课程思政优秀案例（三十四）|《质量管理与可靠性》：均值-标准差控制图

2022-05-06 北京交通大学阅读量: 143

编者按

为深入贯彻落实教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》等文件精神，进一步改进教学方法，推动案例教学在学校课程思政教学中的应用，加强课程思政经验共享，提升课程思政教学质量，北京交通大学本科生院推出课程思政系列优秀案例。

2022年1月，本科生院已对教育部首批国家级课程思政示范课程、北京市课程思政示范课程进行推送宣传。近期，课程思政案例版块将陆续为大家展示北京交通大学校级课程思政示范课程的风采。本期推出的是：2020年学校课程思政示范课程《质量管理与可靠性》（课程负责人：李琦，教学团队成员：鄂明成、蒋增强、马靖、王强）课程思政建设案例。

均值-标准差控制图

完成人：李琦

审核人：史红梅

一

课程和案例的基本情况

课程名称：质量管理与可靠性

授课对象：工业工程专业本科三年级学生

课程性质：专业核心必修

课程简介：

我校工业工程专业自2002年开设质量管理课程，经过10余年的持续建设，融入了可靠性、应用统计学相关内容，形成了内容难度高，覆盖面广，实践性强的专业核心课程——“质量管理与可靠性”。本课程为工业工程专业学生设置的专业核心必修课程，面向本科三年级学生。课程面向高质量发展时代背景，以工程问题为牵引，以统计推断方法为基础，涉及质量管理与可靠性中的统计过程控制、过程能力分析、试验设计与质量改进、检验抽样、寿命数据分析、维护维修策略优化等内容。课程通过互动教学、翻转课堂、前沿讲座、研究性专题等环节，帮助学生掌握和应用现代质量管理与可靠性理念及工具，培养学生的辩证思维能力、综合运用数据能力和解决工业实际问题能力。

课程的主要任务是通过参与式教学、课程实验、前沿讲座、研究性专题等环节，使学生掌握质量管理与可靠性的基本原理；利用控制图、过程能力分析、验收抽样检验、寿命数据分析等质量与可靠性方法分析实际工程问题；培养学生批判性思维和创新意识与对工程问题的分析建模评价能力。

课程2010年开始建设英文课程，2018年开始使用智慧教室配合雨课堂进行授课，并进行SPOC建设，2020年进行了远程在线教学模式实操。课程于2020年获评北京交通大学课程思政示范课，2021年获评第二届北京交通大学教书育人“最美课堂”，2022年获第二届北京交通大学教师教学创新大赛三等奖。

案例简介：

控制图方法是质量过程控制的核心方法，其功效是分离产生波动的偶然原因与可查明原因（又称“特殊原因”），当存在可查明原因时发出警报。使得过程处于没有可查明原因存在的“受控”状态，并据此进行预测、评价和改进，使（生产）过程更具一致性。均值-标准差控制图是最为经典的控制图组合之一，对于理解控制图的基本理念、方法、搭建流程具有重要意义。控制图方法在实际工程中有广泛的应用，除传统的流程制造业，还扩展到了制药业、投资组合、软件业等领域，已成为国际通用的质量与风险管理方法。

本讲的学习目标：

知识传授：本案例以工程问题为牵引，知识层面重视均值-标准差控制图控制限的构建理念与计算方法。通过本次授课，学生应能够①理解控制限、误报率等相关概念；②能够分析工程情境，并建立均值-标准差控制图；③能够计算控制限，并据此对流程是否受控、误判风险进行评价。

能力培养：应用技能层面重视通过控制图对生产流程进行过程控制的技能培养。

价值塑造：①展现军威国威，增强民族自豪感；②理解并认同“思”与“行”的辩证关系；③加强学生关注热点问题，并尝试应用所学知识加以解决的意识。

二

案例蕴含的思政元素分析

（一）质量管理与可靠性课程思政建设总体思路

在课程思政建设的设计环节，紧扣工业工程专业培养目标，从课程目标出发，全面梳理课程内容，明确课程思政目标，设计课程思政形式并积累素材，并进行多角度课程思政效果评价。结合课程知识点，以“新冠”疫情防控为大背景，多角度开展课程思政。讨论为主，讲述为辅，提高学生的主动参与度；结合知识，润物无声，引导学生自发得出结论；当堂研讨，明辨笃行，结合时政热点组织讨论，实践效果良好。课程思政总体框架如图1所示。

图1 质量管理与可靠性课程思政总体框架图

本课程思政的目标分为以下五个方面：

了解国家大政方针。中国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段。近年来的政府工作报告提出的深度推进供给侧结构性改革等多方面的部署，都围绕着高质量发展。如何将课程的核心概念“质量”与“高质量发展”的时代背景有机结合，帮助学生了解我国经济发展进入新常态，并认同创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念。

树立社会主义核心价值观。本课程着重对学生进行“爱国、敬业、诚信、友善”等个人层面的核心价值观的教育与感化。

正确看待时事热点问题。青年学生思想活跃，对诸多社会热点问题有着自己的理解和看法。如何利用本课程学到的知识体系，帮助学生正确的看待时事热点问题，尤其是疫情防控期间的大量热点问题，均可以用本课程的知识加以解读，这既是课程思政的重要方面，又可以提高学生对知识的活学活用。

