基于OBE理念的线上线下混合式公差配合与技术测量教学改革

摘  要：以满足工程教育认证标准中对公差配合与技术测量课程的需求为出发点，分析传统教学模式存在的问题，基于OBE理论制定培养方案和毕业要求的教学目标，根据教学目标对教学内容进行逆向设计。通过MOOC平台的线上线下混合式教学，提升学生的主体地位，加强学生自学能力的培养，以项目式、课堂翻转式等教学方法提升教学效果，在教学中融入工程意识和思政元素。增加过程考核比重和多元化考核方式，加大对实践应用能力的考核，全面提高学生自主学习能力和团队协作能力的培养。该课程教学改革对其他课程具有一定的指导意义。

关键词：OBE；线上线下混合式教学；工程认证；实践教学；课程思政

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）19-0140-04

Abstract： To meet the requirements of the engineering education certification standards for Geometrical Tolerance and Technical Measurement course， the existing problems of the traditional teaching mode are analyzed， and the teaching goals of the training program and graduation requirements are formulated based on the OBE theory， and the teaching content is designed reversely according to the teaching goals. Through the online and offline mixed teaching on the MOOC platform， enhance the student's dominant position， strengthen the cultivation of student' self-study ability， improve the teaching effect with project-based， classroom-turned teaching methods， and integrate engineering awareness and ideological politics into teaching. The proportion of process assessment and diversified assessment methods is increased， the practical application ability is also added to the assessment， these comprehensively improve the cultivation of student's independent learning ability and teamwork ability. The teaching reform of this course has certain guiding significance for other courses.

Keywords： OBE; online and offline hybrid teaching; engineering certification; practical teaching; curriculum ideology and politics

公差配合与技术测量（以下简称“本课程”）是机械类专业的专业核心课，以零部件的几何量为对象，主要涉及零件的标准化、精度设计和误差测量，起着联系机械设计与机械制造的桥梁作用。传统公差课程教学往往以教材内容体系为主进行讲授，忽视学生的学习效果。OBE的教学理念强调的是最终学习成果，教师应以学生通过教育过程取得的学习成果为中心对教学进行设计，一切教学过程都以教学成果导向和预期培养的能力为重点，以学生为中心主体实施，从而满足工程教育需求[1]。因此，本文基于OBE理念的“金课”建设教改，分析公差传统教学模式存在的问题，充分利用中国慕课MOOC各种教学资源、教学方法和教学工具，构建线上线下混合式课堂，提升网络教学和课堂教学效果，结合工程教育认证标准打造理论知识和实践能力并举的教学考核和评价方式，并在具体教学实践过程中进行了尝试，对提高学生工程实际应用能力和创新能力的培养具有重要的意义。

一  传统教学模式问题分析

由于本课程的特点是基本概念、名词术语及公式非常多，涉及机械设计和制造等知识面较广。几何公差需要非常强的抽象空间思维能力，难以理解和掌握，导致教学内容繁多、理论知识分散、课堂氛围枯燥，容易混淆，学生学习积极性不高。同时项目实例少，对学生精度设计的实践能力培养不足，最终缺乏将精度设计及检测知识综合应用到具体设计实例中的能力，实验内容通常是预设内容验证性实验，缺少设计创新性和综合性实验。还有传统教学考核方式以试卷考试为主的单一形式，只能反映学生对考试内容的应试能力，无法对学生的学习目标进行合理的评估，无法考核学生的动手能力和解决实际问题的能力。

二  基于OBE理念对课堂教学进行改进

针对上述问题，基于OBE理念明确教学目标，紧紧围绕工程教育专业认证的标准改革教学内容，通过MOOC平台建立混合式教学方式，制定全面过程考核形式，从而提高学生学习的积极性，培养学生分析和解决实际工程问题的能力，实现应用型人才的培养目标。

（一）  基于OBE理念制定教学目标

精度设计是机械设计过程中“三次设计”，毕业要求设定为：了解机械行业相关的技术标准，掌握机械设计制造所需的工程基础知识与专业基础知识，并将其综合应用于解决复杂机械工程问题。

根据工程认证标准中培养方案和毕业要求的支撑指标权重制定本课程对应的教学目标：基于OBE以学生为中心的理念，培养学生具有互换性、标准化与技术测量的基础理论知识；掌握零部件几何精度设计和检测方法；应用SPOC平台构建线上线下混合式教学来提升学生的自主学习能力和学习效果；加强对学生分析、解决工程问题能力，团队协作能力的培养。

（二）  教学内容的逆向设计

OBE的教学模式采用逆向设计，学习成果是教学的起点和终点，OBE的教学模式如图1所示。针对教学目标进行课程分析及设计，因涉及内容多和课时有限，需对教学内容进行合理选择，引导学生通过思维导图将分散的知识点统一起来，使学生理解透彻，条理清楚，熟练掌握。本课程与机械产品制造密切相关，加强对精度检测的实践教学，每章安排一个机械精度检测综合案例，关联整个教材全部知识点，突出基础知识的应用。在课程设计、生产实习、毕业设计等环节，强化结构设计、精度设计、制造工艺精度，保证和几何精度检测的有机结合，提高学生的实际工程应用能力和创新设计能力。

