基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐OBE教學(xué)模式改革研究與實(shí)踐

于克強(qiáng)，劉元林，宋勝偉，陳國(guó)輝

（黑龍江科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱）

工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心內(nèi)涵是以學(xué)生為中心，構(gòu)建“成果導(dǎo)向”的人才培養(yǎng)體系，并持續(xù)改進(jìn)[1-3]。其中成果導(dǎo)向是基礎(chǔ)，成果導(dǎo)向教育（Outcome based education,簡(jiǎn)稱OBE）是以預(yù)期學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為中心來組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)教育的一種教育理念[4,5]。學(xué)習(xí)成果是學(xué)生通過教育教學(xué)過程所取得的知識(shí)、能力、素質(zhì)等方面的成長(zhǎng)和收獲。機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐是為機(jī)械類專業(yè)學(xué)生在學(xué)完機(jī)械設(shè)計(jì)及同類課程以后所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生第一次較全面，規(guī)范地進(jìn)行設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，主要包括減速器測(cè)繪、機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)、零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配圖和零件圖設(shè)計(jì)、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書等內(nèi)容。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)卻只是以教為目的，往往忽略了學(xué)生能力的培養(yǎng)，而OBE理念可使教學(xué)目的明確、針對(duì)性強(qiáng)、綜合能力得到提升，因此在工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐OBE教學(xué)模式的構(gòu)建有利于學(xué)生畢業(yè)所需相關(guān)能力的培養(yǎng)，及學(xué)生相關(guān)畢業(yè)要求的達(dá)成。

一 傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)主要以教師為中心，以教師的安排為主導(dǎo)，學(xué)生被動(dòng)執(zhí)行，教學(xué)效果差。機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐OBE教學(xué)理念是以學(xué)生為中心，以學(xué)生通過機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐提升相關(guān)能力、真正的掌握知識(shí)及達(dá)到畢業(yè)相關(guān)要求為目的，二者對(duì)比見表1。

表1 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐傳統(tǒng)教學(xué)和OBE教學(xué)模式的對(duì)比

二 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐OBE教學(xué)模式的構(gòu)建

根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐的特點(diǎn)及對(duì)應(yīng)學(xué)生的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)要求，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐OBE教學(xué)模式的構(gòu)建。根據(jù)OBE教學(xué)以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，機(jī)械設(shè)計(jì)課程OBE教學(xué)模式可分為四個(gè)環(huán)節(jié)，即為什么學(xué)、學(xué)什么、如何學(xué)及學(xué)會(huì)了多少。機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐OBE教學(xué)模式的框架圖見圖1。

（一） 為什么學(xué)

在機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐正式開始之前，由指導(dǎo)教師組織學(xué)生進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐專題講座，讓學(xué)生了解機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐的意義，并通過減速器應(yīng)用案例及減速器實(shí)物觀察，讓學(xué)生對(duì)實(shí)踐的對(duì)象有大致的了解，并對(duì)減速器的作用、功能及設(shè)計(jì)的目的有明確的認(rèn)識(shí)，使每個(gè)學(xué)生心里都能夠清楚為什么要進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐。

（二） 學(xué)什么

通過減速器實(shí)物觀察及減速器實(shí)物拆解讓學(xué)生了解減速器的結(jié)構(gòu)零件分類，哪些零件為標(biāo)準(zhǔn)件、哪些零件為常用件、哪些零件為一般類零件哪些零件需要測(cè)量、哪些零件需要設(shè)計(jì)、哪些零件需要選擇、哪些零件需要校核、哪些零件需要潤(rùn)滑、哪些零件需要密封及個(gè)零件之間的關(guān)系。

通過減速器測(cè)繪了解零部件測(cè)繪的一般步驟和過程，掌握零部件測(cè)繪的原理和方法，確定部件的表達(dá)方案，能用工程圖樣準(zhǔn)確表達(dá)零部件實(shí)體，具有初步的零部件測(cè)繪和工程實(shí)體設(shè)計(jì)表達(dá)能力。能理解零部件相關(guān)制造工藝、安裝與使用等問題，養(yǎng)成良好的職業(yè)素質(zhì)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

通過減速器設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)會(huì)能應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜機(jī)械工程問題，以獲得有效結(jié)論。能夠設(shè)計(jì)針對(duì)復(fù)雜機(jī)械工程問題的解決方案，設(shè)計(jì)滿足特定需求的機(jī)械系統(tǒng)、零部件或制造工藝，并在設(shè)計(jì)開發(fā)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、環(huán)境、健康、安全、法律、文化等因素。能夠針對(duì)復(fù)雜機(jī)械工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對(duì)復(fù)雜機(jī)械工程問題的預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性。能夠基于機(jī)械相關(guān)背景知識(shí)進(jìn)行合理分析，評(píng)價(jià)機(jī)械專業(yè)工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律、文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。對(duì)于復(fù)雜機(jī)械工程問題，具有與業(yè)界同行和社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通與交流的方法和能力，并具備一定的國(guó)際視野，能夠跨文化進(jìn)行交流。

