地方應(yīng)用型本科機(jī)械類專業(yè)課課程設(shè)計(jì)閉環(huán)式教學(xué)探究

文 學(xué),朱梅玉

(1.邵陽學(xué)院 機(jī)械與能源工程學(xué)院,湖南 邵陽 422000;2.高效動(dòng)力系統(tǒng)智能制造湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 邵陽 422000)

0 引言

我國由制造大國向制造強(qiáng)國邁進(jìn)過程中,專業(yè)技術(shù)發(fā)展是主要推動(dòng)力,由于社會(huì)對(duì)創(chuàng)新技術(shù)人才需求不斷增加,高校作為人才培養(yǎng)搖籃,應(yīng)不斷改革人才培養(yǎng)模式,培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求與發(fā)展的創(chuàng)新型人才。在傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)型、新技術(shù)應(yīng)用及新技術(shù)研發(fā)過程中,常會(huì)面臨諸多生產(chǎn)中的復(fù)雜工程問題,作為地方應(yīng)用型高校機(jī)械類專業(yè)是為社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)面向?qū)嶋H生產(chǎn)的高級(jí)專業(yè)應(yīng)用型人才,使其具備實(shí)際工程問題的解決能力,離不開高質(zhì)量的實(shí)踐教學(xué)。而其中的專業(yè)課課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力與實(shí)踐能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié),有助于加強(qiáng)和鞏固課堂理論知識(shí),是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐綜合能力、創(chuàng)造性思維及技能的重要承接點(diǎn),因此,探索并改革專業(yè)課課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式具有重要意義。

1 現(xiàn)狀分析

機(jī)械類專業(yè)課程設(shè)計(jì)主要為專業(yè)理論課基礎(chǔ)上開展的課程設(shè)計(jì),通常在大三、大四學(xué)年完成,鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。但通過畢業(yè)生問卷及文獻(xiàn)研究、走訪同類型地方性本科院校等調(diào)研形式,發(fā)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)都以“任務(wù)下達(dá)→學(xué)生按照模板實(shí)施→上交材料→考核評(píng)定→完成課程設(shè)計(jì)”的單向執(zhí)行模式,存在因過大的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)任務(wù)造成了課題陳舊且模板化、以最終資料給與成績?cè)u(píng)價(jià)使學(xué)生主動(dòng)性不強(qiáng)、因激勵(lì)機(jī)制缺失形成過程性監(jiān)控不足等問題,學(xué)生課程設(shè)計(jì)完成質(zhì)量不高,能力得不到鍛煉,缺乏創(chuàng)新性和解決復(fù)雜工程問題的能力。

2009年,江西理工大學(xué)常軍然等[1]意識(shí)到機(jī)械類課程設(shè)計(jì)的實(shí)效性和重要性,將機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)方面課程設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合,形成并實(shí)施了新的綜合課程設(shè)計(jì)。而后其他高校機(jī)械專業(yè)課課程設(shè)計(jì)也嘗試了多種形式的改革,主要集中在宏觀體系優(yōu)化、學(xué)科競(jìng)賽融合及具體課程的微觀層面進(jìn)行改進(jìn),取得了一定成果。

針對(duì)課程設(shè)計(jì)的宏觀性質(zhì)量優(yōu)化與提升方面,學(xué)界分別在課程設(shè)計(jì)體系建設(shè)[2]、內(nèi)容安排、教學(xué)方法[3]及過程控制[4]、課程思政方面[5-6]等進(jìn)行探討。結(jié)合多屆課程設(shè)計(jì)實(shí)施后課題選擇困難及學(xué)科競(jìng)賽的需求,一些高校將學(xué)科競(jìng)賽項(xiàng)目部分融入到課程設(shè)計(jì)體系中,從題目、時(shí)間安排、組織形式、設(shè)計(jì)手段、平臺(tái)建設(shè)與成績?cè)u(píng)定方法進(jìn)行優(yōu)化,提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力,在完成實(shí)踐教學(xué)的同時(shí),還培育了各機(jī)械類大賽的創(chuàng)新作品。但存在周期短、資源消耗及能力不對(duì)等的普適性不強(qiáng)等情況[7-8]。在具體課程設(shè)計(jì)改革實(shí)施過程中,對(duì)一些高校存在的主要問題進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn),并融入地方產(chǎn)業(yè)特色,結(jié)合應(yīng)用型本科機(jī)械專業(yè)特點(diǎn),與實(shí)際企業(yè)產(chǎn)品相結(jié)合,實(shí)施以工程案例式的課程設(shè)計(jì)改革[9],針對(duì)學(xué)生職業(yè)規(guī)劃、學(xué)習(xí)能力及教師專長的不同,進(jìn)行了分層教學(xué)和考核與多樣化改進(jìn)[10],從而讓不同層次學(xué)生都得到學(xué)習(xí)和鍛煉。

