基于OBE理念的現(xiàn)代制造系統(tǒng)課程思政協(xié)同育人教學(xué)探索

趙鵬康 李淑娟 王 瑤 肖旭東 張燕飛

(西安理工大學(xué)機(jī)械與精密儀器工程學(xué)院，陜西 西安 710048)

0 引言

黨的十八大以來，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會(huì)議、全國教育大會(huì)、學(xué)校思想政治理論課教師座談會(huì)等重要專題會(huì)議上，多次強(qiáng)調(diào)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(huán)節(jié)，全員全程全方位育人。在該精神引導(dǎo)下，沈陽化工大學(xué)李大舟等開啟了將課程思政融入數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的探索，圍繞學(xué)生政治認(rèn)同、中國精神、道德修養(yǎng)、法治意識(shí)和綜合素養(yǎng)等五個(gè)重點(diǎn)教育內(nèi)容，深入挖掘課程思政的切入點(diǎn)和教育資源，不斷優(yōu)化大數(shù)據(jù)實(shí)踐教學(xué)中的思政教育內(nèi)容。江蘇海洋大學(xué)王曉麗等研究了機(jī)電類專業(yè)課程思政協(xié)同育人教學(xué)體系，主要從思政疏通引導(dǎo)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、多元化教學(xué)和產(chǎn)教融合等方面對(duì)機(jī)電專業(yè)課程思政教學(xué)體系進(jìn)行了探討。燕山大學(xué)曹麗萍等根據(jù)過程裝備與控制工程專業(yè)人才培養(yǎng)理念，構(gòu)建了漸進(jìn)融合的項(xiàng)目式“金課”教學(xué)體系，將課程思政融入教學(xué)方案，采用“教、學(xué)、考、評(píng)、競”一體化的金課建設(shè)和實(shí)施方案，確保人才培養(yǎng)成效。

基于以上研究成果，本校機(jī)械工程專業(yè)開展了《現(xiàn)代制造系統(tǒng)》課程思政教學(xué)改革探索，該課程是在完成前期基礎(chǔ)課與專業(yè)課學(xué)習(xí)后開設(shè)的，它是一門將已學(xué)習(xí)知識(shí)高度集成的綜合優(yōu)化課程，旨在培養(yǎng)具有工程實(shí)踐和工業(yè)管理能力的高級(jí)專業(yè)復(fù)合型技術(shù)人才。隨著世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的加速進(jìn)行，國家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“智能制造”等重大戰(zhàn)略，對(duì)現(xiàn)代制造系統(tǒng)工程專業(yè)領(lǐng)域的人才需求愈趨旺盛，因此培養(yǎng)具有創(chuàng)新性，符合現(xiàn)代制造系統(tǒng)工程學(xué)科需求的專業(yè)人才是當(dāng)前本科院校進(jìn)行《現(xiàn)代制造系統(tǒng)》課程教學(xué)改革的核心。成果導(dǎo)向教育(Outcome Based Education，簡稱OBE)，也被稱為能力導(dǎo)向教育、目標(biāo)導(dǎo)向教育或需求導(dǎo)向教育，以學(xué)生的能力產(chǎn)出為核心的教育理念，其模式下的課程設(shè)置以學(xué)生未來的工作需求為導(dǎo)向，所有教學(xué)環(huán)節(jié)圍繞學(xué)習(xí)產(chǎn)出進(jìn)行設(shè)計(jì)。

在國外高校教育教學(xué)實(shí)踐中，OBE理念被廣泛運(yùn)用于專業(yè)和課程的教學(xué)實(shí)施和質(zhì)量保障體系建設(shè)中。因此，基于OBE理念的《現(xiàn)代制造系統(tǒng)》課程教學(xué)模式符合培養(yǎng)具有創(chuàng)新性、能夠勝任社會(huì)實(shí)踐崗位的人才培養(yǎng)目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，本課程開展基于OBE理念的《現(xiàn)代制造系統(tǒng)》課程思政教學(xué)改革探索，圍繞課程建設(shè)目標(biāo)，聚焦課程思政元素遴選課程知識(shí)點(diǎn)、構(gòu)建課程知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)立德樹人根本任務(wù)。

1 《現(xiàn)代制造系統(tǒng)》課程思政建設(shè)總體設(shè)計(jì)

