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

李炳林 郑华林 董亮亮 郭亮 王小虎

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          文章編号：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。时刻关注最新產品几何量测量技术，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

工程教育专业认证遵循三个基本理念：成果导向教育、以学生为中心、持续改进。基于工程教育认证的产品精度设计，以“实质等效性”为原则构建以培养工程应用能力与学生创新能力为目标，为学生提供实践与理论课程之间知识有机关联的教学情景、鼓励学生以主动的方式学习工程学[4]。企业希望高校培养出理论知识好、动手能力强、实践能力强，以及能快速胜任工作岗位的学生，要实现这个目标，需加强对实践教学和学生技能的培养。

实验混合式教学既要让学生掌握精度检测能力，还要激发学生对零件几何精度检测和具体操作方法的积极性和创造性。课前让学生线上反复观看教师录制仪器测量原理和操作步骤视频，并对重难点操作进行问答提示，课堂上直接进入实验操作环节，既解决课时紧张的问题，又预留更多的学生实践操作和师生讨论的空间[5]。根据实验室所能提供的检测仪器，对回转类和箱体类等零件的不同使用要求、不同配合类型的零件案例开展尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等的综合检测。学生按组自主选择不同的检测零件和项目，独立选择检测仪器、安排检验步骤和团队协作完成检验操作等，并判断零件的合格性，老师现场检查学生动手操作各种检测仪器的正确性并答疑。使学生体验精度设计的合理性和检测仪器的重要性，将精度设计和检测与机械设计制造实践有机联系起来，全面、系统地提高工程应用能力和团队协作能力。邀请一些企业实践经验丰富的工程师给同学们作精度设计与技术测量现状、发展趋势、最新国际国家标准变化、制造工艺精度拟定等讲座和培训，让学生亲身感受本行业工程实践的魅力，激发科研创新能力。

五  建设多元化的教学过程考核

（一）  基于OBE理念的过程考核，改善教学评价机制

基于OBE教学理念，必须构建与教学活动相适应的课程考核方式，检验教学目标的达成度。考核方式以学生的学习成果为主，成绩考核过程化，评价模式多元化。学生的学习方法和学习时间不受约束，这种考核方式明显优于传统单一的考核方式，学生的学习成绩不仅取决于考试成绩，同时注重平时各项表现，更容易让学生接受，也更合理。

（二）  增加过程考核的形式，提高平时考核成绩的占比

为改变传统试卷为主的考核模式，提高线上线下过程考核比重。改变学生平时不努力、考前突击准备的学风，减轻学生期末考试负担，倡导学生平时刻苦学习，激发学生日常学习潜能和积极性。以往公差配合与技术测量课的平时成绩只占30%，为完善过程性考核，将平时成绩占比提高到50%。

（三）  丰富过程考核的内容，促进知识点的掌握

为避免理论成绩高、应用能力差的问题，建立灵活多样的过程考核形式，构建科学的课程评价体系，实现多环节考查，全面评价学生的各方面能力。过程考核形式包括考勤、课堂翻转演讲、线上视频观看、课堂测试、线上单元测试、线上作业互评、主题讨论、线上期终考试、线下作业老师批改、线下期终考试和综合实验等，如图3所示。课堂测试包括线上课堂测试和线下随堂测试，在MOOC平台线上课堂测试主要采用选择、判断和填空三种题型，促进学生对本堂线上课程的重点、难点知识的掌握。线下随堂测试可增加师生的互动，体现教学过程互相反馈，教师可以直观地看到每个人对知识点的掌握情况。线上单元测试与线上课堂测试题型类似，题量增大，主要评估学生对每章的基本概念与基础原理的学习效果，使学生了解自己对知识点的掌握程度以及存在的问题。通过MOOC平台可方便地对学生线上线下学习活动的表现进行在线统计分析，及时了解学生的学习状态，并持续改进教学方法，提高学生的学习效果，最终培养学生熟练运用相关理论和标准的能力。

（四）  加强实践应用能力考核，培养工程意识

公差配合与技术测量课程与实际联系紧密[6]。为考察学生基础知识掌握、知识综合运用能力等情况，增加实践能力评价方式。实践方案和操作占70%，实践报告占30%，提高学生参与实践的积极性和自觉意识，使技能突出的学生得到充分发挥，强化工程应用思维。

六  结束语

按照工程教育中OBE理念，结合公差配合与技术测量课程在机械类专业人才培养的支撑度，转换为以学生为中心的新型教学模式，对教学目标、教学内容、教学方法和考核方式进行了改革。基于中国慕课MOOC平台，结合翻转课堂实现线上线下多维混合教学模式，提高过程考核的重要性，丰富过程考核的内容，提高了学生学习的主动性，激发了学生的学习兴趣。面向工程教育認证，建立起以往教育中缺乏的工程价值观，提高学生精度设计的应用能力。

参考文献：

[1] 王鹏，苗磊，余亮.基于OBE理念的互换性与技术测量课程教学改革[J].辽宁科技学院学报，2020，22（2）：47-48.

[2] 龚勇镇，钟承甫，王夫营，等.基于OBE模式的机械设计制造及其自动化专业生产实习改革探索[J].高教学刊，2020（22）：48-51.

[3] 马惠萍，王晓明，郭玉波，等.线上线下相结合的“翻转课堂”教学研究——基于互换性与测量技术基础课程[J].现代教育技术，2019（24）：3-4.

[4] 赵凤霞，郑鹏，张瑞.面向工程教育专业认证的机械精度设计课程教学改革[J].教育教学论坛，2020（30）：173-175.

[5] 党方方.线上线下混合式教学模式在高校化学实验教育中的应用[J].高教学刊，2022，8（6）：112-115.

[6] 孔建益，邹光明，侯宇，等.卓越机械工程师培养的实践教学体系研究[J].高等工程教育研究，2013（3）：18-21.

基金项目：2021年西南石油大学金课研究项目“机电工程学院核心课程建设”（8013001020）；西南石油大学2021—2023年高等教育教学改革研究重点项目“‘以学生为中心的机械类课程‘主课堂+立体教学模式研究与实践”（X2021JGZDI015）

第一作者简介：李炳林（1982-），男，汉族，四川剑阁人，博士，副研究员。研究方向为制造装备和能源装备的智能化，专用工具设计。