基于OBE的机械精度设计与检测课程思政改革*

赵艳芳 曹晓田 帅诗卉 王跃凯 刘玉杰

江苏理工学院机械工程学院 江苏 常州 213001

引言

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上提出“使各类课程与思想政治理论课同向同行”，立德树人是高校的立身之本，高校教学工作不仅要培养大学生的专业技能，更要注重提升大学生道德修养[1]。对于专业性较强的工科专业，将课程思政融入专业性课程中，对国家培养高素质的应用型人才具有重大的意义。“机械精度设计与检测”课程作为机械类和近机类专业的一门核心专业课，融合了机械设计、加工制造、工艺、制图等基础知识，具有极强的实践性、应用性和多学科复合性。“机械精度设计与检测”课程主要内容包括了互换性基本概念、尺寸精度、形状和位置精度、表面粗糙度和机械零件精度设计等知识，课程涉及的知识点众多且分散，有大量定义、符号、公式、图表等基础内容，同时还要求学生能够正确使用相应的量具、量仪来完成实际工作，对学生的综合能力有很高的要求。长期以来，该课程普遍存在课程思政意识不强，方法创新不够，效果不显著的问题。主要原因在于以下几点：首先，教师课程思政意识不强，没有充分挖掘专业课程思政元素与专业知识的融合和契合点。其次，教师对于形势政策把握不充分，不能与时俱进，难以接受新鲜事物，以致思维不够新颖。最后，教学方法相对传统，不能结合技术发展改革创新教学方法，以致学生学习兴趣不高，主观能动性不强。

OBE理念倡导教学的“逆向设计”，通过过程互动，教学全过程反馈，持续改进从而最终达到预期教学目标，实现以学生为中心的目的[2-3]。因此，基于OBE的教学理念，以信息化技术应用为例，将课程思政融入“机械精度设计与检测”课程对于提升学生的学习能力、专业素养和职业精神及创新精神具有重要的意义。“机械精度设计与检测”课程的改革主要从教学目标、教学设计、信息化技术应用等方面进行创新设计，并在各环节同时深入挖掘课程思政的融入点，以达到润物无声的效果。

1 基于OBE教学理念的课程思政融入教学设计

OBE理念强调“成果导向、以学生为中心、持续评价”，颠覆了原本的课堂教学方式“通过学习达成某个目标”，教师在设计时应考虑“我要达成某个目标”[2]，基于这个目标，选用以学生为中心的方式进行开展，并围绕这个目标，评测教学开展结果是否达到了预期成果目标，并根据实施结果评价进行反馈调整教学设计，进行教学的整个闭环设计实施。“机械精度设计与检测”课程主要由尺寸精度设计与检测、几何精度设计与检测、表面粗糙度等部分内容组成，可将内容分为若干个任务点，并针对任务点进行课程思政的融入，围绕任务点开展教学，将任务点与实际应用相结合，即以成果为导向，采用线上结合线下的教学方式，综合采用演示法、分组讨论法、小组互评法等教学方法进行讲练结合，进一步加深学生的理解，实现全过程反馈、持续评价。

以学生为中心，通过对教学内容进行分解，对教学环节重新设计，重点关注每节课学生学了什么以及学生效果如何，进行教学过程以及教学评价机制的设计。完成对学生创新思维能力、实践能力和综合协调能力的培养以及对评价方法和评价机制的探索，启迪深入思考、发展高阶思维、促进知识内化、达成深度学习，并建立老师评价、生生互评的多元化评价机制，加强工程实际应用的拓展，促进学生达到学以致用的效果。

2 “机械精度设计与检测”课程思政要素的挖掘

“机械精度设计与检测”课程是沟通机械产品设计和加工制造的桥梁，对精度的设计是实现机械产品互换性的关键，因此，本课程具有很强的工程实践性，很多设计规范进行了国家标准规定。本课程在学习时应体现以事实为依据，遵守国家标准规定，养成实事求是、遵纪守法的良好习惯。在学习和产品的应用时应做到精益求精的大国工匠精神，实现敬业守信的良好品质。“机械精度设计与检测”课程在对尺寸精度、几何精度和表面粗糙度进行设计时，需要综合考虑精度高低和生产成本的关系，并不是精度越高就越好，在满足产品性能需求的同时，尽可能做到废品率和能源消耗率最低，培养学生可持续发展的意识。

2.1 课程任务点的思政融入

采用基于OBE的成果导向的教学模式，将课程内容分解为一个个的任务点，结合每个任务点进行思政元素的挖掘和融入，分析精度设计与检测的各个技能点和工程素养目标，深入挖掘思政元素进行融入，形成思政案例的任务式教学方法。

例如，对于标准和标准化，为了实现机械零件的互换性，在机械产品的设计进程中需要形成相应的国家或行业标准，标准化的制定引导学生深入探讨和发散，寻找典型的标准化案例，可发现秦始皇统一六国后颁布的“度量衡”的统一规范，这就是标准化的典型体现，可使学生发表观点，激发爱国热情。

例如，从秦始皇统一的“度量衡”中关于尺的大小标准，从古至今出现了标准的修订和演变，历史记载项羽身高八尺二寸，根据《三国志》中记载，关羽“身长九尺，髯长二尺”、张飞、赵云、诸葛亮都是“身长八尺”、吕布“身长一丈”，以现有1m等于三尺的大小来换算的话，项羽高达2.7m，关羽身高3m，这是一个不可思议的数值，古代人真的能有这么高吗？显然是不可能的，原因是历代对尺的大小定义是不同的，秦代一尺约为25.1cm，三国时期使用的汉尺一尺约为23.1cm，根据当时的标准换算过来的话，项羽的身高约为2.07m，吕布身高约为2.31m，张飞、赵云、诸葛亮等身高约为1.84m，可以看出相对还是合理的，因此可以发现尺的大小规定随着历史进程发生了动态演变，那么在设计选用时应当遵循哪个标准呢？事实上，标准的制订是与当前科学技术水平和生产实践相关，所以在执行各项标准时，应以最新颁布的标准为准则，引导学生尊重事物发展的规律，养成遵循法律法规的良好品格。

