面向工程教育专业认证的机械精度设计课程教学改革

赵凤霞 郑鹏 张瑞

[摘 要] 基于工程教育专业认证理念，以目标为导向修订了机械精度设计课程的教学大纲，建立了课程教学目标与机械工程专业毕业要求之间的对应关系;以学生为中心，以体现或支撑畢业能力为宗旨，改革课程教学方法和考核方法。课程的教学改革充分体现了工程教育专业认证的成果导向理念，对进一步提高机械工程专业建设质量起到了积极推动作用。

[关键词] 工程教育专业认证;机械精度设计;教学改革

[基金项目] 2019年度郑州大学研究生教改与质量提升工程及优质课程建设项目“基于研究生创新能力培养的传感检测技术课程教学

模式改革”（YJSJY201910）;2019年度郑州大学教育教学改革研究与实践项目“工程教育专业认证背景下精度设计与与质量

控制基础创新课程建设”（2019ZZUJGLX153）;“新工科背景下机械工程专业人才培养模式探究”（2019ZZUJGLX021）

[作者简介] 赵凤霞（1971—），女，河南扶沟人，工学博士，郑州大学教授，研究方向为精度理论及应用;郑 鹏（1976—），男，河南漯河人，工学博士，郑州大学副教授，研究方向为精度理论及应用;张 瑞（1970—），女，河南洛阳人，工学博士，郑州大学副教授，研究方向为精度理论及应用。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）30-0173-03    [收稿日期] 2019-12-20

在现代工业全球化发展趋势下，为建立具有国际实质等效性的工程教育质量保障体系，我国于2006年启动工程教育认证工作，并于2013年成为《华盛顿协议》的第21个成员，这意味着我国获得认证专业的工程教育水准必须与国际工程教育水准具有实质等效性。根据数据统计显示，截至2018年底，全国共有227所高等学校的1170个专业通过了工程教育认证，分布于机械、化工与制药等21个工科专业类[1]。由此看来，工程教育专业认证已经对我国的高等教育产生了一定的影响。

郑州大学机械工程专业于2018年通过了工程教育专业认证。在2017年9月提交专业认证申请时，我校机械工程专业课教师根据专业认证标准对课程教学大纲进行了一次全面修订，并同时进行了课程的教学改革。机械精度设计课程是高等学校机械类及近机类专业必修的专业基础课，该课程不仅将实现互换性生产的标准化领域与计量学领域的有关知识结合在一起，而且涉及机械产品的设计、制造、维修、质量控制、生产组织管理等许多方面知识，具有多学科交叉、实践性和实用性强等特点。在整个机械工程课程体系中，本课程起着“承上启下”的作用，既是联系机械设计课程与机械制造课程的纽带，又是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁，对学生工程能力和专业综合素质的培养具有重要作用。基于机械工程专业认证的要求，我们重新审视了机械精度设计课程教学中存在的问题和不足，将“以学生为中心、成果导向和教育教学质量持续改进”等理念融入课程教学中，分别从教学大纲、教学内容、教学模式和考核方式等方面，对机械精度设计课程进行了教学改革，提高了该课程的教育教学质量，为机械工程专业教育的有效性评价提供了有力支撑。

一、修订课程教学大纲

（一）课程教学大纲的修订原则

将专业的培养目标和毕业要求作为教学活动的导向，进行教学活动、教学资源等方面的落实、优化和管理。专业培养目标是高等院校人才培养的纲领性文件，毕业要求是对学生毕业时应该掌握的知识和能力的具体描述，包括学生通过本专业学习所掌握的知识、技能和素养。毕业要求应能支撑培养目标的达成，专业应通过评价证明毕业要求的达成。制定的毕业要求应完全覆盖以下内容：工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理、终身学习等12项[2]。毕业要求是否达成与以下内容紧密相关，一是毕业要求指标点的合理分解，二是各指标点支撑课程的合理设置，三是教学活动的合理评价。

为评价毕业要求达成，将毕业要求逐项分解指标点。在本专业制定培养方案过程中，由专业负责人负责、学院主管教学的副院长及全体教师参加，将本专业12项毕业要求逐项分解为若干条指标点，并列出了支撑每条指标点的课程，形成了课程矩阵。在课程矩阵中，为方便课程教学目标达成的分析与评价，机械精度设计课程组根据毕业要求指标点，采用一一对应的原则，将每一个课程教学目标对应一个毕业要求指标点，确定了该课程的教学目标。

（二）课程教学目标的制定

机械精度设计课程的主要任务是通过课堂、实验、作业、项目等教学环节培养学生的创新意识及能力、机械工程科学知识的应用能力等，使学生掌握几何精度设计及测量的基本理论、基本知识和基本技能;针对特定的功能要求，能以几何精度项目为主线，将设计、制造、装配、测量和检验等环节有机地结合起来，不但能确保机械产品的制造质量，同时还要提高学生对机械工程问题进行分析、求解和论证的能力，并支撑毕业要求中的相应指标点。本课程的教学目标为：

课程目标1：能够掌握用于解决机械工程领域复杂工程问题所需要的几何精度（尺寸、形状和位置、表面结构）规范和设计规则等，具备分析和解决工程实践问题的创新意识和创新设计能力。

