高職“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”在線開放課程建設(shè)研究與實(shí)踐
——以唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例

孫艷敏，趙紅美，陳軼輝

（唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063299）

0 引言

在先進(jìn)裝備制造產(chǎn)業(yè)背景下，為全面落實(shí)“三教”改革，打造高質(zhì)量專業(yè)課程是一項(xiàng)重要任務(wù)。“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”是高職機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是從事機(jī)械行業(yè)一線工作人員所必須掌握的一門專業(yè)課程，所面向的學(xué)生范圍廣、人數(shù)多，應(yīng)將此門課程建設(shè)成為機(jī)械專業(yè)學(xué)生、企業(yè)員工和社會(huì)學(xué)習(xí)共享的開放資源。筆者通過深入企業(yè)、社區(qū)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)企業(yè)員工對(duì)機(jī)械零部件的基礎(chǔ)知識(shí)和日常維護(hù)維修方法需求量大，社會(huì)學(xué)習(xí)者對(duì)機(jī)械原理部分的知識(shí)非常感興趣。筆者通過智慧職教平臺(tái)進(jìn)行了“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”相關(guān)課程線上開設(shè)情況的數(shù)據(jù)分析，從開設(shè)門數(shù)、學(xué)習(xí)者數(shù)量、資源結(jié)構(gòu)進(jìn)行了梳理。付興娥負(fù)責(zé)的“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程內(nèi)容布局按照傳統(tǒng)的章節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，累計(jì)線上學(xué)習(xí)1 594人。李敏負(fù)責(zé)的“機(jī)械設(shè)計(jì)與應(yīng)用”課程以機(jī)械類典型機(jī)器和零部件為教學(xué)實(shí)施載體，以機(jī)械分析設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)為設(shè)計(jì)主線，以情景任務(wù)式進(jìn)行內(nèi)容布局，累計(jì)線上學(xué)習(xí)1 155人。王春玲負(fù)責(zé)的“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)”課程通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)的形式，將“材料力學(xué)”中材料各種力學(xué)性能的測(cè)定方法進(jìn)行實(shí)訓(xùn)；對(duì)“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”中各種機(jī)構(gòu)、機(jī)械零件結(jié)構(gòu)分析和測(cè)量實(shí)訓(xùn)以及機(jī)械設(shè)計(jì)課程進(jìn)行了規(guī)整，累計(jì)線上學(xué)習(xí)316人。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有的課程結(jié)構(gòu)形式雖然與章節(jié)式略有不同，但在普適性、創(chuàng)新性上有提升空間。筆者為了使此門課程能夠?yàn)閺V大在校生、企業(yè)員工和社會(huì)愛好者提供普適的學(xué)習(xí)交流平臺(tái)，踐行基于成果導(dǎo)向的課程建設(shè)理念，開展了“基礎(chǔ)學(xué)習(xí)模塊+綜合實(shí)踐模塊+創(chuàng)新拓展模塊”三級(jí)進(jìn)階式、模塊化在線開放課程建設(shè)研究[1]。

1 以服務(wù)為宗旨，開拓設(shè)計(jì)思路

測(cè)試采用隨機(jī)整群抽樣方法，選取張家口市某高校大一至大三本科生作為調(diào)查對(duì)象，隨機(jī)抽取二級(jí)學(xué)院，向分布在不同學(xué)院的所抽班級(jí)全體學(xué)生發(fā)放自制量表130份?；厥蘸?，檢查所有回收樣本的有效性，將被試者基本信息不完整、作答不完整題量超過20%及作答數(shù)據(jù)不規(guī)范的樣本剔除。最終得到有效樣本數(shù)量為121份，有效率為93.1%。研究對(duì)象基本情況詳見表1。

1.1 以學(xué)員認(rèn)知為主線設(shè)計(jì)模塊

本課程主要面向高職機(jī)械專業(yè)學(xué)生、企業(yè)員工、社會(huì)學(xué)習(xí)者等三大類學(xué)習(xí)者，遵循“由簡入難、由單一到綜合、由基礎(chǔ)到創(chuàng)新、由理論到實(shí)踐”的設(shè)計(jì)原則，精心設(shè)計(jì)課程內(nèi)容模塊，開發(fā)一門適合所有學(xué)習(xí)者“口味”的在線開放課程。面向有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)員工，更多的是需要補(bǔ)充一些基礎(chǔ)知識(shí)，因此設(shè)計(jì)了“基礎(chǔ)學(xué)習(xí)模塊”。對(duì)于在校的高職機(jī)械專業(yè)學(xué)生，除了需要基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)，還需要進(jìn)行綜合實(shí)踐鍛煉，提高創(chuàng)新能力，因此增設(shè)了“綜合實(shí)踐模塊、創(chuàng)新拓展模塊”。而針對(duì)參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的學(xué)生，開發(fā)了“課賽融合模塊”。面向社會(huì)學(xué)習(xí)者和跨專業(yè)學(xué)習(xí)人群，除了針對(duì)知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)設(shè)計(jì)的微課、視頻、動(dòng)畫輔助學(xué)習(xí)以外，在“創(chuàng)新拓展模塊”中增加3D打印作品的“DIY”設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，增加學(xué)習(xí)趣味性。

