專創(chuàng)融合背景下的《機械設(shè)計》教學(xué)改革及實踐*

王方艷 張文欣 劉興華

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)）

隨著中國特色社會主義進入新時代，創(chuàng)新型國家戰(zhàn)略全面鋪開，我國高等教育進入培養(yǎng)全面發(fā)展的創(chuàng)新型人才的新階段。國家提出了：轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)發(fā)展方式、創(chuàng)新發(fā)展模式的 “創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針，對人才培養(yǎng)及人才需求提出了更高的要求。高校應(yīng)該堅持與時俱進，轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)理念，以社會人才需求為契機，推進多元教育資源的整合，提升教育內(nèi)容的針對性，推動教育方式的特色發(fā)展，促進教育成果有效轉(zhuǎn)化，不斷提高學(xué)生服務(wù)經(jīng)濟發(fā)展的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。工業(yè)4.0 時代及大數(shù)據(jù)時代的到來，給高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提出新的培養(yǎng)要求。打破傳統(tǒng)教學(xué)理念的束縛，以學(xué)生發(fā)展需求為中心，加強專業(yè)教育與雙創(chuàng)教育的融合、教學(xué)內(nèi)容和科研活動的融合，是國家創(chuàng)新發(fā)展及學(xué)校內(nèi)涵提升的迫切需要，是建設(shè)國際高水平大學(xué)、一流學(xué)科的必然要求。《機械設(shè)計》課程是機械類專業(yè)學(xué)生的核心課程，是提升學(xué)生的機械設(shè)計水平及創(chuàng)新設(shè)計能力的重要課程，可實現(xiàn)機械原理、工程圖形學(xué)等多課內(nèi)容知識的融合及鍛煉，對培養(yǎng)學(xué)生快速應(yīng)對及解決實際問題的能力具有重要的作用。但受傳統(tǒng)教育觀念的影響，《機械設(shè)計》課程教學(xué)存在教育內(nèi)容陳舊、教學(xué)方法有限、考核批評形式單一等問題，導(dǎo)致教學(xué)目標(biāo)與社會需求脫節(jié)、學(xué)生的工程能力及創(chuàng)新能力不足。因此，以落實國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展為目標(biāo)，結(jié)合新工科發(fā)展需求，加大《機械設(shè)計》課程創(chuàng)新教學(xué)改革，對于培養(yǎng)全方位發(fā)展的社會主義時代新人具有重要意義。

一、課程教學(xué)實現(xiàn)專創(chuàng)融合的必要性

傳統(tǒng)的教學(xué)集中于學(xué)生對知識的記憶、認(rèn)知及簡單處理，對知識的高層次分析、應(yīng)用等鍛煉比較少。專創(chuàng)融合可彌補傳統(tǒng)教育的不足，為專業(yè)知識與社會需求搭建橋梁，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)能力及實踐能力，構(gòu)建提高學(xué)生解決實際問題的意識及能力的多樣化成長平臺。

（一）專創(chuàng)融合是課程改革的重要途徑

在社會不斷轉(zhuǎn)型發(fā)展的推動下，高校積極推進創(chuàng)新素質(zhì)人才培養(yǎng)，以滿足社會發(fā)展需要及高校自身成長的要求。機械設(shè)計課程各章內(nèi)容相對獨立，缺少配套的工程案例及應(yīng)用示范，使得理論知識與實踐鍛煉脫節(jié)，不利于學(xué)生知識體系的完善及構(gòu)建。因課程內(nèi)容為基本原理及設(shè)計原則，使得教材內(nèi)容及案例更新慢，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及接受先進技術(shù)的機會，無法對現(xiàn)在的實際問題展開討論及鍛煉。將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育有機融合，有助于豐富教學(xué)內(nèi)容、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、加快創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化、促進理論知識與實踐內(nèi)容的對接，有利于加快高校、企業(yè)等多元社會資源的協(xié)同發(fā)力。專創(chuàng)融合聚焦于創(chuàng)新思維、創(chuàng)造能力與專業(yè)知識、實踐活動的融合，將教學(xué)從傳授書本理論知識轉(zhuǎn)向引導(dǎo)學(xué)生進行實際探索，提高教學(xué)活動的深度及系統(tǒng)性，對進一步發(fā)展和完善專業(yè)型創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系具有重要的意義。

