展教學(xué)，將任務(wù)點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，即以成果為導(dǎo)向，采用線上結(jié)合線下的教學(xué)方式，綜合采用演示法、分組討論法、小組互評(píng)法等教學(xué)方法進(jìn)行講練結(jié)合，進(jìn)一步加深學(xué)生的理解，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程反饋、持續(xù)評(píng)價(jià)。

以學(xué)生為中心，通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分解，對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)重新設(shè)計(jì)，重點(diǎn)關(guān)注每節(jié)課學(xué)生學(xué)了什么以及學(xué)生效果如何，進(jìn)行教學(xué)過(guò)程以及教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制的設(shè)計(jì)。完成對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維能力、實(shí)踐能力和綜合協(xié)調(diào)能力的培養(yǎng)以及對(duì)評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)機(jī)制的探索，啟迪深入思考、發(fā)展高階思維、促進(jìn)知識(shí)內(nèi)化、達(dá)成深度學(xué)習(xí)，并建立老師評(píng)價(jià)、生生互評(píng)的多元化評(píng)價(jià)機(jī)制，加強(qiáng)工程實(shí)際應(yīng)用的拓展，促進(jìn)學(xué)生達(dá)到學(xué)以致用的效果。

2 “機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)”課程思政要素的挖掘

“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)”課程是溝通機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工制造的橋梁，對(duì)精度的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品互換性的關(guān)鍵，因此，本課程具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性，很多設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。本課程在學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)體現(xiàn)以事實(shí)為依據(jù)，遵守國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，養(yǎng)成實(shí)事求是、遵紀(jì)守法的良好習(xí)慣。在學(xué)習(xí)和產(chǎn)品的應(yīng)用時(shí)應(yīng)做到精益求精的大國(guó)工匠精神，實(shí)現(xiàn)敬業(yè)守信的良好品質(zhì)?！皺C(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)”課程在對(duì)尺寸精度、幾何精度和表面粗糙度進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮精度高低和生產(chǎn)成本的關(guān)系，并不是精度越高就越好，在滿足產(chǎn)品性能需求的同時(shí)，盡可能做到廢品率和能源消耗率最低，培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)。

2.1 課程任務(wù)點(diǎn)的思政融入

采用基于OBE的成果導(dǎo)向的教學(xué)模式，將課程內(nèi)容分解為一個(gè)個(gè)的任務(wù)點(diǎn)，結(jié)合每個(gè)任務(wù)點(diǎn)進(jìn)行思政元素的挖掘和融入，分析精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)的各個(gè)技能點(diǎn)和工程素養(yǎng)目標(biāo)，深入挖掘思政元素進(jìn)行融入，形成思政案例的任務(wù)式教學(xué)方法。

例如，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件的互換性，在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)程中需要形成相應(yīng)的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)化的制定引導(dǎo)學(xué)生深入探討和發(fā)散，尋找典型的標(biāo)準(zhǔn)化案例，可發(fā)現(xiàn)秦始皇統(tǒng)一六國(guó)后頒布的“度量衡”的統(tǒng)一規(guī)范，這就是標(biāo)準(zhǔn)化的典型體現(xiàn)，可使學(xué)生發(fā)表觀點(diǎn)，激發(fā)愛國(guó)熱情。

例如，從秦始皇統(tǒng)一的“度量衡”中關(guān)于尺的大小標(biāo)準(zhǔn)，從古至今出現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的修訂和演變，歷史記載項(xiàng)羽身高八尺二寸，根據(jù)《三國(guó)志》中記載，關(guān)羽“身長(zhǎng)九尺，髯長(zhǎng)二尺”、張飛、趙云、諸葛亮都是“身長(zhǎng)八尺”、呂布“身長(zhǎng)一丈”，以現(xiàn)有1m等于三尺的大小來(lái)?yè)Q算的話，項(xiàng)羽高達(dá)2.7m，關(guān)羽身高3m，這是一個(gè)不可思議的數(shù)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(duì)尺的大小定義是不同的，秦代一尺約為25.1cm，三國(guó)時(shí)期使用的漢尺一尺約為23.1cm，根據(jù)當(dāng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)換算過(guò)來(lái)的話，項(xiàng)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(duì)還是合理的，因此可以發(fā)現(xiàn)尺的大小規(guī)定隨著歷史進(jìn)程發(fā)生了動(dòng)態(tài)演變，那么在設(shè)計(jì)選用時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)呢？事實(shí)上，標(biāo)準(zhǔn)的制訂是與當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平和生產(chǎn)實(shí)踐相關(guān)，所以在執(zhí)行各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)以最新頒布的標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)則，引導(dǎo)學(xué)生尊重事物發(fā)展的規(guī)律，養(yǎng)成遵循法律法規(guī)的良好品格。

例如，優(yōu)先數(shù)在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用無(wú)處不在，機(jī)器大量使用的螺釘、螺母、軸承規(guī)格，生活中的飲料零售包裝、活頁(yè)紙大小規(guī)格、信封大小，本課程所學(xué)習(xí)的尺寸分段、公差分級(jí)、表面粗糙度值選取、螺紋規(guī)格、齒輪模數(shù)和齒數(shù)的選取等等，優(yōu)先數(shù)系最早在我國(guó)的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的《考工記》中就已有記載，其規(guī)定車的離地高度有六個(gè)等級(jí)，可以看出使用了優(yōu)先數(shù)系[4]，優(yōu)先數(shù)系在用大量的生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的科學(xué)規(guī)律，反過(guò)來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的制定。