树立严谨的科学精神和工匠精神。本课程中设计大量的统计学、可靠性原理以及工程实践案例。知识的应用常常是差之毫厘，谬以千里。引导学生树立以事实为依据，实事求是，严谨认真的科学精神和工匠精神，是本课程思政建设的最佳落脚点。

培养学生创新精神。作为偏应用导向的工科课程，照本宣科难以培养学生解决实际工程问题。如果通过研究性学习，引导学生树立创新意识，培养创新精神，合理利用跨章节知识解决问题，既是综合检验学生学习效果的有力抓手，也是本课程思政的重要方面。

围绕教学内容，挖掘课程思政元素：以课程知识点为依托，挖掘课程思政点，设计课程思政切入点。部分知识点与思政点的切入方式如表1所示。

表1 “三点融合”式课程思政设计

此外，丰富课程案例库，实现课堂教学、实验、研究性学习、前沿讲座的课程思政全覆盖，学生反馈效果良好。以纸蜻蜓综合实验培养学生的合作意识和创新意识；以两类风险解释核酸检测“假阴性”；以删失截断分析方法驳斥BBC的不实报道；以抽样验收分析方法驳斥印度部分媒体抹黑中国制氧机质量，达到“明辨笃行，真信会用”的思政效果。

（二）“均值-标准差控制图”案例中蕴含的思政元素分析

（1）展现军威国威，增强民族自豪感。以阅兵式或仪仗队“中国排面”（如建国70 周年庆典，建党100周年庆典）作为引入材料，队列水平高，与平均位置偏差小，从侧面展现出我军训练刻苦，能打敢拼的精神，展现军威国威，增强民族自豪感。

（2）从控制图建立顺序引申出“思”与“行”的辩证关系。因均值控制图的控制限依赖于标准差控制图给出的参数估计值，应先建立标准差控制图，再建立均值控制图。自创“谐音梗”帮助学生记忆：“三思（s）而后行（X）”。根据学生反馈，可进一步延伸出我校石碑中的“博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。”融合传统文化熏陶、校史知识、“思”与“行”的辩证关系。

（3）尊重工程标准，规范表达方式。本次授课的内容，是控制图的经典知识，已经被GB/T 17989.2-2020采纳，在授课中通过引用国标中的论述，明确“偶然原因”、“可查明原因”的定义，引导学生尊重工程标准，规范表达方式。

（4）创新思考，关注社会。在控制图的应用扩展中，引导学生思考用控制图相关原理和方法对海关防疫进行控制、药品生产质量控制等与当下疫情防控相关的应用场景，让学生在开阔眼界的同时，提升应用所学知识解决社会问题的意识。

三

案例教学整体设计

（一）教学分析

（二）课堂教学设计思路

总体思路

1.整体参考BOPPPS设计教学结构，并灵活进行调整，尤其是前测和后测环节，总体按情境引入、阐述目标、知识回顾、参与式学习、案例应用、总结六个环节进行设计。

2.以阅兵式录像引入，吸引大家的注意力，从 “身高统一”、“整齐划一” 凝练出均值一致性高，方差较小，从而得出对均值-方差进行控制的重要性，开始知识讲解。

3.以“如何控制活塞环内径的质量一致性”问题贯穿课堂教学，以问题分析、模型搭建、软件应用、总结深化的逻辑顺序组织教学内容。

4.通过Minitab软件操作和学术论文展示，引导学生举一反三，从制造业情境出发，了解控制图在制药业、投资组合、软件业等领域的应用，展现知识的可扩展性、高阶性与广泛应用性。

5.通过不同控制图之间的类比，帮助学生形成更完整的知识体系，在体系中加深对本节知识点的理解。

板书设计

板书作为PPT的有效补充，分为两部分：一部分为在讲授过程中，学生需要重点理解/记忆/应用的知识，书写在黑板一侧，便于学生随时查看；另一部分为临时板书区，针对前测和讲解中学生的遗忘和困惑知识进行补充。

（三）教学实践

针对课程思政的教学反思

师生普遍关注的时政事件，是课程思政的良好切入点和载体，因此，课程思政的设计也需要不断更新，与时俱进。在本案例中，以知识点为出发点，通过课程团队对知识点的深入剖析，挖掘相应的思政点；但在不同轮次的授课中，应该选择最为经典和最为鲜活的例子，如建国70 周年庆典，建党100周年庆典中的仪仗队“中国排面”，在最近年授课中反映热烈。另外，要注意课程思政的延展度，在本案例中，三思而后行的谐音梗较受欢迎，但是进一步拓展的程度需要根据学生的当堂反馈来确定，引发共鸣则可以多聊几句，否则点到为止可能效果更好。总之，需要以切人点的设计为核心，精心设计课程思政的角度、深度、形式，将知识内容与课程思政有机融合，实现如盐溶水，润物无声。

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1.课程思政优秀案例（一）|《信号与系统》：连续时间信号的时域抽样

2.课程思政优秀案例（二）|课程思政融入《城市轨道交通系统运营管理》行车调度指挥教学的研究与实践

3.课程思政优秀案例（三）|《电磁场与电磁波》：法拉第电磁感应定律

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5.课程思政优秀案例（五）|《土力学》：一盘散沙的启示

6.课程思政优秀案例（六）|《机械原理》：机构自由度的计算

7.课程思政优秀案例（七）|《大学物理》：静电场中的导体

8.课程思政优秀案例（八）|《无线通信基础》：回顾无线通信发展史，立志科技报国，在伟大梦想中成就事业