1.2 以實(shí)際設(shè)備為載體整合內(nèi)容

筆者為了能夠?qū)⒊橄蟮臋C(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)理論知識(shí)形象化，突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)，加強(qiáng)不同內(nèi)容之間的聯(lián)系，選取合適的實(shí)際設(shè)備載體將課程內(nèi)容串聯(lián)在一起，消除內(nèi)容“孤島”；盡量選擇常見的、綜合性較強(qiáng)的實(shí)際設(shè)備為載體，但也不是一成不變的，可以隨著社會(huì)和企業(yè)需求不斷地更新，比如，在介紹“曲柄搖桿機(jī)構(gòu)”時(shí)，可以將載體由以前常用的縫紉機(jī)變換為飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)。為便于學(xué)習(xí)、易于接受，筆者將課程內(nèi)容顆?；?，分解為知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)，從而形成以實(shí)際設(shè)備為載體的知識(shí)樹和技能樹，有效地在學(xué)習(xí)者大腦中形成具有連貫性、具象化的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

1.3 以加工產(chǎn)品為途徑檢驗(yàn)效果

及時(shí)應(yīng)用學(xué)習(xí)的知識(shí)和技能，應(yīng)是每位學(xué)習(xí)者最大的訴求。本課程采用了以機(jī)械產(chǎn)品為主線設(shè)計(jì)拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容，要求學(xué)習(xí)者根據(jù)自身掌握知識(shí)和技能，在不同課程模塊運(yùn)用三維實(shí)體設(shè)計(jì)或3D打印技術(shù)軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、造型或3D打印，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)知識(shí)和技能的成果輸出。“基礎(chǔ)學(xué)習(xí)模塊”的作品以簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，主要以慣性篩等日常所見產(chǎn)品為主?！熬C合實(shí)踐模塊”的作品主要以減速器等綜合零部件為主，通過設(shè)計(jì)最后完成產(chǎn)品的三維造型?！皠?chuàng)新拓展模塊”的作品，以機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)、造型及3D打印?！罢n賽融合模塊”的作品，主要是結(jié)合歷屆大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽賽項(xiàng)要求，設(shè)計(jì)相關(guān)作品并進(jìn)行三維造型、3D打印及精度檢驗(yàn)。

1.4 以工匠精神為靈魂貫穿始終

每一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的背后，都飽含者設(shè)計(jì)者的點(diǎn)滴汗水，追求卓越、精益求精的工作精神始終是每一位為之奮斗的人的座右銘。如何將“工匠精神”基本內(nèi)涵中的敬業(yè)、精益、專注、創(chuàng)新等內(nèi)容滲入到教學(xué)內(nèi)容的顆粒化資源中[2]，最有效的方法是運(yùn)用優(yōu)秀案例導(dǎo)入法融入到微課里，通過線上學(xué)習(xí)將“工匠精神”滲透到每一位學(xué)習(xí)者的內(nèi)心深處。

2 以規(guī)則為遵循，創(chuàng)新課程結(jié)構(gòu)

以產(chǎn)品為主線，以成果為導(dǎo)向，以學(xué)有所獲為目標(biāo)，根據(jù)不同層次的學(xué)習(xí)者的認(rèn)知規(guī)律和需求，設(shè)計(jì)了“基礎(chǔ)學(xué)習(xí)模塊+綜合實(shí)踐模塊+創(chuàng)新拓展模塊”三級(jí)進(jìn)階式、模塊化在線開放課程結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 三級(jí)進(jìn)階式、模塊化在線開放課程結(jié)構(gòu)

2.1 基礎(chǔ)學(xué)習(xí)模塊——認(rèn)知

此模塊主要掌握機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)最根本的知識(shí)和技能，屬于“入門級(jí)”階段。為了服務(wù)志在參加“專接本”考試的學(xué)生，此模塊在對(duì)應(yīng)知識(shí)節(jié)點(diǎn)設(shè)置“專接本輔導(dǎo)專題版塊”，根據(jù)考試大綱，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的精細(xì)化梳理，并設(shè)置針對(duì)性的練習(xí)題，為參加專接本考試的學(xué)生提供訂制化在線學(xué)習(xí)平臺(tái)。