《現(xiàn)代制造系統(tǒng)》是機(jī)械類專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的核心課。該專業(yè)為國家級(jí)特色專業(yè)，并于2020年入選國家一流專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目。結(jié)合本校面向裝備制造的高素質(zhì)專門技術(shù)人才的辦學(xué)定位，本課程旨在使學(xué)生掌握不同自動(dòng)化制造過程和自動(dòng)化裝配過程中的定量分析和計(jì)算方法，熟悉制造系統(tǒng)的理論、原理和工作場合與應(yīng)用，并掌握典型的制造過程中時(shí)間、成本和效率的建模過程和分析方法、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)不同制造系統(tǒng)時(shí)應(yīng)遵循的理論基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生具有從系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行制造過程建模、計(jì)算、對(duì)所選產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)分析的能力。本課程圍繞制造過程自動(dòng)化智能化，以“手工-機(jī)械化-半自動(dòng)-自動(dòng)化-智能化”的發(fā)展歷程，融入大國工匠的家國情懷、精益求精的科學(xué)精神和工程倫理的哲學(xué)理念三方面內(nèi)容，設(shè)計(jì)課程教學(xué)環(huán)節(jié)，以“問題提出-學(xué)生分析-教師引導(dǎo)-總結(jié)提升”的螺旋模式逐步理解課程知識(shí)點(diǎn)以及蘊(yùn)含的思政元素。結(jié)合課程團(tuán)隊(duì)在我國自主研制的高鐵軌道板智能檢測和控制方面的優(yōu)勢(shì)，融入課程案例和實(shí)踐，使學(xué)生從中體會(huì)到民族自豪感和責(zé)任感，增強(qiáng)學(xué)生振興裝備制造業(yè)的熱情和使命。具體從四個(gè)方面展開：

第一，問題提出：尋找自動(dòng)化制造和智能制造過程的關(guān)鍵熱點(diǎn)問題，引出與其相關(guān)的課程知識(shí)點(diǎn)。

第二，學(xué)生分析：學(xué)生理解問題的關(guān)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(dǎo)：針對(duì)學(xué)生的見解，教師深刻分析可能潛在的解決方案，以及蘊(yùn)含的家國情懷、科學(xué)精神和哲學(xué)理念等思政元素。

第四，總結(jié)提升：總結(jié)當(dāng)前知識(shí)點(diǎn)的討論所得，返回到實(shí)際問題中進(jìn)行進(jìn)一步理解和提升，形成觸動(dòng)學(xué)生心靈的觀念，然后拓展至下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，引出新的問題。

2 基于課程思政的《現(xiàn)代制造系統(tǒng)》教學(xué)實(shí)踐

2020年5月教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出：“全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門課程的育人作用”。因此，要在《現(xiàn)代制造系統(tǒng)》這門課程的教學(xué)實(shí)踐中融入思政元素，完成思政建設(shè)任務(wù)。該門課程是講授剛性制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)以及快速可重構(gòu)制造系統(tǒng)中的原理、方法，并對(duì)其實(shí)現(xiàn)的支撐技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行量化分析和討論的專業(yè)課程。通過系統(tǒng)觀點(diǎn)對(duì)不同制造系統(tǒng)的構(gòu)成、面向的制造環(huán)境以及相關(guān)支撐技術(shù)等的分析，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用系統(tǒng)的觀點(diǎn)分析和解決問題的能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，加深學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解和掌握，對(duì)復(fù)雜問題的建模、分析和計(jì)算。本課程教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖1所示，以O(shè)BE教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，以學(xué)生的能力產(chǎn)出為核心，沿著制造系統(tǒng)發(fā)展歷程的軌跡，開展“機(jī)群式-剛性-柔性-可重構(gòu)”制造系統(tǒng)研究，將思政元素和現(xiàn)代制造系統(tǒng)課程緊密聯(lián)系，從大國工匠的家國情懷、精益求精的科學(xué)精神和工程倫理的哲學(xué)理念三方面，形成同向同行的協(xié)同效應(yīng)機(jī)制，結(jié)合課程知識(shí)點(diǎn)開展“潤物細(xì)無聲”式的育人工作。

