以學(xué)生為中心的“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程項(xiàng)目制教學(xué)改革與實(shí)踐

劉平平，李剛俊，文 廣，左芳君

(成都工業(yè)學(xué)院 a. 智能制造學(xué)院；b. 宜賓校區(qū)，成都 611730)

課程是人才培養(yǎng)的核心要素，課程質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)質(zhì)量?！督逃筷P(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見教高〔2019〕8號(hào)》強(qiáng)調(diào)了深化教學(xué)改革要以課程建設(shè)為落腳點(diǎn)。本文作者所在高校始終踐行“根植地方、魂在應(yīng)用、產(chǎn)教融合、協(xié)同育人”的辦學(xué)思路，不斷推進(jìn)國(guó)家級(jí)一流專業(yè)的建設(shè)，將建設(shè)重點(diǎn)落在課程改革上，以“新工科”的創(chuàng)新課程為要求[1]，以“金課”為標(biāo)準(zhǔn)，致力于打造精品課程，持續(xù)推進(jìn)課程改革。

“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程是機(jī)械及近機(jī)類專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課，主要研究一般尺寸和參數(shù)的通用零件的設(shè)計(jì)理論和方法[2]，知識(shí)點(diǎn)多且分散、相對(duì)比較抽象、實(shí)踐性很強(qiáng)。教學(xué)中普遍存在學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)認(rèn)識(shí)不清、理論與實(shí)際結(jié)合困難的問題。知識(shí)點(diǎn)過于零散，使整個(gè)知識(shí)系統(tǒng)割裂，長(zhǎng)期以來處于理論無法落地的狀態(tài)，造成學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)積極性，對(duì)專業(yè)興趣不大、缺乏專業(yè)認(rèn)同感[3]。另外，“一考定論”的考核方式限制了學(xué)生個(gè)性化和綜合素質(zhì)的發(fā)展，不利于激發(fā)創(chuàng)新能力，不利于對(duì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)[4]。在當(dāng)前產(chǎn)教融合教育改革趨勢(shì)下，現(xiàn)有的教學(xué)方式無法支撐應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)和應(yīng)用型高校的建設(shè)與發(fā)展[5-6]。迫切需要改“教師主導(dǎo)型”課堂為“學(xué)生主體型”課堂，即以學(xué)生為中心，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性、允許個(gè)性化、鼓勵(lì)自主學(xué)習(xí)。

2019年起，本課程面向行業(yè)、企業(yè)的實(shí)際崗位需求，以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，以工程教育專業(yè)認(rèn)證為方向，設(shè)計(jì)課程目標(biāo)；聯(lián)合企、事業(yè)單位從課程內(nèi)容、教法與組織、考核方式等多個(gè)層面開展課程改革，重點(diǎn)推進(jìn)以學(xué)生為中心的項(xiàng)目引導(dǎo)式教學(xué)，具有鮮明的應(yīng)用型特色。

1 課程目標(biāo)設(shè)計(jì)

課程目標(biāo)1：掌握一般機(jī)械中通用零件的工作原理、組成、性能特點(diǎn)，并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行工作情況分析。能夠綜合運(yùn)用相關(guān)理論與方法推演和分析工程實(shí)踐中機(jī)械產(chǎn)品通用零部件的設(shè)計(jì)與運(yùn)用的關(guān)鍵問題。

課程目標(biāo)2：了解和掌握有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料，并較為熟練、準(zhǔn)確地運(yùn)用于一般尺寸和常用工作參數(shù)下通用零部件的設(shè)計(jì)。掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的共性知識(shí)和一般設(shè)計(jì)規(guī)律，針對(duì)實(shí)際工況條件及使用特性，根據(jù)機(jī)器設(shè)計(jì)的一般程序進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)及零部件的設(shè)計(jì)與問題分析。

課程目標(biāo)3：掌握通用機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的基本要求、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)方法，初步具有零部件的選用和設(shè)計(jì)的能力。了解機(jī)械工程相關(guān)的社會(huì)、健康、安全、法律、文化及環(huán)境等方面的知識(shí)，關(guān)注和學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的前沿技術(shù)及發(fā)展方向。

2 課程內(nèi)容建設(shè)

根據(jù)應(yīng)用型、技術(shù)型、地方性的人才培養(yǎng)目標(biāo)以及學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)，優(yōu)化課程內(nèi)容，加強(qiáng)課程內(nèi)容與崗位需求的契合度。首先，從整體上分解課程知識(shí)體系，重塑課程內(nèi)容，將課程知識(shí)體系劃分為5個(gè)模塊；其次，將實(shí)際案例嵌入到理論教學(xué)模塊中，實(shí)施以學(xué)生為中心的合作式、參與式和項(xiàng)目制教學(xué)。課程內(nèi)容安排見表1。