此模塊主要以認(rèn)知機(jī)械原理和機(jī)械零件為主，通過選取典型機(jī)械產(chǎn)品為教學(xué)載體，將基本的機(jī)械原理進(jìn)行串聯(lián)教學(xué)，讓學(xué)習(xí)者掌握基本原理的應(yīng)用及設(shè)計(jì)方法、主要構(gòu)成部件的選擇及設(shè)計(jì)，為整機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。在知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)呈現(xiàn)方式上，此模塊采用了“視頻講解、課件展示、知識(shí)鏈接、動(dòng)畫學(xué)習(xí)、在線測(cè)試、動(dòng)手實(shí)踐、互動(dòng)答疑”等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了“抽象知識(shí)具象化、枯燥學(xué)習(xí)趣味化”寓教于樂的教學(xué)理念，達(dá)到學(xué)以致用、學(xué)用貫通、隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)的目的，適合高職學(xué)生的學(xué)情，易于學(xué)生掌握。

2.2 綜合實(shí)踐模塊——應(yīng)用

此模塊主要以減速器等綜合部件為設(shè)計(jì)載體，對(duì)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合實(shí)踐的環(huán)節(jié)，屬于“提升級(jí)”階段。此模塊包括3個(gè)環(huán)節(jié)：一是分析客戶需求，初步確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案；二是根據(jù)初步確定的設(shè)計(jì)方向，按照設(shè)計(jì)步驟和流程進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，形成設(shè)計(jì)說明書；三是運(yùn)用諸如Solidworks任何一款三維軟件對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行零件造型和產(chǎn)品裝配，輸出零件圖。此模塊為了引導(dǎo)學(xué)習(xí)者能夠正確地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提供了多套設(shè)計(jì)方案、不同類型減速器拆裝動(dòng)畫、方案評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等資源。

2.3 創(chuàng)新拓展模塊——?jiǎng)?chuàng)新

此模塊是針對(duì)創(chuàng)新能力提升進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練的專屬模塊，是在基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、綜合實(shí)踐的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，屬于“強(qiáng)化級(jí)”階段。此模塊以機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)主線，將歷年的全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽真題及案例進(jìn)行在線展示及解析，通過“根據(jù)客戶需求進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)、將產(chǎn)品進(jìn)行三維造型、運(yùn)用3D打印技術(shù)進(jìn)行打印輸出”3個(gè)階段進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)，輸出設(shè)計(jì)成果，通過在線學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新拓展能力。

3 實(shí)施多樣化教學(xué)模式

新時(shí)代高職教育更關(guān)注質(zhì)量提升，如何提升課堂教學(xué)的有效性是一項(xiàng)重要課題[3]，針對(duì)不同類型的學(xué)習(xí)者，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”設(shè)計(jì)適切的教學(xué)模式，提高教學(xué)效果。

本在線開發(fā)課程面對(duì)在校學(xué)習(xí)者，以機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)為主線，采用“智慧職教MOOC學(xué)院+校內(nèi)教學(xué)云平臺(tái)”線上教學(xué)與智慧教室環(huán)境下的線下面授相結(jié)合，“課前自主預(yù)習(xí)+ 課中探究學(xué)習(xí)+ 課后線上復(fù)習(xí)”的線上線下混合式教學(xué)，圍繞重點(diǎn)內(nèi)容，落實(shí)“三教”改革，采用案例教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法等教學(xué)方法，通過小組協(xié)作、小組討論展開學(xué)習(xí)，推動(dòng)學(xué)生自行尋找解決方案，盡力培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主設(shè)計(jì)的意識(shí)，用學(xué)習(xí)成果來評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果，激發(fā)課堂活力，提高教學(xué)效果。

面向企業(yè)員工和社會(huì)學(xué)習(xí)者，依托智慧職教MOOC學(xué)院平臺(tái)，采用線上教學(xué)為主，學(xué)習(xí)者利用自己的業(yè)余時(shí)間在手機(jī)客戶端“云課堂—智慧職教”app學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程資源，在“討論區(qū)”進(jìn)行線上提問，課程團(tuán)隊(duì)教師線上答復(fù)，其他學(xué)習(xí)者可以參與在線討論互動(dòng)，形成生生、師生互動(dòng)學(xué)習(xí)提高的場面，通過雙向互動(dòng)達(dá)成教學(xué)效果[4-5]。

4 結(jié)論

“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”在線開放課程建設(shè)充分考慮高職機(jī)械類和跨專業(yè)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)以及備考備賽等多方面需求，考慮企業(yè)員工和社會(huì)學(xué)習(xí)者不同的學(xué)習(xí)訴求，注重智能制造產(chǎn)業(yè)需求，重視“工匠精神”思政元素的融入，設(shè)計(jì)了“樂學(xué)易學(xué)、循序漸進(jìn)”的“基礎(chǔ)學(xué)習(xí)模塊+綜合實(shí)踐模塊+創(chuàng)新拓展模塊”三級(jí)進(jìn)階式、模塊化課程結(jié)構(gòu)，教學(xué)內(nèi)容的組織注重了基礎(chǔ)性、綜合性、創(chuàng)新性并重，教學(xué)成效體現(xiàn)了產(chǎn)品輸出的“成果導(dǎo)向”設(shè)計(jì)理念，值得實(shí)踐與推廣。