（二）專創(chuàng)融合是教學(xué)效果的重要保障

新科技革命方興未艾，新興技術(shù)不斷更新迭代，時代的變化對高等教育的課程內(nèi)容、教學(xué)方式等都提出了更加規(guī)范化、整體化、系統(tǒng)化的新標(biāo)準(zhǔn)和新要求。面對社會對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的需要，專創(chuàng)融合的教學(xué)方式可以挖掘并整合多方創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)資源，豐富并完善雙創(chuàng)融合的課程內(nèi)容及實踐途徑，提升課程教學(xué)改革效果，充分發(fā)揮創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的引領(lǐng)作用，從而實現(xiàn)高層次人才的培養(yǎng)目的。通過專創(chuàng)融合案例的講解，學(xué)生身臨其境可將工程設(shè)計與實際應(yīng)用有機結(jié)合，深刻體會工程設(shè)計的樂趣，幫助學(xué)生由簡單的知識點記憶、理解到靈活應(yīng)用的飛躍，實現(xiàn)學(xué)生全方位能力的層層遞進、教學(xué)活動的穩(wěn)步推進及教育目標(biāo)的高階性。雙創(chuàng)教育融入專業(yè)人才教育培養(yǎng)體系，可更新創(chuàng)新教育理念、提升專創(chuàng)融合的效果，從根本上解決雙創(chuàng)教育與專業(yè)教育脫節(jié)的狀況，提高專業(yè)教育的針對性及實效性，保障教學(xué)效果，滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的人才需求。

二、機械設(shè)計課程教學(xué)中存在的問題

《機械設(shè)計》重在培養(yǎng)學(xué)生對實際復(fù)雜問題的解決能力，需要學(xué)生對已學(xué)相關(guān)理論知識進行融會貫通并應(yīng)用于實踐。課程本身內(nèi)容多、公式繁雜、學(xué)時少，學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)重、動手機會少不利于培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力及綜合應(yīng)用能力。通過進一步的深入研究，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段機械設(shè)計課程存在的問題主要有以下表現(xiàn)。

（一）教學(xué)內(nèi)容乏味

機械設(shè)計主要講解機械設(shè)計過程中常用的基本原理、步驟及手段，講授內(nèi)容相對抽象、理解難度大、配套的工程案例較少，與社會需求及專業(yè)實踐的融合度不高，對教師的知識儲備及知識點講解的把控能力要求較高。當(dāng)下使用的教材理論知識詳細，但缺少知識點相關(guān)的背景材料，內(nèi)容艱澀且枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)難度大。機械設(shè)計本身的課程屬性和教材內(nèi)容的生硬難懂，使得學(xué)生不僅在獲取知識、形成完善的知識體系上存在難度，更加難以在短期內(nèi)理解和消化所學(xué)內(nèi)容，形成解決問題的思路，也就談不上發(fā)展創(chuàng)新思維和能力了。

（二）教學(xué)方式有限

課程學(xué)時少、任務(wù)重，是機械設(shè)計課程普遍存在的問題。這使得課堂以講授為主、過程互動性差，趕進度、滿堂灌成為教學(xué)常態(tài)。面對有限的學(xué)時和繁雜的工作任務(wù)，教師在教學(xué)過程中難免出現(xiàn)重點講不完、難點講不透、留給學(xué)生的實踐動手機會少等情況，忽視對學(xué)生的知識引導(dǎo)及興趣激發(fā)。陳舊、有限、枯燥的教學(xué)方式，無法傳授課程的核心和精髓，不利于師生間的互動交流和學(xué)生對知識點的有效掌握。

（三）評價手段單一

大眾教育的推廣，使得教學(xué)資源緊張、師生比例失調(diào)，致使因材施教和個性化培養(yǎng)成為了課堂教學(xué)的奢望?！霸嚲砜荚?日常成績”的評定方式，使得學(xué)生只關(guān)注考試成績、忽視了創(chuàng)新和應(yīng)用能力的自我提升。忽視學(xué)生個性化發(fā)展的教育理念及評價方式，使得師生養(yǎng)成了懈怠的思維習(xí)慣及被動接受的態(tài)度，逐漸滋生了功利意識，不可避免造成了教學(xué)分離的情況。

三、課程改革與實踐探索

雙創(chuàng)教育對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及促進社會經(jīng)濟發(fā)展的積極作用正被實踐證明。通過工程案例解讀及創(chuàng)新實踐活動，可從根本上完成理論與實踐的結(jié)合，全方位、多角度的培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維及創(chuàng)新意識。發(fā)揮雙創(chuàng)教育對課程教學(xué)的推動作用，借鑒專業(yè)課程教育的教學(xué)經(jīng)驗，形成有效完備的課程知識體系，有助于形成和諧統(tǒng)一的高校教育發(fā)展環(huán)境。機械設(shè)計是在滿足功能要求基礎(chǔ)上的創(chuàng)新及開發(fā)，重點集中于對相關(guān)機械專業(yè)知識的深刻理解和靈活運用。如何讓學(xué)生在短期內(nèi)掌握知識、理解內(nèi)容、提升能力，是機械設(shè)計課程教學(xué)中面臨的重點和難點。

（一）與時俱進，優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)