例如，幾何精度設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)選用時(shí)，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(dòng)量，但如果同時(shí)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(cè)要素的形狀誤差控制在方向公差帶范圍內(nèi)。同理，位置公差同時(shí)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(duì)稱度和位置度）是固定的。跳動(dòng)公差是按特定測(cè)量方法定義的綜合的幾何公差，可以綜合控制被測(cè)要素的形狀、方向和位置誤差，同時(shí)，在工程實(shí)際中，跳動(dòng)公差由于易于測(cè)量，因此，工程圖紙上經(jīng)常標(biāo)注給定跳動(dòng)公差值，使用跳動(dòng)公差來(lái)綜合控制幾何公差值。這樣既有利于設(shè)計(jì)的方便，也便于實(shí)際的測(cè)量，大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)步驟，節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

例如，公差原則中的最大實(shí)體要求。尺寸精度和幾何精度在學(xué)習(xí)時(shí)是單獨(dú)探討的，分別分析他們的公差設(shè)計(jì)特點(diǎn)，然而在零件的實(shí)際生產(chǎn)中，會(huì)同時(shí)存在尺寸誤差和幾何誤差，尺寸誤差和幾何誤差有時(shí)候會(huì)互相作用，影響最終的裝配效果。因此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了公差原則來(lái)處理尺寸公差和幾何公差之間的關(guān)系。公差原則保證了孔軸的準(zhǔn)備裝配，避免出現(xiàn)互相影響引起的干涉現(xiàn)象。而公差原則中的最大實(shí)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(bǔ)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(bǔ)償，具有唯物主義辯證法的特點(diǎn)；同時(shí)允許補(bǔ)償可以降低廢品率，達(dá)到降低成本，爭(zhēng)取最大效益的效果，實(shí)現(xiàn)綠色制造及可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

例如，實(shí)驗(yàn)的操作。實(shí)驗(yàn)采取分組操作，通過(guò)合作完成，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的精神，強(qiáng)化動(dòng)手能力、協(xié)調(diào)能力及數(shù)據(jù)的分析能力，進(jìn)一步培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)新工科下的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

以上任務(wù)點(diǎn)思政內(nèi)容的融入，涵蓋了本課程各章節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，部分融入的思政思想有重合，但是并不重復(fù)，反而反復(fù)強(qiáng)調(diào)更易達(dá)到潤(rùn)物無(wú)聲的效果。

2.2 基本OBE的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

根據(jù)課程特點(diǎn)對(duì)學(xué)情進(jìn)行分析，提煉思政目標(biāo)，將教學(xué)內(nèi)容分解任務(wù)點(diǎn)之后，融入思政點(diǎn)。完成線上及線下教學(xué)資源的建設(shè)，建立教師評(píng)價(jià)、生生互評(píng)、師生互評(píng)的評(píng)價(jià)機(jī)制，及時(shí)反饋教學(xué)過(guò)程的效果。

以成果為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)課程的目標(biāo)項(xiàng)目，并發(fā)布線上資源進(jìn)行預(yù)習(xí)，根據(jù)任務(wù)目標(biāo)，設(shè)計(jì)發(fā)布配套測(cè)試題，使學(xué)生達(dá)到課前的深入預(yù)習(xí)，引領(lǐng)對(duì)課程內(nèi)容的思考；以學(xué)生為中心開展線下教學(xué)活動(dòng)，在學(xué)生已掌握基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)法，針對(duì)發(fā)布項(xiàng)目進(jìn)行學(xué)生的分組討論思考，完成目標(biāo)作品，從而促進(jìn)學(xué)生發(fā)展高階思維；將學(xué)生的完成作業(yè)進(jìn)行展示、交流，引入教師評(píng)價(jià)和生生互評(píng)，促進(jìn)對(duì)完成作品的更深一層認(rèn)識(shí)，同時(shí)結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用拓展，進(jìn)一步提升理論聯(lián)系實(shí)際的能力。將思政與教學(xué)活動(dòng)完整地融入一起，通過(guò)有效的反饋評(píng)價(jià)機(jī)制不斷進(jìn)行更新改進(jìn)，不斷豐富課程思政的融入點(diǎn)。

3 信息化技術(shù)應(yīng)用

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)器人等精密機(jī)器上，RV減速器是其中最重要的部件， RV減速器內(nèi)部由三組標(biāo)準(zhǔn)的圓柱滾子軸承組成，圓柱滾子軸承是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)，其大小是固定的，規(guī)格在設(shè)計(jì)應(yīng)遵循機(jī)械精度設(shè)計(jì)課程所規(guī)定的優(yōu)先數(shù)系標(biāo)準(zhǔn)原則，這樣能夠在實(shí)際加工中減少刀具的數(shù)量，因?yàn)殡S著軸承尺寸的確定，與其相配合的軸和法蘭等尺寸規(guī)格也相繼可確定，其對(duì)應(yīng)的定值刀具和量具將隨之選定，孔軸在加工時(shí)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(guī)格，同時(shí)測(cè)量時(shí)軸采用千分尺即可，而孔的測(cè)量需要一系列規(guī)格大小的塞規(guī)。因此，如果在設(shè)計(jì)時(shí)按照機(jī)械精度設(shè)計(jì)原則，選用科學(xué)的規(guī)格數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)加工和測(cè)量成本可大大減少，且成本更低，實(shí)現(xiàn)綠色制造及可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

將工程教育OBE理念與課程思政相結(jié)合，培養(yǎng)滿足信息化技術(shù)新要求的應(yīng)用型人才，同時(shí)不忘初心、牢記使命，使學(xué)生做有理想、有追求、有道德情操、遵紀(jì)守法的熱血青年。教學(xué)實(shí)踐證明，采用以成果為導(dǎo)向、以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，完美融入教學(xué)思政，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、參與度，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，為全面落實(shí)立德樹人的目標(biāo)提供了有力支撐。