表1 課程內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排

本課程所采用的案例來源于教師科研和企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目，與知識(shí)模塊內(nèi)容對(duì)應(yīng)，也是翻轉(zhuǎn)課堂和課堂理論知識(shí)講授的素材。學(xué)科競(jìng)賽和項(xiàng)目任務(wù)貫穿于整門課程，實(shí)行項(xiàng)目制教學(xué)，著重培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的綜合能力。

3 教學(xué)組織實(shí)施

針對(duì)各知識(shí)模塊，分別以知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)定位，課堂教學(xué)中開展“應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”，并與線上共享資源和線下實(shí)踐有機(jī)結(jié)合?；趯?duì)課程教學(xué)內(nèi)容的總體設(shè)計(jì)、組織和對(duì)每一堂課的教學(xué)組織，得到各堂課以及知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系見圖1。對(duì)于應(yīng)用性比較強(qiáng)或較抽象的知識(shí)點(diǎn)，邀請(qǐng)企業(yè)一線工程師、專家進(jìn)入課堂，以真實(shí)案例為背景完成教學(xué)。

目前，昆明市全市總?cè)丝?72.8萬人，其中少數(shù)民族人口127.36萬人，占全市總?cè)丝诘?8.9%，少數(shù)民族流動(dòng)人口40萬，占全市總?cè)丝诘?.9%。呈現(xiàn)成份多、分布廣、居住散，大多以經(jīng)商、打工、招聘、婚姻等流動(dòng)方式出現(xiàn)，他們大多不在城市長(zhǎng)期居住，呈現(xiàn)出無定所、居住分散、流動(dòng)性大、無組織、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)。

圖1 課程組織實(shí)施邏輯關(guān)系

4 教學(xué)方法改革

課程創(chuàng)新教學(xué)方法，首先，課堂教學(xué)中開展以學(xué)生為中心的“應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”；其次，結(jié)合課程知識(shí)點(diǎn)和授課進(jìn)度，以項(xiàng)目為引導(dǎo)，實(shí)施項(xiàng)目制教學(xué)；最后，從課堂教學(xué)和項(xiàng)目制教學(xué)兩方面同時(shí)開展“課程思政”教學(xué)，注重綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

4.1 以學(xué)生為中心的啟發(fā)式、合作式、參與式教學(xué)

課程以學(xué)生為中心，突出培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、自我驅(qū)動(dòng)能力和創(chuàng)新意識(shí)，開展啟發(fā)式、合作式、參與式教學(xué)。第一，教學(xué)過程中，通過工程案例支撐知識(shí)點(diǎn)的講解，以解決問題為出發(fā)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生求知欲。第二，本課程關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的課堂教學(xué)采用“應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”的模式，教學(xué)組織見圖2。

圖2 “應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)組織

教師不再是課堂的主導(dǎo)者，而是作為一個(gè)靈活的課堂教學(xué)組織者，將工程案例引入課堂，通過“應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”、問題伴學(xué)等方式帶動(dòng)教與學(xué)的完美契合。教學(xué)中充分利用現(xiàn)有教學(xué)資源和科研優(yōu)勢(shì)，使知識(shí)點(diǎn)的講授與吸收都飽滿、高效。

4.2 以學(xué)科競(jìng)賽、項(xiàng)目為依托的項(xiàng)目制教學(xué)

“項(xiàng)目制教學(xué)”是以項(xiàng)目為載體，學(xué)生為主體，教師作為組織者、指導(dǎo)者、監(jiān)督者，學(xué)生獨(dú)立或組隊(duì)完成具體項(xiàng)目并進(jìn)行自我評(píng)價(jià)、展示和外界評(píng)價(jià)的一種教學(xué)方法。項(xiàng)目制教學(xué)要求學(xué)生主動(dòng)尋找解決問題方法、學(xué)習(xí)必要的知識(shí)和使用工具，重點(diǎn)在學(xué)習(xí)的過程。該方法實(shí)現(xiàn)了學(xué)生和教師角色的換位，更能調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，發(fā)揮其創(chuàng)造性?！绊?xiàng)目”是鍛煉學(xué)生綜合實(shí)踐能力，體現(xiàn)本課程應(yīng)用型的關(guān)鍵部分。學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中，可不同程度地學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，將知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用到項(xiàng)目中，提高綜合實(shí)踐能力。