在進行市場調(diào)研及摸清社會人才需求狀況的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)校一流學(xué)科發(fā)展需要，構(gòu)建以學(xué)生為中心的教育理念，確定與專業(yè)特色發(fā)展密切結(jié)合的課程培養(yǎng)目標(biāo)。突出學(xué)生的主體地位，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，根據(jù)產(chǎn)業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)及技能要求調(diào)整教學(xué)方向。瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)交叉融合的發(fā)展方向，制定滿足社會發(fā)展需要的“專創(chuàng)融合”創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)，有針對性地培養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。借助“專創(chuàng)、科創(chuàng)、產(chǎn)創(chuàng)”融合統(tǒng)一及“知識、能力、素養(yǎng)”轉(zhuǎn)化互動，教育并引導(dǎo)學(xué)生筑牢專業(yè)知識根基、提升職業(yè)能力水平，滿足社會對專業(yè)知識過硬、綜合能力強大的人才需求。一切從工程實際和經(jīng)濟發(fā)展需求出發(fā)，在培養(yǎng)學(xué)生獲取知識和應(yīng)用方法的同時，提高交叉學(xué)科融合及創(chuàng)新要素考量的要求，緩解和解決“小專業(yè)”與“大產(chǎn)業(yè)”的融合矛盾及不相適應(yīng)的問題，優(yōu)化創(chuàng)新復(fù)合型技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

（二）專創(chuàng)融合，整合教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)代機械設(shè)計除了具有理論性之外，還需要設(shè)計的創(chuàng)新性、知識的廣義性及過程的優(yōu)選性。模仿、類比的設(shè)計理念以及死記硬背、照搬硬抄的學(xué)習(xí)方法已經(jīng)不能滿足高速發(fā)展的社會需求。結(jié)合人才市場需求與經(jīng)濟發(fā)展需要，調(diào)整機械設(shè)計課程的教學(xué)任務(wù)及教學(xué)內(nèi)容，將雙創(chuàng)項目充實到教學(xué)資源及實訓(xùn)項目中，重構(gòu)反映教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)知識點及重點。從幫助學(xué)生全面發(fā)展及未來職業(yè)生涯長遠發(fā)展的角度出發(fā)，增加思政案例、思維訓(xùn)練、工程倫理、科研前沿、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果等內(nèi)容，及時補充最新知識，增加課程內(nèi)容的覆蓋面，實現(xiàn)知識點之間的無縫銜接、立體交叉及有機統(tǒng)一。針對授課內(nèi)容繁雜的問題，將教學(xué)內(nèi)容進行模塊化規(guī)劃、分層級設(shè)計，并在實際教學(xué)中遞進式推進，引導(dǎo)學(xué)生及時進行知識歸納及體系構(gòu)建，提高學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力。加強專業(yè)與產(chǎn)業(yè)銜接、科研與雙創(chuàng)結(jié)合、課程與成果融合，促進產(chǎn)教融合、學(xué)用轉(zhuǎn)化及特色優(yōu)勢互補，保障學(xué)生的個性化發(fā)展，高效達成及“創(chuàng)新、創(chuàng)意、創(chuàng)業(yè)”的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

（三）載體涉入，改革教學(xué)方法

機械設(shè)計需要學(xué)生具有一定的自我學(xué)習(xí)、自我管理及自我提升的能力，能夠在老師的指導(dǎo)下結(jié)合個人想法進行創(chuàng)新設(shè)計、解決工程問題。雙創(chuàng)教育活動可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心、激發(fā)學(xué)生大膽創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生在思考、表達、動手去做的過程中提升個人綜合實踐能力。融入創(chuàng)新性的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)地運用課程知識，讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)的樂趣及專業(yè)知識的魅力。融合虛擬技術(shù)，借助網(wǎng)絡(luò)載體，升級教學(xué)設(shè)計水平，優(yōu)化頂層設(shè)計理念。充分利用“智慧樹”“學(xué)習(xí)通”“中國慕課”等平臺，挖掘、開發(fā)、利用優(yōu)質(zhì)線上資源，及時升級線下課程，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神、創(chuàng)新意識、愛國情懷等綜合素養(yǎng)。借助翻轉(zhuǎn)課堂、慕課堂等課后交流平臺，實現(xiàn)課堂教育延伸及師生互動交流延續(xù)，引導(dǎo)學(xué)生自主思考及主動發(fā)問。加強科教貫通、教賽結(jié)合，拓寬專創(chuàng)融合的途徑，探尋成果轉(zhuǎn)化新路徑，激發(fā)學(xué)生積極投身創(chuàng)新實踐和教師樂于培養(yǎng)創(chuàng)新人才的熱情。歸納學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的核心要素，并將其融入到專業(yè)課程的教學(xué)過程中，通過開展交流會宣傳優(yōu)秀項目案例、傳授創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相關(guān)經(jīng)驗。促進創(chuàng)新項目內(nèi)容與教學(xué)活動間的轉(zhuǎn)化，織密專業(yè)知識與實際問題的對接，培養(yǎng)有真才實學(xué)、能解決實際問題專業(yè)化人才。

