面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的機械精度設(shè)計課程教學(xué)改革

趙鳳霞 鄭鵬 張瑞

[摘 要] 基于工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，以目標(biāo)為導(dǎo)向修訂了機械精度設(shè)計課程的教學(xué)大綱，建立了課程教學(xué)目標(biāo)與機械工程專業(yè)畢業(yè)要求之間的對應(yīng)關(guān)系;以學(xué)生為中心，以體現(xiàn)或支撐畢業(yè)能力為宗旨，改革課程教學(xué)方法和考核方法。課程的教學(xué)改革充分體現(xiàn)了工程教育專業(yè)認(rèn)證的成果導(dǎo)向理念，對進一步提高機械工程專業(yè)建設(shè)質(zhì)量起到了積極推動作用。

[關(guān)鍵詞] 工程教育專業(yè)認(rèn)證;機械精度設(shè)計;教學(xué)改革

[基金項目] 2019年度鄭州大學(xué)研究生教改與質(zhì)量提升工程及優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項目“基于研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的傳感檢測技術(shù)課程教學(xué)

模式改革”（YJSJY201910）;2019年度鄭州大學(xué)教育教學(xué)改革研究與實踐項目“工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下精度設(shè)計與與質(zhì)量

控制基礎(chǔ)創(chuàng)新課程建設(shè)”（2019ZZUJGLX153）;“新工科背景下機械工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式探究”（2019ZZUJGLX021）

[作者簡介] 趙鳳霞（1971—），女，河南扶溝人，工學(xué)博士，鄭州大學(xué)教授，研究方向為精度理論及應(yīng)用;鄭 鵬（1976—），男，河南漯河人，工學(xué)博士，鄭州大學(xué)副教授，研究方向為精度理論及應(yīng)用;張 瑞（1970—），女，河南洛陽人，工學(xué)博士，鄭州大學(xué)副教授，研究方向為精度理論及應(yīng)用。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）30-0173-03? ? [收稿日期] 2019-12-20

在現(xiàn)代工業(yè)全球化發(fā)展趨勢下，為建立具有國際實質(zhì)等效性的工程教育質(zhì)量保障體系，我國于2006年啟動工程教育認(rèn)證工作，并于2013年成為《華盛頓協(xié)議》的第21個成員，這意味著我國獲得認(rèn)證專業(yè)的工程教育水準(zhǔn)必須與國際工程教育水準(zhǔn)具有實質(zhì)等效性。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，截至2018年底，全國共有227所高等學(xué)校的1170個專業(yè)通過了工程教育認(rèn)證，分布于機械、化工與制藥等21個工科專業(yè)類[1]。由此看來，工程教育專業(yè)認(rèn)證已經(jīng)對我國的高等教育產(chǎn)生了一定的影響。

鄭州大學(xué)機械工程專業(yè)于2018年通過了工程教育專業(yè)認(rèn)證。在2017年9月提交專業(yè)認(rèn)證申請時，我校機械工程專業(yè)課教師根據(jù)專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對課程教學(xué)大綱進行了一次全面修訂，并同時進行了課程的教學(xué)改革。機械精度設(shè)計課程是高等學(xué)校機械類及近機類專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程不僅將實現(xiàn)互換性生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域與計量學(xué)領(lǐng)域的有關(guān)知識結(jié)合在一起，而且涉及機械產(chǎn)品的設(shè)計、制造、維修、質(zhì)量控制、生產(chǎn)組織管理等許多方面知識，具有多學(xué)科交叉、實踐性和實用性強等特點。在整個機械工程課程體系中，本課程起著“承上啟下”的作用，既是聯(lián)系機械設(shè)計課程與機械制造課程的紐帶，又是從基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)過渡到專業(yè)課學(xué)習(xí)的橋梁，對學(xué)生工程能力和專業(yè)綜合素質(zhì)的培養(yǎng)具有重要作用?；跈C械工程專業(yè)認(rèn)證的要求，我們重新審視了機械精度設(shè)計課程教學(xué)中存在的問題和不足，將“以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向和教育教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進”等理念融入課程教學(xué)中，分別從教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和考核方式等方面，對機械精度設(shè)計課程進行了教學(xué)改革，提高了該課程的教育教學(xué)質(zhì)量，為機械工程專業(yè)教育的有效性評價提供了有力支撐。