上述高校及教育工作者針對(duì)課程設(shè)計(jì)的改革方法既有宏觀層面的體系建設(shè),也有微觀層面的課程實(shí)施,同時(shí)還緊扣教育發(fā)展主題,部分還結(jié)合了區(qū)域發(fā)展特色,圍繞課程設(shè)計(jì)在培養(yǎng)學(xué)生課程理論知識(shí)掌握、實(shí)踐能力培養(yǎng)及人才質(zhì)量提升等方面進(jìn)行了論述和分享,成功和失敗的案例都值得應(yīng)用型高校學(xué)習(xí)和借鑒。但是,作為地方應(yīng)用型高校,學(xué)生主觀能動(dòng)性稍弱,課程設(shè)計(jì)實(shí)施過程中更應(yīng)注重監(jiān)控與反饋。因此,本文基于機(jī)械類現(xiàn)行課程設(shè)計(jì)運(yùn)行模式,探索多層閉環(huán)反饋式課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué),提升學(xué)生實(shí)踐能力。

2 閉環(huán)模式構(gòu)建

針對(duì)現(xiàn)有課程設(shè)計(jì)實(shí)施過程中存在的若干問題,形成了以學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)為被控對(duì)象,學(xué)院、教研室、教師(理論與實(shí)踐)對(duì)其指導(dǎo)與監(jiān)管(圖1);課程組、課程群、督導(dǎo)及實(shí)踐評(píng)價(jià)對(duì)教師與學(xué)生實(shí)施過程中指導(dǎo)與執(zhí)行過程中的監(jiān)控和評(píng)價(jià)。

圖1 基于多主體閉環(huán)反饋式的機(jī)械類課程設(shè)計(jì)

在課程設(shè)計(jì)的實(shí)施過程中從單向任務(wù)式向“學(xué)院、教研室、教師及學(xué)生”的多主體多環(huán)節(jié)反饋式轉(zhuǎn)變的同時(shí),讓課程設(shè)計(jì)實(shí)施不僅實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)內(nèi)部反饋(任務(wù)、方案、實(shí)施、成果及綜合檢驗(yàn)階段),還實(shí)現(xiàn)了總體模式的嵌套式反饋控制(圖2)。從環(huán)節(jié)約束內(nèi)容,提高參與度,提倡反哺性,從整體上規(guī)定職責(zé),控制進(jìn)度,提升質(zhì)量。

3 實(shí)施路徑

在課程設(shè)計(jì)實(shí)施過程中,組織形式是引導(dǎo),課題貼合性是基礎(chǔ),學(xué)生自主性與指導(dǎo)教師的參與度是關(guān)鍵,過程管控是保障,過程考核是驅(qū)動(dòng)力,能力培養(yǎng)是目標(biāo)。

3.1 組織形式

在現(xiàn)有課程設(shè)計(jì)運(yùn)行形式基礎(chǔ)上,運(yùn)用閉環(huán)反饋思想,對(duì)課程設(shè)計(jì)采取了“分散分階段+集中整理與檢驗(yàn)”的組織形式(圖3)。即以理論課程教學(xué)為主線,理論課程教師與課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師相互協(xié)同設(shè)計(jì)前期課程設(shè)計(jì)任務(wù)、課題方案及實(shí)施階段的分散單元教學(xué)任務(wù),后期集中時(shí)間讓學(xué)生整理成果,課程群教師對(duì)學(xué)生課程設(shè)計(jì)成果的過程性留痕及整體進(jìn)行檢驗(yàn),確保該課程設(shè)計(jì)為學(xué)生自主完成。

