淺論OBE 導向下的《機械設計》教學內容與教學方法的更新與改進

陳永琴崔傳貞李團結段清娟張國淵

淺論OBE 導向下的《機械設計》教學內容與教學方法的更新與改進

陳永琴崔傳貞李團結段清娟張國淵

產出導向（OBE)教學模式要求以學生為主體、教師為主導，本文以學生達到出口要求為教學最終目標，分別從教學內容完善、教學過程的重視、學生成績評價方式的改革等方面著手，努力把學生的主體作用和教師的主導作用結合起來，最大限度地調動學生的學習積極性、主動性，把傳授知識與培養(yǎng)能力融為一體。

OBE 教學內容 創(chuàng)設情境 成績評價

項目支持：西安電子科技大學教育教學改革研究項目。

引言

《機械設計》課程是機械設計制造及其自動化專業(yè)的專業(yè)基礎課程，是大學生從基礎理論課程學習過渡到研究具體復雜工程問題的紐帶，通過本課程的學習，培養(yǎng)學生掌握通用零部件的設計原理和設計方法，掌握機械設計的一般規(guī)律，并具有設計機械傳動裝置和簡單機械的能力，因此，在機械類系列課程大綱中占有非常重要的位置[1][2]。

隨著計算機技術的發(fā)展和多媒體、網絡技術應用的推廣和普及，機械設計傳統(tǒng)的教學方法表現(xiàn)出明顯不足，常規(guī)的教學手段受到了很大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的黑板加 PPT 教案是以教師為中心，教師的關注點是要教給學生哪些內容，但 OBE 教學模式（產出導向或成果導向）強調以學生為中心，作為主講老師應該了解通過相關內容的教學，學生取得的預期學習成果是什么，教師通過什么樣的教學手段有效地幫助學生達到預期效果。

為了跟緊工程認證的成果，導向教學模式與當前中國機械制造業(yè)由制造大國向制造強國轉變過程中對人才類型與能力需求相適應，傳統(tǒng)的教學內容及教學方式急需更新與改進[3]。

教學內容的完善

理論教學內容的進一步調整與優(yōu)化。在機械設計原有傳統(tǒng)知識內容上加以調整，增加機器整體結構方案規(guī)劃設計、部件與組件的結構規(guī)劃以及機器技術性能規(guī)劃設計。具體講課時以一個具體機械系統(tǒng)為例說明整機、子系統(tǒng)、部件與零件的結構與技術性能的規(guī)劃設計，統(tǒng)籌各個子系統(tǒng)的運動協(xié)調、結構布置、部件和主要零件及其連接方式的討論等。比如牛頭刨床是一種靠刀具的往復直線運動及工作臺的間歇運動來完成工件平面切削加工的機床，工作時電機經過減速傳動裝置驅動執(zhí)行機構完成刨刀的往復運動和工作臺的間歇移動。要設計這樣一個機械系統(tǒng)，首先要規(guī)劃整機的結構方案，要實現(xiàn)刨刀的往復運動與工作臺的間歇運動功能，要保證刨刀的往復運動與工作臺的間歇運動的協(xié)調性，各零部件之間的連接方式要符合整機結構方案規(guī)劃，即任何零部件的規(guī)劃設計都服務于整機結構、技術性能規(guī)劃的全局。

積極推進教學信息化，加快網絡在線教學平臺的建設。課程組在學校課程中心平臺上建立課程教學網站，課程組團隊經過認真反復研討，更新教學內容，精心開展課程設計，制作課程視頻和資料，構建“西電學堂”的課程資源，利用網絡為學生自主學習提供預習、復習、答疑、問題討論等支持，促進學生主動學習，實現(xiàn)“以教為主”向“以學為主、教學相長”的轉變。

重視教學過程

《機械設計》理論教學中，我們以板書加 PPT 教學為主，積極探索建立以學生為主體、教師為主導的教學模式。在課堂教學中，注重情境創(chuàng)設，針對每一節(jié)課的內容，精心設計課題引入的情境，對學生理解和掌握知識提供有效的幫助，使學生愉快地學習，從而充分調動學生參與教學的積極性和主動性。比如在講零件的等壽命曲線圖（零件極限應力圖）時，筆者會在 σ-N 曲線基礎上，改變循環(huán)特性 r 的取值（r≠-1 和 r≠0），在一個 σ-N曲線上得到一組曲線（如圖 1 所示），然后取定循環(huán)次數(shù) Ni，已知變應力兩個參數(shù)（循環(huán)特性 r 和最大應力 σmax）可以求解平均應力 σm和應力副 σa，從而得到 σm-σa曲線（如圖 2 所示），因為該曲線上任意點的循環(huán)次數(shù) Ni相同，故為等壽命曲線。通過這樣的情境設立，學生很容易理解什么是等壽命曲線。

圖1

圖2

我們在教學中注重理論和實踐的結合，筆者在日常生活中注重收集與課程有關的機器或零部件的資料（如攪拌機、滑動軸承在老式木質家具當中的應用、T 型槽螺栓在廚房的應用、軟軸在花灑中的應用等），并把這些資料恰當?shù)剡\用到我們的課件中，學生在學習相關零部件時，立即能聯(lián)想起其他的應用，理論與實踐真正融合。

除了課堂教學外，還輔以任務教學、討論、探索式教學等多種教學方式，激發(fā)學生的學習興趣。如讓學生參與到開放課程建設工作，與學生討論他們所需要的開放課程，并適當布置三維建模和二維工程圖繪制任務，這樣學生既有主人翁的感覺，又可以熟練掌握三維軟件的應用。通過任務教學，把學生的主體作用和教師的主導作用結合起，最大限度地調動學生的學習積極性、主動性，把傳授知識與培養(yǎng)能力融為一體。

多樣化考核，全面科學地評價學生

學生成績評定是整個教學過程中重要的一環(huán)，是檢驗學生學習情況及檢查教學效果的重要手段，也是幫助學生復習鞏固所學知識的重要手段。但傳統(tǒng)的考試主要考查學生記住了多少課本內容，而非真正意義上獲取了多少知識，往往就會出現(xiàn)有些學生平時不經常到課，考前一周死記硬背的現(xiàn)象，考試是過了，可在作課程設計、完成本科畢業(yè)設計時，相關知識儲備幾乎是空白。因此，需要改革學生成績評定方法，摒棄死記硬背的學習方式，真正讓學生達到“出口”要求。

筆者所在課程組經過反復討論，確定課程總成績應結合平時成績（含平時作業(yè)、小論文、討論課成績、出勤情況等）、實驗成績和期末卷面成績等部分進行綜合評定，把各部分所占總成績比例以及評價依據明確寫進新版教學大綱。老師在上第一節(jié)課的時候就將該課程考核方案、評價依據及考核要求告知學生，強調對學生學習過程的考核，徹底改變課程結束時的“一考定成績”的做法。

結論

經過教學內容的完善、教學過程的重視、教學考核方式的改革，筆者所帶班級學生普遍反映通過該課程的學習能夠掌握機械設計的基礎知識、基本理論和基本方法，設計的基本技能也能得到鍛煉。

[1]王德倫、馬雅麗：《機械設計》，機械工業(yè)出版社,2015。

[2]濮良貴、紀名剛：《機械設計》，高等教育出版社,2001。

[3]陳永琴、李團結、朱敏波：《工程教育認證背景下〈機械設計〉教學模式探討》，《中國電子教育》2015年第3期。

作者單位：西安電子科技大學機電工程學院 陜西西安