一、修訂課程教學(xué)大綱

（一）課程教學(xué)大綱的修訂原則

將專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求作為教學(xué)活動的導(dǎo)向，進行教學(xué)活動、教學(xué)資源等方面的落實、優(yōu)化和管理。專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是高等院校人才培養(yǎng)的綱領(lǐng)性文件，畢業(yè)要求是對學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)該掌握的知識和能力的具體描述，包括學(xué)生通過本專業(yè)學(xué)習(xí)所掌握的知識、技能和素養(yǎng)。畢業(yè)要求應(yīng)能支撐培養(yǎng)目標(biāo)的達成，專業(yè)應(yīng)通過評價證明畢業(yè)要求的達成。制定的畢業(yè)要求應(yīng)完全覆蓋以下內(nèi)容：工程知識、問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團隊、溝通、項目管理、終身學(xué)習(xí)等12項[2]。畢業(yè)要求是否達成與以下內(nèi)容緊密相關(guān)，一是畢業(yè)要求指標(biāo)點的合理分解，二是各指標(biāo)點支撐課程的合理設(shè)置，三是教學(xué)活動的合理評價。

為評價畢業(yè)要求達成，將畢業(yè)要求逐項分解指標(biāo)點。在本專業(yè)制定培養(yǎng)方案過程中，由專業(yè)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)、學(xué)院主管教學(xué)的副院長及全體教師參加，將本專業(yè)12項畢業(yè)要求逐項分解為若干條指標(biāo)點，并列出了支撐每條指標(biāo)點的課程，形成了課程矩陣。在課程矩陣中，為方便課程教學(xué)目標(biāo)達成的分析與評價，機械精度設(shè)計課程組根據(jù)畢業(yè)要求指標(biāo)點，采用一一對應(yīng)的原則，將每一個課程教學(xué)目標(biāo)對應(yīng)一個畢業(yè)要求指標(biāo)點，確定了該課程的教學(xué)目標(biāo)。

（二）課程教學(xué)目標(biāo)的制定

機械精度設(shè)計課程的主要任務(wù)是通過課堂、實驗、作業(yè)、項目等教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及能力、機械工程科學(xué)知識的應(yīng)用能力等，使學(xué)生掌握幾何精度設(shè)計及測量的基本理論、基本知識和基本技能;針對特定的功能要求，能以幾何精度項目為主線，將設(shè)計、制造、裝配、測量和檢驗等環(huán)節(jié)有機地結(jié)合起來，不但能確保機械產(chǎn)品的制造質(zhì)量，同時還要提高學(xué)生對機械工程問題進行分析、求解和論證的能力，并支撐畢業(yè)要求中的相應(yīng)指標(biāo)點。本課程的教學(xué)目標(biāo)為：

課程目標(biāo)1：能夠掌握用于解決機械工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題所需要的幾何精度（尺寸、形狀和位置、表面結(jié)構(gòu)）規(guī)范和設(shè)計規(guī)則等，具備分析和解決工程實踐問題的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新設(shè)計能力。

課程目標(biāo)2：能夠理解幾何精度項目的內(nèi)涵及其與零件功能要求的本質(zhì)聯(lián)系，能夠根據(jù)特定的功能要求選擇、設(shè)計相應(yīng)的幾何精度項目，并能將設(shè)計結(jié)果正確地標(biāo)注在圖樣上。

課程目標(biāo)3：能夠掌握機械產(chǎn)品基本幾何精度參數(shù)的測量及檢驗方法，掌握產(chǎn)品合格性判斷規(guī)則，具有正確采集、處理實驗數(shù)據(jù)以及對實驗結(jié)果進行分析和解釋的能力。