例如，优先数在生产和生活中的应用无处不在，机器大量使用的螺钉、螺母、轴承规格，生活中的饮料零售包装、活页纸大小规格、信封大小，本课程所学习的尺寸分段、公差分级、表面粗糙度值选取、螺纹规格、齿轮模数和齿数的选取等等，优先数系最早在我国的春秋战国时期的《考工记》中就已有记载，其规定车的离地高度有六个等级，可以看出使用了优先数系[4]，优先数系在用大量的生产实践中总结出来的科学规律，反过来指导生产设计标准的制定。

例如，几何精度设计时几何公差带的选取。几何精度包括形状、方向、位置公差带，在设计选用时，形状公差（如直线度、平面度、圆度和圆柱度）给定了形状允许的变动量，但如果同时有方向公差限定的话，方向公差（如平行度、垂直度和倾斜度）能把同一被测要素的形状误差控制在方向公差带范围内。同理，位置公差同时限定了形状公差和方向公差，位置公差带（如同心度、同轴度、对称度和位置度）是固定的。跳动公差是按特定测量方法定义的综合的几何公差，可以综合控制被测要素的形状、方向和位置误差，同时，在工程实际中，跳动公差由于易于测量，因此，工程图纸上经常标注给定跳动公差值，使用跳动公差来综合控制几何公差值。这样既有利于设计的方便，也便于实际的测量，大大简化生产步骤，节约成本，实现更大的经济效益。

例如，公差原则中的最大实体要求。尺寸精度和几何精度在学习时是单独探讨的，分别分析他们的公差设计特点，然而在零件的实际生产中，会同时存在尺寸误差和几何误差，尺寸误差和几何误差有时候会互相作用，影响最终的装配效果。因此，国家标准中规定了公差原则来处理尺寸公差和几何公差之间的关系。公差原则保证了孔轴的准备装配，避免出现互相影响引起的干涉现象。而公差原则中的最大实体要求综合考虑了尺寸误差和几何误差的存在，允许尺寸公差补偿给几何公差，这样做可以最大化满足零件的使用要求，尺寸公差和几何公差之间相互依存、互相补偿，具有唯物主义辩证法的特点；同时允许补偿可以降低废品率，达到降低成本，争取最大效益的效果，实现绿色制造及可持续发展目标。

例如，实验的操作。实验采取分组操作，通过合作完成，培养学生团队合作的精神，强化动手能力、协调能力及数据的分析能力，进一步培养严谨的科学精神，将理论与实践相结合，实现新工科下的应用型人才的培养。

以上任务点思政内容的融入，涵盖了本课程各章节的重点内容，部分融入的思政思想有重合，但是并不重复，反而反复强调更易达到润物无声的效果。

2.2 基本OBE的教学环节设计

根据课程特点对学情进行分析，提炼思政目标，将教学内容分解任务点之后，融入思政点。完成线上及线下教学资源的建设，建立教师评价、生生互评、师生互评的评价机制，及时反馈教学过程的效果。

以成果为导向，设计课程的目标项目，并发布线上资源进行预习，根据任务目标，设计发布配套测试题，使学生达到课前的深入预习，引领对课程内容的思考；以学生为中心开展线下教学活动，在学生已掌握基本知识的基础上，进行项目式教学法，针对发布项目进行学生的分组讨论思考，完成目标作品，从而促进学生发展高阶思维；将学生的完成作业进行展示、交流，引入教师评价和生生互评，促进对完成作品的更深一层认识，同时结合实践应用拓展，进一步提升理论联系实际的能力。将思政与教学活动完整地融入一起，通过有效的反馈评价机制不断进行更新改进，不断丰富课程思政的融入点。

3 信息化技术应用

在航空发动机、机器人等精密机器上，RV减速器是其中最重要的部件， RV减速器内部由三组标准的圆柱滚子轴承组成，圆柱滚子轴承是一个标准件结构，其大小是固定的，规格在设计应遵循机械精度设计课程所规定的优先数系标准原则，这样能够在实际加工中减少刀具的数量，因为随着轴承尺寸的确定，与其相配合的轴和法兰等尺寸规格也相继可确定，其对应的定值刀具和量具将随之选定，孔轴在加工时轴由于采用的车削只需一种刀具就可以，然而孔的加工采用的定值刀具如钻头、铰刀或拉刀等有一系列的规格，同时测量时轴采用千分尺即可，而孔的测量需要一系列规格大小的塞规。因此，如果在设计时按照机械精度设计原则，选用科学的规格数据，对应加工和测量成本可大大减少，且成本更低，实现绿色制造及可持续发展目标。

4 结束语

将工程教育OBE理念与课程思政相结合，培养满足信息化技术新要求的应用型人才，同时不忘初心、牢记使命，使学生做有理想、有追求、有道德情操、遵纪守法的热血青年。教学实践证明，采用以成果为导向、以学生为中心的教学模式，完美融入教学思政，有利于提高学生学习积极性、参与度，有利于培养学生的综合素养，为全面落实立德树人的目标提供了有力支撑。