工程認(rèn)證背景下機(jī)械制造類課程教學(xué)模式改革探討
——以機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程為例

鄭州輕工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 何文斌 都金光 馬 軍 段留洋

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)是高等學(xué)校機(jī)械類專業(yè)必修的一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過(guò)學(xué)習(xí)該課程，學(xué)生能初步掌握金屬切削和機(jī)械制造工藝的基本理論以及機(jī)床、刀具和夾具的基本知識(shí)，具備分析和解決機(jī)械制造過(guò)程中復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。但機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的知識(shí)覆蓋面廣，內(nèi)容龐雜，綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)，傳統(tǒng)線下教學(xué)方式教學(xué)手段過(guò)于單一，教師占據(jù)課堂主體地位，學(xué)生只能被動(dòng)地接受知識(shí)，學(xué)習(xí)缺乏主動(dòng)性，創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)難以落實(shí)。

工程認(rèn)證教育中，強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心”的育人理念，那么該課程就需要從教學(xué)方法、課程知識(shí)體系設(shè)置、考核體系評(píng)價(jià)以及學(xué)生學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行改進(jìn)。河南工業(yè)大學(xué)張中偉等依照工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念，分析了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，并針對(duì)問(wèn)題提出了利用現(xiàn)代信息技術(shù)開發(fā)學(xué)習(xí)平臺(tái)和習(xí)題庫(kù)，利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)秀資源對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，利用項(xiàng)目教學(xué)法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性等改革措施，參與改革試點(diǎn)的學(xué)生對(duì)課程教學(xué)方式和考核方式的認(rèn)可率高，并認(rèn)為課程的改革能夠提升學(xué)習(xí)的自主性和積極性。華北水利水電大學(xué)張?zhí)嫉雀鶕?jù)自身多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱進(jìn)行了精煉，并在教學(xué)活動(dòng)中引入情景引導(dǎo)、項(xiàng)目教學(xué)等多樣化的教學(xué)方式，制定培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，所有改革的實(shí)施均圍繞教學(xué)目標(biāo)及學(xué)生畢業(yè)指標(biāo)的達(dá)成而進(jìn)行。重慶大學(xué)李聰波教授借鑒麻省理工學(xué)院（MIT）新工科人才理念，針對(duì)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程存在的問(wèn)題構(gòu)建了融理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)于一體的課程體系，探索了以學(xué)生為中心的教學(xué)方式，并完善了課程考核和評(píng)價(jià)體系，旨在培養(yǎng)具有工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)機(jī)械類人才。安徽工業(yè)大學(xué)汪永明等對(duì)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)實(shí)施改革，對(duì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容以及方式進(jìn)行了全面調(diào)整，引入小組協(xié)作模式，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和三維建模技術(shù)優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，并實(shí)施基于貢獻(xiàn)度的學(xué)生分組協(xié)作成績(jī)?cè)u(píng)定方法，在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中取得了較好的效果。

本文以機(jī)械制造類專業(yè)課程機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)為例，探討了所在學(xué)校和學(xué)院在工程認(rèn)證背景下針對(duì)該課程在能力目標(biāo)設(shè)定、教學(xué)方法與教學(xué)設(shè)計(jì)、課程考核和評(píng)價(jià)方法以及實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面的一些改革方法，并提出了一些看法。

一、課程的能力目標(biāo)設(shè)定

根據(jù)工程認(rèn)證指南，專業(yè)指定的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)有明確的畢業(yè)要求，畢業(yè)要求應(yīng)能支撐培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，而最后的畢業(yè)要求達(dá)成要落腳在課程上，因此課程目標(biāo)的設(shè)定要與相對(duì)應(yīng)的畢業(yè)要求相支撐，能有效達(dá)成其對(duì)應(yīng)的指標(biāo)點(diǎn)。根據(jù)我校機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的知識(shí)體系，在制定本課程的課程目標(biāo)時(shí)充分考慮學(xué)生的能力培養(yǎng)要求，制定了如下課程目標(biāo)。

