面向工程教育專業認證的機械精度設計課程教學改革

趙鳳霞 鄭鵬 張瑞

[摘 要] 基于工程教育專業認證理念，以目標為導向修訂了機械精度設計課程的教學大綱，建立了課程教學目標與機械工程專業畢業要求之間的對應關系;以學生為中心，以體現或支撐畢業能力為宗旨，改革課程教學方法和考核方法。課程的教學改革充分體現了工程教育專業認證的成果導向理念，對進一步提高機械工程專業建設質量起到了積極推動作用。

[關鍵詞] 工程教育專業認證;機械精度設計;教學改革

[基金項目] 2019年度鄭州大學研究生教改與質量提升工程及優質課程建設項目“基于研究生創新能力培養的傳感檢測技術課程教學

模式改革”（YJSJY201910）;2019年度鄭州大學教育教學改革研究與實踐項目“工程教育專業認證背景下精度設計與與質量

控制基礎創新課程建設”（2019ZZUJGLX153）;“新工科背景下機械工程專業人才培養模式探究”（2019ZZUJGLX021）

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

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

在現代工業全球化發展趨勢下，為建立具有國際實質等效性的工程教育質量保障體系，我國于2006年啟動工程教育認證工作，并于2013年成為《華盛頓協議》的第21個成員，這意味著我國獲得認證專業的工程教育水準必須與國際工程教育水準具有實質等效性。根據數據統計顯示，截至2018年底，全國共有227所高等學校的1170個專業通過了工程教育認證，分布于機械、化工與制藥等21個工科專業類[1]。由此看來，工程教育專業認證已經對我國的高等教育產生了一定的影響。

鄭州大學機械工程專業于2018年通過了工程教育專業認證。在2017年9月提交專業認證申請時，我校機械工程專業課教師根據專業認證標準對課程教學大綱進行了一次全面修訂，并同時進行了課程的教學改革。機械精度設計課程是高等學校機械類及近機類專業必修的專業基礎課，該課程不僅將實現互換性生產的標準化領域與計量學領域的有關知識結合在一起，而且涉及機械產品的設計、制造、維修、質量控制、生產組織管理等許多方面知識，具有多學科交叉、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，既是聯系機械設計課程與機械制造課程的紐帶，又是從基礎課學習過渡到專業課學習的橋梁，對學生工程能力和專業綜合素質的培養具有重要作用。基于機械工程專業認證的要求，我們重新審視了機械精度設計課程教學中存在的問題和不足，將“以學生為中心、成果導向和教育教學質量持續改進”等理念融入課程教學中，分別從教學大綱、教學內容、教學模式和考核方式等方面，對機械精度設計課程進行了教學改革，提高了該課程的教育教學質量，為機械工程專業教育的有效性評價提供了有力支撐。

一、修訂課程教學大綱

（一）課程教學大綱的修訂原則

將專業的培養目標和畢業要求作為教學活動的導向，進行教學活動、教學資源等方面的落實、優化和管理。專業培養目標是高等院校人才培養的綱領性文件，畢業要求是對學生畢業時應該掌握的知識和能力的具體描述，包括學生通過本專業學習所掌握的知識、技能和素養。畢業要求應能支撐培養目標的達成，專業應通過評價證明畢業要求的達成。制定的畢業要求應完全覆蓋以下內容：工程知識、問題分析、設計/開發解決方案、研究、使用現代工具、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理、終身學習等12項[2]。畢業要求是否達成與以下內容緊密相關，一是畢業要求指標點的合理分解，二是各指標點支撐課程的合理設置，三是教學活動的合理評價。

為評價畢業要求達成，將畢業要求逐項分解指標點。在本專業制定培養方案過程中，由專業負責人負責、學院主管教學的副院長及全體教師參加，將本專業12項畢業要求逐項分解為若干條指標點，并列出了支撐每條指標點的課程，形成了課程矩陣。在課程矩陣中，為方便課程教學目標達成的分析與評價，機械精度設計課程組根據畢業要求指標點，采用一一對應的原則，將每一個課程教學目標對應一個畢業要求指標點，確定了該課程的教學目標。

（二）課程教學目標的制定

機械精度設計課程的主要任務是通過課堂、實驗、作業、項目等教學環節培養學生的創新意識及能力、機械工程科學知識的應用能力等，使學生掌握幾何精度設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，將設計、制造、裝配、測量和檢驗等環節有機地結合起來，不但能確保機械產品的制造質量，同時還要提高學生對機械工程問題進行分析、求解和論證的能力，并支撐畢業要求中的相應指標點。本課程的教學目標為：

課程目標1：能夠掌握用于解決機械工程領域復雜工程問題所需要的幾何精度（尺寸、形狀和位置、表面結構）規范和設計規則等，具備分析和解決工程實踐問題的創新意識和創新設計能力。