4.2.1 項(xiàng)目制教學(xué)思路

本課程以項(xiàng)目引導(dǎo)，實(shí)施分層次的項(xiàng)目制教學(xué)，打破理論無法落地的狀態(tài)，力求系統(tǒng)的、立體式的思維引導(dǎo)。第1層次，以學(xué)科競(jìng)賽主題為背景開展項(xiàng)目制教學(xué)，要求全員參加，同時(shí)，鼓勵(lì)參加學(xué)科競(jìng)賽。第2層次，來源于教師科研或企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目，每期1項(xiàng)，由學(xué)生自愿并通過選拔加入實(shí)際項(xiàng)目組，為對(duì)課程感興趣、有精力的優(yōu)秀學(xué)生提供進(jìn)階平臺(tái)。

項(xiàng)目制教學(xué)的具體實(shí)施流程見圖3。

圖3 項(xiàng)目制教學(xué)流程

項(xiàng)目制教學(xué)的考核采用以答辯為主，答辯表現(xiàn)和設(shè)計(jì)成果按比例分配的方式。團(tuán)隊(duì)撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，并通過答辯的形式展示設(shè)計(jì)成果，每位隊(duì)員都要接受評(píng)委的提問和考查。

2020—2021學(xué)年第1學(xué)期，2018級(jí)機(jī)械電子工程專業(yè)共計(jì)236名同學(xué)參加了本課程的項(xiàng)目制教學(xué)改革，組建學(xué)生團(tuán)隊(duì)50個(gè)，參加答辯團(tuán)隊(duì)50個(gè)。

項(xiàng)目成果的展示和答辯環(huán)節(jié)可充分鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，展示自我，為日后的面試和工作打好基礎(chǔ)，也為同學(xué)們提供了技術(shù)交流和學(xué)習(xí)的平臺(tái)。答辯中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)很強(qiáng)，他們的設(shè)計(jì)成果精彩紛呈，總有驚艷的作品展現(xiàn)出來。他們的設(shè)計(jì)報(bào)告充分體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)本課程性質(zhì)的理解，對(duì)本課程知識(shí)點(diǎn)的消化、吸收和綜合應(yīng)用。

4.3 與翻轉(zhuǎn)課堂和項(xiàng)目制教學(xué)結(jié)合的“課程思政”教學(xué)

在“應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”和項(xiàng)目制教學(xué)的實(shí)施過程中，本課程將思政育人元素自然、無痕地嵌入教學(xué)過程中，見圖4。做到思政點(diǎn)、知識(shí)點(diǎn)、能力點(diǎn)三合一，實(shí)現(xiàn)全過程、全環(huán)節(jié)的課程思政育人。既培育了專業(yè)認(rèn)同感，也幫助學(xué)生樹立了世界觀、人生觀和價(jià)值觀。

圖4 課程思政嵌入教學(xué)中

5 考核方式

本課程改變傳統(tǒng)的“一張?jiān)嚲怼笨己朔绞?，采用了過程化與個(gè)性化相結(jié)合、形成性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合的考核方式，著重于能力考核。經(jīng)實(shí)踐，明確了項(xiàng)目制教學(xué)考核辦法，實(shí)施“全過程考核”模式，見表2。

表2 項(xiàng)目制教學(xué)全過程考核方式細(xì)則

本課程將學(xué)科競(jìng)賽作為必不可少的考核加分項(xiàng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和創(chuàng)新潛能。

6 結(jié)語

本課程以學(xué)生為中心，從課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等多方面進(jìn)行項(xiàng)目制教學(xué)改革與實(shí)踐。

1)課程知識(shí)體系模塊化，通過工程案例支撐模塊知識(shí)點(diǎn)，內(nèi)容飽滿，教學(xué)高效。

2)引入“應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”，教師作為靈活的課堂組織者，打破課堂沉默狀態(tài)，煥發(fā)課堂生機(jī)活力。

3)開展分層次項(xiàng)目制教學(xué)，理論聯(lián)系實(shí)際，鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，激發(fā)創(chuàng)新潛能。

4)將“課程思政”自然地嵌入“應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”和項(xiàng)目制教學(xué)過程中，實(shí)施三全育人。

5)明確了項(xiàng)目制教學(xué)考核辦法，考核更注重過程化與個(gè)性化的結(jié)合，著重于能力考核，凸顯公平性原則。

本課程注重以學(xué)生為中心、以項(xiàng)目為引導(dǎo)實(shí)施項(xiàng)目制教學(xué)，真正使學(xué)生忙了起來，同學(xué)們紛紛表示，在完成項(xiàng)目的過程中真正做到了“手腦并用，學(xué)做合一”，學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力都得到了提高，具備了基本的解決復(fù)雜工程問題的能力?；诒菊n程的項(xiàng)目制教學(xué)改革，學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽獲省級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)33項(xiàng)，其中，國(guó)家級(jí)5項(xiàng)。學(xué)生獲授權(quán)專利2項(xiàng)，發(fā)表論文7篇。教學(xué)改革效果顯著。