圖1 教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)關(guān)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(yè)1.0到4.0的發(fā)展節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)我國裝備制造歷史，理解我國現(xiàn)代制造發(fā)展史，以甲午戰(zhàn)爭為例，理解制造技術(shù)的差距對(duì)國家和民族帶來的巨大苦難，使學(xué)生深刻理解“落后就要挨打”的事實(shí)。制造歷史代表了人類文明的發(fā)展史，通過實(shí)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(yè)到機(jī)器代替人的自動(dòng)化凸顯出制造對(duì)人類文明進(jìn)步的貢獻(xiàn)。在自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析部分，將生產(chǎn)率作為主要衡量指標(biāo)，對(duì)生產(chǎn)率影響因素?cái)?shù)學(xué)建模，通過學(xué)生研討和尋找合適的數(shù)學(xué)工具，求解獲取多快好省的影響因素，對(duì)提升生產(chǎn)效率有了基本理論依據(jù)，從而激發(fā)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)理論知識(shí)、報(bào)效祖國的熱情。

2.2 精益求精的科學(xué)精神的追求

在傳統(tǒng)制造和現(xiàn)代制造的概念辨析部分，通過理論教學(xué)，現(xiàn)代制造是從市場調(diào)研到產(chǎn)品報(bào)廢回收，覆蓋整個(gè)產(chǎn)品壽命周期的制造，而傳統(tǒng)制造只是現(xiàn)代制造中的某一局部環(huán)節(jié)，只有在整個(gè)產(chǎn)品壽命周期上的每個(gè)環(huán)節(jié)都做到最優(yōu)時(shí)，才能達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)，讓學(xué)生全面考慮，培養(yǎng)全局最優(yōu)的精益求精理念。在柔性制造系統(tǒng)的機(jī)床布局部分，通過案例讓學(xué)生分析工件在多臺(tái)機(jī)床組成的柔性系統(tǒng)流入/流出量，通過配置機(jī)床順序使其進(jìn)出比達(dá)到最優(yōu)，獲取最小回流率和最少中途離線率，使得生產(chǎn)系統(tǒng)投入成本大幅降低，讓學(xué)生深刻體會(huì)精益求精帶來的實(shí)際效益。

2.3 工程倫理的哲學(xué)理念的探索

在自動(dòng)線的技術(shù)分析部分，對(duì)于全局和局部自動(dòng)化的辯證理解，通過給定問題，讓學(xué)生分別建立局部和全局自動(dòng)化的數(shù)學(xué)模型，取得局部和全局自動(dòng)化的成本和效益，從而理解全局自動(dòng)化的必要性。正確認(rèn)識(shí)人和機(jī)器的優(yōu)勢(shì)，只有發(fā)揮各自所長，才能實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)，而不能一味追求全局自動(dòng)化而忽視了人的主體特征；在可重構(gòu)制造系統(tǒng)部分，機(jī)床以及生產(chǎn)線可根據(jù)不同需求，重構(gòu)為相應(yīng)功能的設(shè)備和生產(chǎn)線，快速響應(yīng)市場。據(jù)此思路，機(jī)器可具有智能化，實(shí)現(xiàn)自身重構(gòu)，完成不同功能，導(dǎo)致機(jī)器進(jìn)化為具有自學(xué)習(xí)、自更新的更高智能機(jī)器人，從而控制人類。啟發(fā)學(xué)生思考探索，意識(shí)到機(jī)器重構(gòu)和進(jìn)化可能對(duì)人類未來產(chǎn)生的巨大影響。

3 結(jié)語

在《現(xiàn)代制造系統(tǒng)》課程知識(shí)點(diǎn)講述過程中，緊緊圍繞立德樹人這一主要目標(biāo)，通過大量思政元素的融入，不但增加了學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的熱情，培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用系統(tǒng)的觀點(diǎn)分析和解決問題的能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，更重要的是在知識(shí)傳授的過程中激發(fā)了學(xué)生的愛國主義情懷，使學(xué)生意識(shí)到他們是祖國的未來，祖國的未來更是他們的，國家的強(qiáng)盛要靠他們?nèi)ソㄔO(shè)，不但要有能力成為合格的社會(huì)主要建設(shè)者和接班人，更要懷有強(qiáng)烈的愛國心，做一個(gè)有中國心和國際競爭力的“青年科技人才后備軍”。