圖2 課程設(shè)計(jì)總體實(shí)施路徑

在實(shí)施過程中,以學(xué)生為中心,指導(dǎo)教師為主要責(zé)任人,理論課程教師為專家,根據(jù)學(xué)生課題情況,以小組形式開展課題方案與具體實(shí)施指導(dǎo)工作。在后期集中單元的課程成果整理階段,由學(xué)生將課程設(shè)計(jì)各階段成果組合并加以修改驗(yàn)證,指導(dǎo)教師不僅擔(dān)任方案驗(yàn)證與修訂指導(dǎo)工作,還應(yīng)對(duì)學(xué)生對(duì)數(shù)字化工具的學(xué)習(xí)給予引導(dǎo)和指導(dǎo),借助虛擬手段讓學(xué)生能直觀感受課題需求與目標(biāo),從而讓學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)。最后則通過課程群實(shí)施的集中檢驗(yàn)環(huán)節(jié),承擔(dān)課程設(shè)計(jì)所能呈現(xiàn)的材料給予評(píng)價(jià)和修正性反饋,結(jié)合前期各環(huán)節(jié)學(xué)生表現(xiàn),得出課程設(shè)計(jì)的總成績,不僅能提升課程設(shè)計(jì)完成質(zhì)量,最重要是加強(qiáng)了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的工程實(shí)踐能力。

圖3 分散+集中的組織形式

3.2 任務(wù)分配

任務(wù)分配環(huán)節(jié)包括課題選擇與任務(wù)分配兩方面,課題是課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),任務(wù)下達(dá)是課程設(shè)計(jì)具備可實(shí)施性的首要環(huán)節(jié)。地方應(yīng)用型本科院校存在師生比大的情況,對(duì)于機(jī)械類課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師較少,導(dǎo)致對(duì)應(yīng)課題選擇上大多以舊題舊做方式,落后于工廠和企業(yè),學(xué)生能力培養(yǎng)與企業(yè)需求定位錯(cuò)位。而多元化的課程設(shè)計(jì)課題,包括基于新技術(shù)的傳統(tǒng)課題、實(shí)踐轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)課題、自主選擇可以具象化的開放性課題、企業(yè)橫向課題、教師科研的實(shí)踐課題及各類型的競(jìng)賽課題等,能實(shí)現(xiàn)選擇自主化,使學(xué)生直觀感受專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用,從而提升學(xué)生興趣、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及教師責(zé)任心(圖4)。

圖4 基于多元課題的任務(wù)下達(dá)

3.3 方案確定

方案作為課程設(shè)計(jì)總體實(shí)施技術(shù)路線,在課題實(shí)施過程中能形成有效可控節(jié)點(diǎn),便于理論課教師與實(shí)踐指導(dǎo)教師參與到課程方案的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn),在方案確定階段,形成以實(shí)踐教師為主+理論課為輔的雙導(dǎo)師指導(dǎo)制(圖5)。