課程目標2：能夠理解幾何精度項目的內涵及其與零件功能要求的本質聯系，能夠根據特定的功能要求選擇、設計相應的幾何精度項目，并能將設計結果正確地標注在圖樣上。

課程目標3：能夠掌握機械產品基本幾何精度參數的測量及檢驗方法，掌握產品合格性判斷規則，具有正確采集、處理實驗數據以及對實驗結果進行分析和解釋的能力。

課程目標4：掌握用普通計量器具對產品進行檢驗時驗收極限方式的確定與選擇，具有選擇和應用機械產品幾何精度測量工具的能力。理解量規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、經濟效益的關系，具有光滑極限量規的設計能力。

（三）課程教學目標與畢業要求的對應關系

課程教學目標與畢業要求對應關系矩陣如表1所示。

二、改革課程教學方法

（一）以學生為中心，改進課程教學方法

“以學生為中心”“成果導向”“持續改進”的工程教育專業認證核心理念，勢必要求改變傳統的以教師為主體的填鴨式和僵化式的課堂教學模式，變為提出問題—分析問題—解決問題的教學模式，發揮學生的主體地位，提高學生的求知欲和學習興趣，提高學生的創新能力，鍛煉對復雜工程的表述、建模和解決能力。因此，需要以工程教育理念為指導，精心設計課堂講授或課堂學生交流討論的問題，設計學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、聯結部位等的精度設計引出尺寸精度、形狀和位置精度、表面粗糙度等的設計方法和原則;通過比較新老產品幾何技術規范（GPS）標準的標注方式，引出新一代GPS的新概念、新符號、新含義。嘗試“翻轉課堂教學”，通過討論總結、進行精度設計等各種教學活動，改變“教師講，學生被動聽”的局面，使學生積極參與教學活動中成為教學活動的主導者，提高教學的效率和質量。

（二）以目標為導向，有針對性地教學

教學方法應當有針對性，對于不同的教學目標，要采用不同的教學方法。本課程共有4個教學目標，教學目標1是支撐工程知識畢業要求指標點的，這部分教學內容通過課前預習、課堂引導、問答和課后作業練習等方式學習幾何精度（尺寸、形狀和位置、表面結構）規范和設計規則;教學目標2是支撐設計/開發解決方案畢業要求指標點的，為培養學生對機械零件精度的設計能力，課堂上采用項目式教學，課后學生學習MOOC，同時通過查閱文獻，分析學習，進行課程項目設計，以培養學生解決復雜工程問題的能力;教學目標3是支撐研究這項畢業要求指標點，采取課堂理論講授和課程實驗相結合的方式進行，在進行實驗時，讓學生自主進行研究和設計型實驗方案設計，獨立完成數據分析和實驗報告，培養學生的研究能力;教學目標4是支撐使用現代工具畢業要求指標點的，采用課堂教學、課后作業和課程實驗的教學方法實現。

三、面向產出改革課程考核方法

課程考核是對教學目標的進一步細化。為了落實專業認證注重實效的原則以及對學生參與教學活動進行管理和監督，課程的考核以考核學生能力培養目標的達成為主要目的，以檢查學生對各知識點的掌握程度和應用能力為重要內容，根據課程特點，我們對課程考核進行了改革，采用了“平時表現10%+在線作業考核5%+課程項目設計10%+實驗15%+期末考試60%”模式，各考核環節的考核細則如下：

平時表現，考核依據有課堂表現、平時作業成績和上課考勤情況，該環節用于支撐課程教學目標1至4的達成。

在線作業考核，本課程采用MOOC教學，針對每章內容的知識點均設計有在線作業題目，考核學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1的達成。

課程項目設計，這是所有知識點學習結束后需要完成的綜合大作業，要求結合典型工程案例（如減速器中的主動軸、軸承、齒輪、聯軸器等）進行機械產品的幾何精度設計，撰寫設計說明書并裝訂成冊，繪制圖形并標注。考核依據有（1）綜合設計說明書質量和（2）圖樣標注規范性。該環節以培養學生解決復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，根據學生做實驗的認真情況和實驗報告質量進行評分。該環節用于支撐課程目標3和4的達成。

期末考試，考核內容包括尺寸的極限與配合、形位公差、表面粗糙度、典型零（部）件精度設計、測量技術及數據處理、量規設計基礎等內容。考試題型為：選擇、填空、圖樣標注和表達（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。該環節用于支撐課程目標1至4的達成。

四、結論

本文基于工程教育專業認證理念，從教學大綱修訂入手，以學生為中心幫助學生完成課程學習目標，以體現或支撐畢業能力為宗旨，對課程教學方法和考核方法進行了積極的改革探索。課程的教學改革充分體現了以學生為主體的OBE理念，對進一步提高機械工程專業建設質量起到積極的推動作用。

參考文獻

[1]關于公布大連理工大學過程裝備與控制工程等205個專

業認證結論的通知，工認協〔2017〕18號[EB/OL].Http：//www.ceeaa.org.cn

[2]工程教育認證標準[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