课程目标2：能够理解几何精度项目的内涵及其与零件功能要求的本质联系，能够根据特定的功能要求选择、设计相应的几何精度项目，并能将设计结果正确地标注在图样上。

课程目标3：能够掌握机械产品基本几何精度参数的测量及检验方法，掌握产品合格性判断规则，具有正确采集、处理实验数据以及对实验结果进行分析和解释的能力。

课程目标4：掌握用普通计量器具对产品进行检验时验收极限方式的确定与选择，具有选择和应用机械产品几何精度测量工具的能力。理解量规公差带相对与工件公差的布置与工件误收、误废，工件制造难易、经济效益的关系，具有光滑极限量规的设计能力。

（三）课程教学目标与毕业要求的对应关系

课程教学目标与毕业要求对应关系矩阵如表1所示。

二、改革课程教学方法

（一）以学生为中心，改进课程教学方法

“以學生为中心”“成果导向”“持续改进”的工程教育专业认证核心理念，势必要求改变传统的以教师为主体的填鸭式和僵化式的课堂教学模式，变为提出问题—分析问题—解决问题的教学模式，发挥学生的主体地位，提高学生的求知欲和学习兴趣，提高学生的创新能力，锻炼对复杂工程的表述、建模和解决能力。因此，需要以工程教育理念为指导，精心设计课堂讲授或课堂学生交流讨论的问题，设计学生课下需要查阅资料才能解决的一些工程问题。例如，通过减速器传动轴中传动部位、支承部位、联结部位等的精度设计引出尺寸精度、形状和位置精度、表面粗糙度等的设计方法和原则;通过比较新老产品几何技术规范（GPS）标准的标注方式，引出新一代GPS的新概念、新符号、新含义。尝试“翻转课堂教学”，通过讨论总结、进行精度设计等各种教学活动，改变“教师讲，学生被动听”的局面，使学生积极参与教学活动中成为教学活动的主导者，提高教学的效率和质量。

（二）以目标为导向，有针对性地教学

教学方法应当有针对性，对于不同的教学目标，要采用不同的教学方法。本课程共有4个教学目标，教学目标1是支撑工程知识毕业要求指标点的，这部分教学内容通过课前预习、课堂引导、问答和课后作业练习等方式学习几何精度（尺寸、形状和位置、表面结构）规范和设计规则;教学目标2是支撑设计/开发解决方案毕业要求指标点的，为培养学生对机械零件精度的设计能力，课堂上采用项目式教学，课后学生学习MOOC，同时通过查阅文献，分析学习，进行课程项目设计，以培养学生解决复杂工程问题的能力;教学目标3是支撑研究这项毕业要求指标点，采取课堂理论讲授和课程实验相结合的方式进行，在进行实验时，让学生自主进行研究和设计型实验方案设计，独立完成数据分析和实验报告，培养学生的研究能力;教学目标4是支撑使用现代工具毕业要求指标点的，采用课堂教学、课后作业和课程实验的教学方法实现。

三、面向产出改革课程考核方法

课程考核是对教学目标的进一步细化。为了落实专业认证注重实效的原则以及对学生参与教学活动进行管理和监督，课程的考核以考核学生能力培养目标的达成为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力为重要内容，根据课程特点，我们对课程考核进行了改革，采用了“平时表现10%+在线作业考核5%+课程项目设计10%+实验15%+期末考试60%”模式，各考核环节的考核细则如下：

平时表现，考核依据有课堂表现、平时作业成绩和上课考勤情况，该环节用于支撑课程教学目标1至4的达成。

在线作业考核，本课程采用MOOC教学，针对每章内容的知识点均设计有在线作业题目，考核学生对基本几何精度基本知识的掌握情况，共测试5次，该过程性考核主要是用于支撑课程目标1的达成。

课程项目设计，这是所有知识点学习结束后需要完成的综合大作业，要求结合典型工程案例（如减速器中的主动轴、轴承、齿轮、联轴器等）进行机械产品的几何精度设计，撰写设计说明书并装订成册，绘制图形并标注。考核依据有（1）综合设计说明书质量和（2）图样标注规范性。该环节以培养学生解决复杂机械工程问题的表达、分析、建模和解决能力，用于支撑课程目标2的达成。

课程实验，本课程有验证性实验和综合性实验两部分，其中验证性实验满分5分，综合性实验满分10分，根据学生做实验的认真情况和实验报告质量进行评分。该环节用于支撑课程目标3和4的达成。

期末考试，考核内容包括尺寸的极限与配合、形位公差、表面粗糙度、典型零（部）件精度设计、测量技术及数据处理、量规设计基础等内容。考试题型为：选择、填空、图样标注和表达（30～40%），分析简答题、计算题等（60～70%）。卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。该环节用于支撑课程目标1至4的达成。

四、结论

本文基于工程教育专业认证理念，从教学大纲修订入手，以学生为中心帮助学生完成课程学习目标，以体现或支撑毕业能力为宗旨，对课程教学方法和考核方法进行了积极的改革探索。课程的教学改革充分体现了以学生为主体的OBE理念，对进一步提高机械工程专业建设质量起到积极的推动作用。

参考文献

[1]关于公布大连理工大学过程装备与控制工程等205个专

业认证结论的通知，工认协〔2017〕18号[EB/OL].Http：//www.ceeaa.org.cn

[2]工程教育认证标准[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