圖5 基于理論與實(shí)踐指導(dǎo)教師的雙導(dǎo)師指導(dǎo)制

課題方案來源于任務(wù)書，除了形成較為詳細(xì)的技術(shù)性方案外，還應(yīng)有整個(gè)執(zhí)行過程中的節(jié)點(diǎn)安排，每個(gè)階段有可供檢驗(yàn)性成果。該環(huán)節(jié)在與理論課程運(yùn)行階段完成，理論課程教師可借助課堂，輔助學(xué)生對(duì)課題方向的把握、實(shí)施對(duì)象與任務(wù)的說明、技術(shù)路線凝煉，使學(xué)生能快速將所學(xué)知識(shí)用于課題方案的制定中。實(shí)踐指導(dǎo)教師則全程參與學(xué)生各個(gè)環(huán)節(jié)，根據(jù)課題特點(diǎn)，結(jié)合課程設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，以多形式交流把控課題方向、明確參數(shù)、技術(shù)路線、關(guān)鍵點(diǎn)計(jì)算及課題方案實(shí)施等；設(shè)定各階段的完成量約束學(xué)生，全過程師生互動(dòng)指導(dǎo)學(xué)生，更好地規(guī)劃方案中所涉及的時(shí)間節(jié)點(diǎn)、關(guān)鍵性技術(shù)要點(diǎn)、技術(shù)要點(diǎn)聯(lián)系及成果形式，避免學(xué)生對(duì)課題任務(wù)與方案制定的盲目性，節(jié)約時(shí)間，提高課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，達(dá)到對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的鍛煉。

3.4 方案實(shí)施

方案實(shí)施是完成課程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),施行周期相對(duì)于課題選擇等環(huán)節(jié)較長,學(xué)生在理論課程學(xué)習(xí)同時(shí),以課程設(shè)計(jì)課題為項(xiàng)目驅(qū)動(dòng),以自我梳理、資料查閱、師生互動(dòng)、先進(jìn)工具為手段,實(shí)現(xiàn)了對(duì)課程設(shè)計(jì)所涉及課題的主要內(nèi)容理解,形成對(duì)工程技術(shù)問題的解決方法;在師生互動(dòng)與課程明確基礎(chǔ)上,依據(jù)學(xué)生的共性、個(gè)性及開放性問題,指導(dǎo)教師選擇性通過典型技術(shù)難點(diǎn)授課、案例引導(dǎo)、課程組學(xué)習(xí)、答疑與小組答辯等形式,指導(dǎo)學(xué)生能更快的完成課題任務(wù);在方案實(shí)施過程中通過制度約束、記錄糾錯(cuò)及考評(píng)激勵(lì)的全過程多環(huán)嵌套的課程設(shè)計(jì)方案的實(shí)施(圖6)。使其在相應(yīng)指導(dǎo)過程中,形成指導(dǎo)記錄,形成過程評(píng)價(jià),在幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)任務(wù)同時(shí),提升學(xué)生課程設(shè)計(jì)完成質(zhì)量,鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作、工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

圖6 基于多環(huán)嵌套的課程設(shè)計(jì)方案實(shí)施

3.5 成果梳理

結(jié)合課程設(shè)計(jì)任務(wù)布置的預(yù)期目標(biāo),指導(dǎo)教師及課程組幫助學(xué)生理解課題任務(wù),把控課題方案方向及計(jì)算過程,以確保實(shí)施方案的可行性和課題執(zhí)行的完整性。學(xué)生梳理各階段成果或結(jié)論性報(bào)告,以指導(dǎo)教師及課程組判定其各階段的實(shí)施方案正確性、課題執(zhí)行完整性及任務(wù)完成度(圖7)。

圖7 多指標(biāo)的成果梳理與反饋

課程設(shè)計(jì)的目的是培養(yǎng)與鍛煉學(xué)生專業(yè)能力及創(chuàng)新能力,其能力應(yīng)在課程設(shè)計(jì)任務(wù)的執(zhí)行過程中得到培養(yǎng)和鍛煉,其課程設(shè)計(jì)的成果不應(yīng)是最終提交的紙質(zhì)版資料,更多的應(yīng)在實(shí)施過程中的方案、課題內(nèi)容的完整性及課程設(shè)計(jì)任務(wù)目標(biāo)的達(dá)成,其相應(yīng)成果包括方案、技術(shù)報(bào)告、程序或?qū)嵨?。學(xué)生在各階段性梳理過程中,并及時(shí)向指導(dǎo)教師匯報(bào),必要時(shí)組織課程組進(jìn)行討論其完成度,若未達(dá)到相應(yīng)要求,則反饋到各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行修改完善,在完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí),達(dá)到對(duì)學(xué)生專業(yè)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力的培養(yǎng)和鍛煉。