1.掌握機(jī)械制造工藝過(guò)程的基本概念、生產(chǎn)類型及其工藝特征，熟悉機(jī)械產(chǎn)品的生命周期和基本構(gòu)成，以及工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，從而能夠理解機(jī)械制造工藝過(guò)程中涉及的工程管理與經(jīng)濟(jì)決策問(wèn)題，有意識(shí)地將工程管理原理與經(jīng)濟(jì)決策方法應(yīng)用于多學(xué)科環(huán)境。

2.掌握金屬切削過(guò)程的機(jī)床、刀具和金屬切削過(guò)程及控制的基礎(chǔ)知識(shí)，能夠合理選用常用的機(jī)械加工方法及所用的機(jī)床、刀具及切削條件，從而初步掌握機(jī)械制造工程原理與技術(shù)等專業(yè)知識(shí)，并能夠?qū)⑵溆糜跈C(jī)械制造工藝流程等的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)與優(yōu)化，初步獲得解決機(jī)械制造工藝流程中復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

3.掌握機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，了解并熟悉典型夾具結(jié)構(gòu)；掌握夾具定位誤差計(jì)算，進(jìn)而設(shè)計(jì)滿足特定需求的零部件、制造工藝；能運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程基本原理，分析和驗(yàn)證相關(guān)的夾具設(shè)計(jì)方案的合理性，以獲得有效結(jié)論，從而形成初步設(shè)計(jì)中等復(fù)雜零件的專用機(jī)床夾具的能力。

4.掌握機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、工藝路線的擬定和工序尺寸及公差的確定方法，能夠分析影響機(jī)械加工精度的因素以及對(duì)加工誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，能夠基于特定條件進(jìn)行建模、設(shè)計(jì)或工藝計(jì)算，設(shè)計(jì)滿足特定需求的零部件、設(shè)備或制造工藝。

根據(jù)工程認(rèn)證理念，筆者所在團(tuán)隊(duì)對(duì)與本課程對(duì)應(yīng)緊密的12條畢業(yè)要求中的1、2、3和11大條進(jìn)行分解后，得到了課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系矩陣（如表1所示）。為了便于后續(xù)課程目標(biāo)達(dá)成和畢業(yè)要求達(dá)成的計(jì)算和評(píng)價(jià)，將課程目標(biāo)與畢業(yè)要求設(shè)置成了一對(duì)一的關(guān)系。

表1 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系矩陣

為了加強(qiáng)學(xué)生的時(shí)間管理能力，該課程同時(shí)列有三個(gè)課程實(shí)驗(yàn)（共6學(xué)時(shí)），每個(gè)實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容對(duì)應(yīng)相應(yīng)的課程目標(biāo)，如表2所示。

表2 課程目標(biāo)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)關(guān)系矩陣

二、教學(xué)方法與教學(xué)設(shè)計(jì)

本課程以課堂講授為主，以啟發(fā)式、討論式教學(xué)促進(jìn)學(xué)生積極思考，培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，同時(shí)本課程為校級(jí)精品在線開放課程，可以提供較靈活的自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，提高學(xué)生課下自學(xué)能力。對(duì)于重點(diǎn)知識(shí)可以采用在線開放課程結(jié)合案例法、討論式教學(xué)方法等，通過(guò)典型工程實(shí)踐實(shí)例結(jié)合機(jī)械加工生產(chǎn)實(shí)際詳細(xì)講解。通過(guò)重視課堂例題的講解，使學(xué)生進(jìn)一步加強(qiáng)在實(shí)際問(wèn)題中對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用能力，進(jìn)而通過(guò)作業(yè)或測(cè)驗(yàn)的形式讓學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行夾具實(shí)例的定位夾緊問(wèn)題及加工誤差等問(wèn)題的探究，提高學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)分析實(shí)際問(wèn)題的能力。課程組織實(shí)施過(guò)程可以參照下圖所示進(jìn)行，首先根據(jù)課程目標(biāo)及能力要求確定具體的教學(xué)講授內(nèi)容，梳理各教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)系，然后制定教學(xué)環(huán)節(jié)和方法，最后進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況通過(guò)課堂測(cè)驗(yàn)、提問(wèn)、討論等方式檢驗(yàn)教學(xué)效果及學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，根據(jù)結(jié)果課后進(jìn)行反思并持續(xù)改進(jìn)，從而形成閉環(huán)控制，進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量。