課程目標(biāo)4：掌握用普通計量器具對產(chǎn)品進行檢驗時驗收極限方式的確定與選擇，具有選擇和應(yīng)用機械產(chǎn)品幾何精度測量工具的能力。理解量規(guī)公差帶相對與工件公差的布置與工件誤收、誤廢，工件制造難易、經(jīng)濟效益的關(guān)系，具有光滑極限量規(guī)的設(shè)計能力。

（三）課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系

課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系矩陣如表1所示。

二、改革課程教學(xué)方法

（一）以學(xué)生為中心，改進課程教學(xué)方法

“以學(xué)生為中心”“成果導(dǎo)向”“持續(xù)改進”的工程教育專業(yè)認(rèn)證核心理念，勢必要求改變傳統(tǒng)的以教師為主體的填鴨式和僵化式的課堂教學(xué)模式，變?yōu)樘岢鰡栴}—分析問題—解決問題的教學(xué)模式，發(fā)揮學(xué)生的主體地位，提高學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，鍛煉對復(fù)雜工程的表述、建模和解決能力。因此，需要以工程教育理念為指導(dǎo)，精心設(shè)計課堂講授或課堂學(xué)生交流討論的問題，設(shè)計學(xué)生課下需要查閱資料才能解決的一些工程問題。例如，通過減速器傳動軸中傳動部位、支承部位、聯(lián)結(jié)部位等的精度設(shè)計引出尺寸精度、形狀和位置精度、表面粗糙度等的設(shè)計方法和原則;通過比較新老產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)注方式，引出新一代GPS的新概念、新符號、新含義。嘗試“翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)”，通過討論總結(jié)、進行精度設(shè)計等各種教學(xué)活動，改變“教師講，學(xué)生被動聽”的局面，使學(xué)生積極參與教學(xué)活動中成為教學(xué)活動的主導(dǎo)者，提高教學(xué)的效率和質(zhì)量。

（二）以目標(biāo)為導(dǎo)向，有針對性地教學(xué)

教學(xué)方法應(yīng)當(dāng)有針對性，對于不同的教學(xué)目標(biāo)，要采用不同的教學(xué)方法。本課程共有4個教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)目標(biāo)1是支撐工程知識畢業(yè)要求指標(biāo)點的，這部分教學(xué)內(nèi)容通過課前預(yù)習(xí)、課堂引導(dǎo)、問答和課后作業(yè)練習(xí)等方式學(xué)習(xí)幾何精度（尺寸、形狀和位置、表面結(jié)構(gòu)）規(guī)范和設(shè)計規(guī)則;教學(xué)目標(biāo)2是支撐設(shè)計/開發(fā)解決方案畢業(yè)要求指標(biāo)點的，為培養(yǎng)學(xué)生對機械零件精度的設(shè)計能力，課堂上采用項目式教學(xué)，課后學(xué)生學(xué)習(xí)MOOC，同時通過查閱文獻，分析學(xué)習(xí)，進行課程項目設(shè)計，以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力;教學(xué)目標(biāo)3是支撐研究這項畢業(yè)要求指標(biāo)點，采取課堂理論講授和課程實驗相結(jié)合的方式進行，在進行實驗時，讓學(xué)生自主進行研究和設(shè)計型實驗方案設(shè)計，獨立完成數(shù)據(jù)分析和實驗報告，培養(yǎng)學(xué)生的研究能力;教學(xué)目標(biāo)4是支撐使用現(xiàn)代工具畢業(yè)要求指標(biāo)點的，采用課堂教學(xué)、課后作業(yè)和課程實驗的教學(xué)方法實現(xiàn)。