3.6 全過程評(píng)價(jià)

課程設(shè)計(jì)成績不再以最終提交的紙質(zhì)稿材料的好壞來評(píng)價(jià),其最終成績由過程成績(30%)、指導(dǎo)成績(30%)、學(xué)生互評(píng)成績(5%)、學(xué)生自評(píng)成績(5%)及最終的答辯成績(30%)組成。即由課程組、指導(dǎo)教師及理論課程教師評(píng)價(jià)學(xué)生在前期任務(wù)理解、方案制定及過程實(shí)施階段的表現(xiàn);由指導(dǎo)教師和課程組教師評(píng)價(jià)學(xué)生的展示成果;學(xué)生本人及組內(nèi)學(xué)生評(píng)價(jià)課程設(shè)計(jì)成果;過程答辯及最終答辯組綜合形成答辯成績,從而產(chǎn)生最終課程設(shè)計(jì)成績(圖8)。

3.7 保障措施

閉環(huán)反饋式課程設(shè)計(jì)近似于小型畢業(yè)設(shè)計(jì)課題,課程設(shè)計(jì)教學(xué)的健康運(yùn)行離不開主觀能動(dòng)性強(qiáng)的學(xué)生、高度責(zé)任感的教師、多元化課題、完善的過程評(píng)價(jià)機(jī)制、工程經(jīng)驗(yàn)豐富的指導(dǎo)教師及吻合的課程設(shè)計(jì)資源等;其過程要素符合一般工程項(xiàng)目特征,要加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)執(zhí)行及評(píng)價(jià)制度建設(shè),基于思政要素的教師素質(zhì)能力培養(yǎng),加大課程設(shè)計(jì)師資建設(shè),加深校企實(shí)踐基地建設(shè)及提供可供持續(xù)性改進(jìn)的資源保障,使課程設(shè)計(jì)實(shí)施各個(gè)環(huán)節(jié)中,有足夠資源支持實(shí)現(xiàn)閉環(huán)式的課程設(shè)計(jì)持續(xù)性改進(jìn)與改革。

4 實(shí)施效果與結(jié)論

通過近幾年的實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn),多環(huán)節(jié)閉環(huán)式的專業(yè)課課程設(shè)計(jì)實(shí)施模式雖然增加過程管理工作量,但切實(shí)提升了學(xué)生課程設(shè)計(jì)完成質(zhì)量及學(xué)生工程實(shí)踐能力,增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)本專業(yè)學(xué)習(xí)興趣。近年來,機(jī)械類專業(yè)學(xué)生近300人參加基于“互聯(lián)網(wǎng)+”“機(jī)創(chuàng)”“節(jié)能減排”“工程實(shí)踐與創(chuàng)新”及“成圖”等高水平大賽,獲獎(jiǎng)人次超過100人次,省級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)超過40人次;雖然受新冠病毒影響,但本科生就業(yè)率仍然保持在95%以上。在實(shí)施過程中,充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極性與教師責(zé)任心,選擇了貼合企業(yè)與先進(jìn)技術(shù)的課題,多元化的教學(xué)組織形式,多主體下的過程性監(jiān)控促進(jìn)了課程設(shè)計(jì)的順利實(shí)施。

以培養(yǎng)學(xué)生工程能力的畢業(yè)要求為目標(biāo),將課程設(shè)計(jì)由傳統(tǒng)單向式教學(xué)模式向“學(xué)院、教研室、教師及學(xué)生”的多主體多環(huán)節(jié)閉環(huán)反饋升級(jí),讓課程設(shè)計(jì)在任務(wù)階段、方案定型階段、課題實(shí)施階段、成果梳理階段及綜合檢驗(yàn)階段不僅實(shí)現(xiàn)了各環(huán)節(jié)的內(nèi)部反饋控制,還實(shí)現(xiàn)了總體環(huán)節(jié)的嵌套式反饋控制,淡化了課程設(shè)計(jì)分?jǐn)?shù),強(qiáng)調(diào)了過程監(jiān)控,提升了學(xué)生工程實(shí)踐能力。