課程組織實(shí)施過(guò)程

為了更好地提高課程教學(xué)質(zhì)量，還可以考慮從以下方面進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。

1.積極推進(jìn)項(xiàng)目化教學(xué)。根據(jù)課程教學(xué)大綱要求掌握的內(nèi)容，考慮設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用背景的工程項(xiàng)目。通過(guò)圍繞項(xiàng)目目標(biāo)制定模塊化教學(xué)單元，構(gòu)建以項(xiàng)目帶動(dòng)教學(xué)的模塊化課程體系。

2.虛實(shí)結(jié)合，情境引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。根據(jù)課程的整體設(shè)計(jì)與內(nèi)容，在課程中與實(shí)踐結(jié)合的重要環(huán)節(jié)，考慮借助學(xué)校的相關(guān)實(shí)訓(xùn)車間、工程技術(shù)中心與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生身臨其境，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察、認(rèn)真思考，增強(qiáng)學(xué)生理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的意識(shí)。

3.線上線下混合教學(xué)。根據(jù)線上教學(xué)和線下教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，合理分配課程知識(shí)的教學(xué)方式，逐步建立完善的線上線下教學(xué)資源并合理優(yōu)化配置資源。學(xué)生在課前、課后利用學(xué)校專有線上SPOC課程進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并進(jìn)行線上單元測(cè)試及檢驗(yàn)，學(xué)生和教師在線交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)并參與答疑討論，滿足學(xué)生不受時(shí)間和空間限制的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。

三、課程考核與評(píng)價(jià)方法

（一）學(xué)生考核方式改革

在工程認(rèn)證背景下，為了更好地評(píng)價(jià)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果和基本能力，對(duì)學(xué)生的考核過(guò)程與評(píng)價(jià)方式進(jìn)行合理改進(jìn)，更加注重學(xué)生的形成性和過(guò)程性評(píng)價(jià)。根據(jù)本課程實(shí)際，為了更好地實(shí)施過(guò)程性評(píng)價(jià)，課程的考核方式如表3所示，平時(shí)考核和實(shí)驗(yàn)成績(jī)占比達(dá)到40%，期末考試成績(jī)占比60%。

表3 課程目標(biāo)考核與評(píng)價(jià)方式

在平時(shí)考核中，平時(shí)作業(yè)可以考慮從下面幾方面開展：課后作業(yè)、課堂測(cè)驗(yàn)、課堂提問(wèn)、討論等共占20%，任課教師參照學(xué)生的上述實(shí)際表現(xiàn)，根據(jù)考核的課程目標(biāo)進(jìn)行合理性評(píng)價(jià)，給出評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)或評(píng)價(jià)等級(jí)。在線周測(cè)主要考慮到該課程是在線開放建設(shè)課程項(xiàng)目，因此學(xué)生采用線上線下相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生可以利用在線開放課程資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)后需要在線進(jìn)行單元測(cè)試，測(cè)試結(jié)果和成績(jī)直接存儲(chǔ)在系統(tǒng)，任課教師可以從系統(tǒng)直接導(dǎo)出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

在占比60%的期末考核中，近期可以考慮將在線開放課程線上考試部分納入考核評(píng)價(jià)范圍，占比10%，這部分主要考核課程要求掌握的基礎(chǔ)知識(shí)。線下考試部分（占比50%）突出能力考核，學(xué)生需要綜合所學(xué)知識(shí)解決與實(shí)際相結(jié)合的緊密問(wèn)題。

