基于OBE理念的互换性与技术测量课程教学改革

时间：2024-06-19

王鹏，苗磊，余亮

(淮南师范学院机械与电气工程学院，安徽淮南 232038)

0 引言

OBE，即基于学习产出的教育模式，1981年由美国Spady首次提出并经数十年的发展，已成为美国、英国、加拿大等教育强国教育改革的主流理念，至今仍被认为是追求卓越教育的正确方向〔1〕。我校作为安徽省应用型本科高校联盟成员高校，坚持“地方性、应用型、开放式”办学定位，将学生应用能力培养作为教育教学的核心〔2〕〔3〕，坚持OBE理念推进学科专业建设与发展，特别是融入课程教学改革实践，具有重要现实意义。

《互换性与技术测量》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业必修课，本课程涉及的精度设计，是机械产品设计过程中的“三次设计”，起着联系机械设计与机械制造工艺的纽带作用，以标准化和计量学的基本理论为基础，以各类制件(包括零、部件和整机)的几何参数为对象，研究制件的精度理论、精度控制规范及其技术实现。然而，传统的课程教学偏离OBE理念，往往以教材内容体系为依据，理论知识分散，工程案例少，实验实践环节对学生精度设计能力的培养不足。本文针对《互换性与技术测量》课程，探讨OBE理念下学习成果产出导向的新型教学模式。

1 基于OBE理念的课程分析

原有课程教学目标是通过课堂教学，使学生了解制件几何精度规范的制定和实施，即几何参数精度的标准及标准化；理解制件几何参数的检测及精度评价方法，即通过相应的测量方法，来保证制件互换性的实现；掌握几何参数精度的设计方法，即科学、合理地确定各类制件几何参数数值的极限，支撑专业学习成果中相应指标点的达成，主要以按专业要求-课程的方式设计。

而OBE教学理念以学生为中心，通过设定课程教学目标，关注学生的学习收获，并通过效果的达成度持续改进，最终目标是达到课程对专业人才培养目标的高度支撑。为此，针对《互换性与技术测量》课程，进行知识、能力、素质需求-人才培养目标-毕业要求-课程体系的反向设计，部分内容见表1至3，表中加粗字体内容为课程亟需改进的内容。例如，精度设计是机械设计设计的一部分，毕业要求设定为掌握解决机械领域复杂工程问题所需的工程基础知识与专业基础知识，并具备对其应用的能力，据此课程教学目标设定为“能解释互换性、尺寸精度设计、几何精度设计、表面粗糙度精度设计的基本术语”等，这里强调“解释”、“熟练掌握”达到具备应用能力，为实现该目标，在传统教学手段上，增加网络学习资源以期对基础知识的牢固掌握、增加课程设计培养、考查应用能力，评价方式不再局限于考试结果，更加关注课程设计环节对精度设计知识的应用情况。如此按照OBE理念，进行课程分析及设计〔4〕，提出改进措施。

表1 课程支撑的知识要求

表2 课程支撑的能力要求

表3 课程支撑的素质要求

2 OBE理念下的课程教学改革

2.1 建设网络学习资源，实施信息化教学

基于超星学习通网络课程平台，建立《互换性与技术测量》网络学习资源〔5〕，教师在平台内发布学习资料，如授课课件、课前课后习题测试、课程相关的资料等，学生可以不限时间、不限地点预习、复习，此外，为拓宽学生对课程的认识及加强课程思政教育，如螺纹精度设计章节介绍机械基础件“中国第一人”唐氏螺纹发明者唐宗才及其螺纹紧固原理，可提高学生的学习兴趣及融入“工匠精神”教育。

2.2 深化教学内容改革，着力培养应用能力

通常来说，教材在知识的系统性、理论性方面具有很大优势，但也会忽略学生这样初学者对知识的接受方式，未能充分起到学习引导、促进作用。为此，综合比较机械工业出版社等出版的教材，最终选择有哈尔滨工业大学马惠萍副教授主编的《互换性与测量技术基础》案例教程，该教材言简意赅、重点突出，每章安排一个精度设计案例，理论知识够用，突出应用。但案例仅为章节知识点相关，综合性不够。基于此，综合归纳教材内容，结合机械行业，选取摇臂钻床部件，涉及尺寸精度、几何精度、表面粗糙度要求，较全面反映精度设计在机械典型零部件中的应用，以此为案例，并贯穿整个基础理论知识章节的讲解，这样，理论知识有落脚点，学生学习不感到抽象、空洞。

实践是检验学习成果最为有效的方式。在生产见习环节，提前布置见习任务，如参观当地某圆锥轴承生产企业，要求学生预习相关章节知识点，明确滚动轴承的精度等级、零件的精度要求，尺寸精度、几何精度的测量保证方法，带着问题见习，见习后完成见习报告，通过见习报告评价学生的了解情况。结合机械基础课程设计(减速器设计)，通过介绍减速器的工作原理，设计要求，特别是精度设计要求，例如，轴系相关的齿轮、轴承、键在尺寸精度、几何精度及表面粗糙度精度要求的设计以及公差原则的应用(轴承端盖的最大实体要求，轴上与轴承配合部分的包容要求，箱体两轴承座孔的零几何公差最大实体要求)，以期全面掌握本课程的基础知识及锻炼了应用能力。

2.3 改善教学评价机制，实现多环节考查

本课程作为一门应用性较强的技术基础课，传统课程考核局限于试卷，部分同学考试成绩高，但课程设计时应用能力较差的情况不是少数，未能充分达到课程教学目标。为此，本课程的考核评价通过期末考试、平时课程大作业、机械基础课程设计的精度设计等的考查，全面评价学生的学习效果〔6〕。此外，本课程涉及标准及标准化，要求学生精度设计时严格按照国家标准规定，设计参数合理有依据，例如学生可使用学校订阅的由专业作者，院士领衔，几十家高等院校(如清华大学、华中科技大学等)、科研院所(如中国一重设计院、航天科工二院等)以及大型国有企业(如中国二重、东方电机等)共同参与创作的CIDP制造业数字资源平台发布的几何精度设计软件，该软件依据国家标准设计，查询方便、可靠。

3 改革效果评价

基于上述课程教学改革，通过匿名问卷调查和访谈相结合，了解学生对精度设计的认识及应用情况，此外，结合课程大作业、机械基础课程设计说明书及设计图纸的完成质量，发现学生能结合精度设计要求，合理选择公差与配合、几何公差项目、表面粗糙度评定参数，按照国家标准主动查找设计数据，设计合理，较全面掌握了机械产品精度设计方法。