（三）  改进教学方法与教学手段

OBE强调以学生为中心，要改变传统教学中老师一言堂的现状，因此采用项目式教学、课堂翻转教学和线上线下混合式教学等以期对基础知识的牢固掌握，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能力考查[2]。

1  项目式教学

通过项目引导和课程设计培养，一般学生存在对几何公差概念抽象难理解的难题，通过如图2所示的工程应用案例，采取项目式教学，综合归纳将各种几何公差理论知识与实践案例融为一体，更好掌握几何公差的实质，使理论知识落地到工程应用，同时增强学生的学习兴趣。同时结合先前课程中零件功能分析→机构运动设计→零件结构设计→零件精度设计（公差项目及公差选择）→零件制造→零件检测（合格性判断等）的思路把知识点串联起来，涉及尺寸精度、几何精度、表面粗糙度各方面的技术要求，贯穿整个基础知识的讲授，较全面反映精度设计在机械零部件中的应用，达到学以致用的目的。

2  基于MOOC平台实现课堂翻转教学

应用MOOC线上线下混合式教学平台实现课堂翻转[3]。在线上，每次课堂教学结束时线上布置下一次授课任务，学生自主在MOOC观看下一次课的教学视频，并完成线上课堂测试，检测线上学习效果。在线下，随机抽取各组学生上讲台讲授不同教学内容，通过师生随机提问评价学生对基本知识的掌握情况，然后课堂上师生互动讨论难点、重点和疑点，使学生主动学习和带着问题请教老师或同学。在线上，每章在MOOC平台安排一次单元测试和课后作业，通过以教师批改作业为主，学生互评线上作业为辅，进而多方位多层次了解学生的学习情况。每章通过线上安排主题讨论，通过不限时间和不限地点的预习、复习、师生互动答疑等环节加深对课堂内容的理解，从而保证教学质量和达到最终教学目标。

3  融合质量管理理念，培养工程和标准意识

本课程与产品质量保证体系、产品设计管理、产品制造质量管理直接相关，因此密切联系工程实际要求，注重从工程认证要求的角度出发，以机械工程师的能力需求为标准，基于OBE理念将质量管理的思想融入课程内容，从全面质量管理的层次去讲授“互换性”概念，培养学生的工程意识和素养。为提高学生的标准化意识，利用MOOC平台分享相关标准，在解决设计制造问题时正确执行标准规范。

4  拓宽知识面，激发学习兴趣

随时代发展，本课程逐步要与国际标准接轨，应介绍GB和ISO体系的结构、内容等知识。时刻关注最新产品几何量测量技术，同时以教师科研课题、工程应用实例为背景，使学生了解学科发展前沿的新动态，拓宽学生的知识面和视野。

5  加强思政教学，培养工匠精神

为加强学生对课程认识和思政教育，在表面粗糙度章节介绍蒋向前初中毕业进工厂当学徒20年，利用业余时间自学直接进大学读硕士和博士的事迹，她的博士论文《曲面表面形貌检测理论与方法的研究》获第一届全国优秀博士论文，将她具有的生产实际经验、顽强进取和追求完美的精神融入“工匠精神”教育。分享中国兵器首席技师戎鹏强丝毫不差深孔镗炮管等视频，介绍他潜心三十多年坚持“正”的尺寸精度和“直”的几何精度制造追求，练就了以手代眼的绝活，能检测到看不见的深孔内部加工误差，实现超长小口径管体直线度控制在一根头发丝的十分之一之内，他的人生与深孔加工一样保持着“直线度”，不能走偏，增强学生的责任感和自豪感，实现专业课程与思政元素的有机融合。

三  建设丰富的线上线下教学资源

根据课程特点，应用MOOC平台将课程体系内容数字化，制作每堂课的在线讲课视频、PowerPoint课件、线上课堂测试题、线下随堂测试题、在线单元测试题、在线期末考试题、讨论主题及相关图片、动画和视频资料等，实现优质关联教学资源共享，给学生以形象、生动和身临其境的沉浸式教学感受。应用MOOC平台实现线上线下混合式教学，教师精心设计线上讲授内容和线上互动环节，教师提前录制线上教学视频，并对学生进行分组，给学生学前讲解教学方式和课程考核方式。按照认知过程，基于OBE理念的线上教学理念组织丰富的线上线下教学活动，随时掌握教学活动行为状态和学习结果相关数据，使学生在多种形式于一体的线上线下混合式教学方式中进行学习，并对教学产出进行评价，促进学生更好地掌握知识点，持续改进线上线下教学工作。

四  建立面向工程教育认证的实践教学