（四）多維兼容，優(yōu)化評價機制

摒棄靜態(tài)的、單一的、滯后的評價體系，圍繞課程培養(yǎng)人才目標(biāo)推進目標(biāo)、過程、結(jié)果、指標(biāo)的多維評價，從目標(biāo)達成度、執(zhí)行過程情況、階段成果展示及指標(biāo)完成評價等多個角度進行培養(yǎng)效果的動態(tài)監(jiān)控。明確創(chuàng)新人才的表征元素與教學(xué)效果的評價依據(jù)，確定課堂表現(xiàn)、簽到、搶答、討論、練習(xí)等評價體系中各個內(nèi)容的權(quán)重及評價量化標(biāo)準(zhǔn)，借助信息化手段搭建科學(xué)的管理平臺、形成學(xué)生成長管理檔案。著眼于學(xué)生未來長期發(fā)展，鼓勵學(xué)生自由組隊、自主選題參與創(chuàng)新立項課題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作熱情，提升學(xué)生創(chuàng)新意識，挖掘?qū)W生的發(fā)展?jié)摿?，實現(xiàn)理論聯(lián)系實際的技術(shù)深化及內(nèi)容升華，補充及健全教學(xué)評價及管理機制。借助能反映學(xué)生學(xué)習(xí)能力水平的成果（論文、專利、獲獎等）的創(chuàng)新學(xué)分認(rèn)定、第二課堂考核等評價方式，突破雙創(chuàng)實踐與課程學(xué)習(xí)之間的壁壘，給予學(xué)生充分的自由發(fā)展空間及個人能動性的發(fā)揮機會。在保證共同學(xué)習(xí)、推進教學(xué)的基礎(chǔ)上，對不同專業(yè)（如創(chuàng)新班、卓越班等）學(xué)生進行個性化訓(xùn)練和學(xué)分認(rèn)定，優(yōu)化彈性學(xué)制及學(xué)籍管理制度，為學(xué)生進行創(chuàng)業(yè)實踐及項目孵化工作提供有力保障。

四、結(jié)論

在時代信息化及產(chǎn)業(yè)變革的背景下，學(xué)科融合、知識重組、教學(xué)革新已成為社會經(jīng)濟發(fā)展的必然要求及創(chuàng)新發(fā)展的動力來源。尊重學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，理解并認(rèn)同人才培養(yǎng)要求，及時進行機械設(shè)計課程改革是高校學(xué)科特色發(fā)展的必由之路。通過雙創(chuàng)訓(xùn)練與課程教育的融合，不僅實現(xiàn)了雙創(chuàng)教育的教學(xué)化過程滲透，而且實現(xiàn)了機械設(shè)計課程專業(yè)知識的訓(xùn)練及轉(zhuǎn)化，提高了學(xué)生解決實際問題的能力。通過尊重學(xué)生的主體地位，整合課程內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)方法、完善考評機制，實現(xiàn)了先進創(chuàng)新思想、優(yōu)秀科研成果與解決社會問題的有機融合，達到了課程學(xué)習(xí)與滿足社會需求的高度銜接，更好地引導(dǎo)學(xué)生深刻認(rèn)知專業(yè)意義、熱愛專業(yè)學(xué)習(xí)、提升個人對社會的適應(yīng)能力。

通過課程改革及實踐，《機械設(shè)計》課程獲批山東省線上線下一流課程、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)課程思政教育改革專項、專創(chuàng)融合課程等，使得課程內(nèi)容及授課方法逐步完善。借助《機械設(shè)計》課程的學(xué)習(xí)和鍛煉，學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新邏輯及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提升較快，掌握了基本的設(shè)計理念及方法，能夠正確使用設(shè)計手冊及查詢工作，自覺主動學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)軟件，具備了解決實際工程技術(shù)問題的能力。通過調(diào)查，學(xué)生掌握學(xué)科前言及發(fā)展方向，具有一定的愛國情懷及專業(yè)認(rèn)知，并積極主動參加各類專業(yè)實踐活動。結(jié)合課程涉及的研究報告，2021 年學(xué)生獲批大學(xué)生創(chuàng)新立項數(shù)提高12%、各類比賽獲獎證書達56 人次，論文撰寫及專利申請量提高7%，課程考試及格率上浮8%。2021 屆畢業(yè)生的創(chuàng)新思維及設(shè)計能力較高，使得畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量大幅度提高，答辯通過率達95%以上，就業(yè)率超過學(xué)院平均水平。課程研究成果為優(yōu)化機械設(shè)計課程教學(xué)提供了啟發(fā)，對專創(chuàng)融合背景下的課程教學(xué)改革提供了有益經(jīng)驗。