（三） 怎么學(xué)

學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐學(xué)習(xí)過程可分為4各階段，分別為測(cè)繪環(huán)節(jié)、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、答辯階環(huán)節(jié)及識(shí)擴(kuò)展環(huán)節(jié)。

1）測(cè)繪環(huán)節(jié)

在減速器測(cè)繪之前先將學(xué)生分組，然后每組學(xué)生相互之間合作進(jìn)行測(cè)繪，這樣可以使學(xué)生之間相互交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短，互相進(jìn)步，培養(yǎng)學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，并且在測(cè)繪期間學(xué)生對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題開展討論，由組長(zhǎng)記錄，作為最終考核的一部分。

2）設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

設(shè)計(jì)階段也是先將學(xué)生分組，可沿用測(cè)繪環(huán)節(jié)的分組，雖然每個(gè)學(xué)生數(shù)據(jù)不同，但設(shè)計(jì)的過程大致相同，所以在設(shè)計(jì)過程若發(fā)現(xiàn)問題小組內(nèi)可進(jìn)行討論，由組長(zhǎng)記錄討論次數(shù)、內(nèi)容及學(xué)生發(fā)言次數(shù)，作為最終考核的一部分，若小組內(nèi)無法解決，可以小組間相互交流或由指導(dǎo)教師解決。這樣學(xué)生之間既能相互學(xué)習(xí)得到鍛煉，又能避免學(xué)生過分依賴指導(dǎo)教師而使知識(shí)掌握及能力培養(yǎng)方面不能得到有效提高。

3）答辯環(huán)節(jié)

在正式答辯之前先由每個(gè)小組的組長(zhǎng)組織學(xué)生進(jìn)行小組答辯，有學(xué)生之間相互打分作為最終答辯成績(jī)的一部分，并由組長(zhǎng)記錄下每個(gè)學(xué)生不會(huì)的或理解困難之處，然后相互學(xué)習(xí)盡量解決難題。再由指導(dǎo)教師組織學(xué)生正式答辯，先讓學(xué)生自己講解設(shè)計(jì)大致過程，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐過程學(xué)到的知識(shí)，并根據(jù)小組答辯記錄及平時(shí)檢查學(xué)生過程中所發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題，教師擬定每個(gè)學(xué)生的答辯內(nèi)容，然后以實(shí)物為參照，以邊答辯邊講解的方式讓學(xué)生對(duì)自己在設(shè)計(jì)過程中存在的問題真正的理解，以學(xué)生畢業(yè)所需能力培養(yǎng)為主要目的。

4）知識(shí)擴(kuò)展環(huán)節(jié)

在機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐完成答辯環(huán)節(jié)后，指導(dǎo)教師預(yù)留出一段時(shí)間，有每個(gè)小組針對(duì)直齒輪減速器、斜齒輪減速器、錐齒輪減速器、蝸輪蝸桿減速器及彼此之間相互組合的減速器中不同于自己設(shè)計(jì)的其他幾種類型進(jìn)行討論，分析自己設(shè)計(jì)的減速器與其他集中有何異同，然后由指導(dǎo)教師講解其他類型減速器的優(yōu)缺點(diǎn)及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題，目的是盡量使學(xué)生通過機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐的過程學(xué)到更多的知識(shí)。

表2 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)分值表

（四） 學(xué)到了多少

為使學(xué)生滿足畢業(yè)要求所具備的能力，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐主要從多元、多角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括測(cè)繪、圖紙、說明書、平時(shí)檢查、中期檢查、答辯、討論分值等，每項(xiàng)所占比例如表2所示。

三 結(jié)論

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的特點(diǎn)和對(duì)工程人才的要求，改變傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的不足，以學(xué)生畢業(yè)要求為依據(jù)，以提升學(xué)生相關(guān)能力為目標(biāo)，以學(xué)生為什么學(xué)、學(xué)什么、怎么學(xué)及學(xué)到了多少為主線，構(gòu)建了機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐OBE教學(xué)模式。以機(jī)械16-1班機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)為研究對(duì)象進(jìn)行了機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐OBE教學(xué)模式的實(shí)踐教學(xué)，通過最后畢業(yè)達(dá)成分析表明，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)過OBE教學(xué)模式改革后滿足畢業(yè)達(dá)成度要求，并可根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行相關(guān)的持續(xù)改進(jìn)，本研究可為其他相關(guān)研究提供參考。