三、面向產(chǎn)出改革課程考核方法

課程考核是對教學(xué)目標(biāo)的進一步細(xì)化。為了落實專業(yè)認(rèn)證注重實效的原則以及對學(xué)生參與教學(xué)活動進行管理和監(jiān)督，課程的考核以考核學(xué)生能力培養(yǎng)目標(biāo)的達成為主要目的，以檢查學(xué)生對各知識點的掌握程度和應(yīng)用能力為重要內(nèi)容，根據(jù)課程特點，我們對課程考核進行了改革，采用了“平時表現(xiàn)10%+在線作業(yè)考核5%+課程項目設(shè)計10%+實驗15%+期末考試60%”模式，各考核環(huán)節(jié)的考核細(xì)則如下：

平時表現(xiàn)，考核依據(jù)有課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)成績和上課考勤情況，該環(huán)節(jié)用于支撐課程教學(xué)目標(biāo)1至4的達成。

在線作業(yè)考核，本課程采用MOOC教學(xué)，針對每章內(nèi)容的知識點均設(shè)計有在線作業(yè)題目，考核學(xué)生對基本幾何精度基本知識的掌握情況，共測試5次，該過程性考核主要是用于支撐課程目標(biāo)1的達成。

課程項目設(shè)計，這是所有知識點學(xué)習(xí)結(jié)束后需要完成的綜合大作業(yè)，要求結(jié)合典型工程案例（如減速器中的主動軸、軸承、齒輪、聯(lián)軸器等）進行機械產(chǎn)品的幾何精度設(shè)計，撰寫設(shè)計說明書并裝訂成冊，繪制圖形并標(biāo)注?？己艘罁?jù)有（1）綜合設(shè)計說明書質(zhì)量和（2）圖樣標(biāo)注規(guī)范性。該環(huán)節(jié)以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜機械工程問題的表達、分析、建模和解決能力，用于支撐課程目標(biāo)2的達成。

課程實驗，本課程有驗證性實驗和綜合性實驗兩部分，其中驗證性實驗滿分5分，綜合性實驗滿分10分，根據(jù)學(xué)生做實驗的認(rèn)真情況和實驗報告質(zhì)量進行評分。該環(huán)節(jié)用于支撐課程目標(biāo)3和4的達成。

期末考試，考核內(nèi)容包括尺寸的極限與配合、形位公差、表面粗糙度、典型零（部）件精度設(shè)計、測量技術(shù)及數(shù)據(jù)處理、量規(guī)設(shè)計基礎(chǔ)等內(nèi)容?？荚囶}型為：選擇、填空、圖樣標(biāo)注和表達（30～40%），分析簡答題、計算題等（60～70%）。卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。該環(huán)節(jié)用于支撐課程目標(biāo)1至4的達成。

四、結(jié)論

本文基于工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，從教學(xué)大綱修訂入手，以學(xué)生為中心幫助學(xué)生完成課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，以體現(xiàn)或支撐畢業(yè)能力為宗旨，對課程教學(xué)方法和考核方法進行了積極的改革探索。課程的教學(xué)改革充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的OBE理念，對進一步提高機械工程專業(yè)建設(shè)質(zhì)量起到積極的推動作用。

參考文獻

[1]關(guān)于公布大連理工大學(xué)過程裝備與控制工程等205個專

業(yè)認(rèn)證結(jié)論的通知，工認(rèn)協(xié)〔2017〕18號[EB/OL].Http：//www.ceeaa.org.cn

[2]工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)[EB/OL].http：//www.ceeaa.org.cn

Teaching Reform of Mechanical Precision Design Course Based on Engineering Education Professional Certification

ZHAO Feng-xia，ZHENG Peng，ZHANG Rui

（College of Mechanical and Power Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou，Henan，450001，China）

Abstract：Based on the concept of engineering education professional certification，the syllabus of the course Mechanical Precision Design was revised，the corresponding relationship between the teaching objectives and the graduation requirements of the major of mechanical engineering was established.With students as the center and the purpose of reflecting or supporting graduation ability，the course teaching method and assessment method were reformed.The teaching reform of the course fully embodies the results-oriented concept of engineering education professional certification，which plays an active role in improving the construction quality of mechanical engineering major.

Key words：engineering education professional certification;mechanical precision design;teaching reform