（二）課程評(píng)價(jià)方式改革

課程評(píng)價(jià)是學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)的重要方面，也是對(duì)課程教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)起重要作用的重要步驟。以前的課程評(píng)價(jià)以學(xué)生評(píng)教為主，主要評(píng)價(jià)教師對(duì)該課程教授的優(yōu)劣，然而新的評(píng)價(jià)機(jī)制主要是面向?qū)W生學(xué)到什么，學(xué)習(xí)的效果如何，從“評(píng)教”轉(zhuǎn)向“評(píng)學(xué)”。根據(jù)這一需求，本課程的課程評(píng)價(jià)主要分為兩個(gè)方面。

1.教師評(píng)價(jià)

學(xué)生課程學(xué)習(xí)和考核結(jié)束后，教師需要收集按課程目標(biāo)評(píng)價(jià)的學(xué)生過(guò)程學(xué)習(xí)和考核數(shù)據(jù)（例如課后作業(yè)、課堂測(cè)驗(yàn)、課堂提問(wèn)討論、實(shí)驗(yàn)、線上和線下考試等）并進(jìn)行整理，填寫《工程認(rèn)證課程考核分析報(bào)告》。該分析報(bào)告主要包含針對(duì)該課程的所有課程目標(biāo)進(jìn)行考核和評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)來(lái)源、觀測(cè)點(diǎn)、學(xué)生的評(píng)價(jià)結(jié)果，分析學(xué)生的考核結(jié)果對(duì)于課程目標(biāo)的達(dá)成情況，總結(jié)分析薄弱環(huán)節(jié)，查擺問(wèn)題，提出改進(jìn)意見和建議，特別是要針對(duì)達(dá)成度最低的課程目標(biāo)給出原因分析并提出下一步的改進(jìn)措施，以便后續(xù)對(duì)課程教學(xué)環(huán)節(jié)的持續(xù)改進(jìn)。同時(shí)，教師要對(duì)學(xué)生的課程目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行個(gè)性化統(tǒng)計(jì)分析，找出每個(gè)課程目標(biāo)達(dá)成情況最差的學(xué)生，并對(duì)其進(jìn)行原因分析。

2.學(xué)生自我評(píng)價(jià)

課程結(jié)束后，為了更加客觀地了解學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)情況等，可以通過(guò)學(xué)習(xí)通中的問(wèn)卷星設(shè)置調(diào)查問(wèn)卷，讓學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)實(shí)際對(duì)本課程的課程目標(biāo)和畢業(yè)要求的了解和達(dá)成情況進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。從平時(shí)作業(yè)情況、教學(xué)方式、考核方式、課程整體學(xué)習(xí)效果、本課程的學(xué)習(xí)難點(diǎn)以及對(duì)本課程的建議等方面進(jìn)行調(diào)查和自我評(píng)價(jià)，以此全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和效果，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行綜合性分析。

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程是機(jī)械制造類專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程的專業(yè)性很強(qiáng)，與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合非常緊密。在工程認(rèn)證的背景下，要以“以學(xué)生為中心”的核心理念為出發(fā)點(diǎn)，努力扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)的“教師教，學(xué)生聽”的“填鴨式”教學(xué)模式，要在教學(xué)內(nèi)容梳理、教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)過(guò)程、課程考核和評(píng)價(jià)方式等方面進(jìn)行改革工作，突出對(duì)學(xué)生的能力要求，重視對(duì)學(xué)生的過(guò)程性評(píng)價(jià)。有條件的可以建立完善的線上線下教學(xué)資源，綜合運(yùn)用現(xiàn)代信息化教育技術(shù)與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相結(jié)合，協(xié)同采用多種教學(xué)方法，結(jié)合相關(guān)的實(shí)踐教學(xué)資源和平臺(tái)，從而提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、工程實(shí)踐能力和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。