專業(yè)認證背景下《機械設(shè)計》課程教學方法探討

曹波　劉春輝　姚智華　石文柯

摘 要：《機械設(shè)計》課程是高校機械類專業(yè)開設(shè)的重要課程之一，對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)起著非常重要的作用。為了達到專業(yè)認證的要求和培養(yǎng)高水平應(yīng)用型人才，分析了機械設(shè)計的教學改革研究現(xiàn)狀及存在的主要問題，對機械設(shè)計課程的教學方法、創(chuàng)新能力培養(yǎng)、考核方式、教師能力提升以及產(chǎn)教研融合體系的建立等方面進行了探討和改進，旨在教師的教學水平，提升學生的創(chuàng)新能力，激發(fā)學生的學習主動性，培養(yǎng)能解決工程問題的創(chuàng)新型人才。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計 教學方法 創(chuàng)新能力 產(chǎn)學研融合體系 專業(yè)認證 考核方式

1 前言

《機械設(shè)計》是機械類的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，在專業(yè)培養(yǎng)體系中起著承前啟后的作用，在本專業(yè)人才培養(yǎng)過程中占有極其重要的地位。該課程內(nèi)容理論性強，知識點多，知識面廣，內(nèi)容龐雜等特點，學生學起來比較吃力，理解難度較大，很多學生反應(yīng)該課程學不會，從而導致學生對實際應(yīng)用難度增加。而且實際的授課課時較少，導致很多內(nèi)容無法詳細的講解，容易忽略具體知識點在復雜工作中的應(yīng)用。為此，Yang [1]借鑒麻省理工大學的本科課程設(shè)置模式，分析了當前陜西省高等教育課程，并將該模式進行實踐，數(shù)據(jù)顯示該改革方式取得了一定的成效。秦艷[2]分析了目前機械設(shè)計課程的教學普遍的現(xiàn)狀，提出了基于PBL模式的機械設(shè)計課程教學改革方式。史勇[3]結(jié)合自身申請教研教改項目，通過多方調(diào)研，提出了基于交互式與案例式相融合的教學方法。通過課堂互動、案例分析、案例庫建設(shè)、考核機制改革等教學環(huán)節(jié)，加強學生的自主學習能力和實踐創(chuàng)新能力。Jiang [4]分析了機械設(shè)計課程存在的問題，針對這些問題嘗試了一些改革方法，取得相對較好的教學效果。

為了順應(yīng)國際工程教育的發(fā)展方向，快速推動我國高校的教育改革，切實提升本科的教育質(zhì)量，教育部在2006 年啟動工程教育專業(yè)認證試點工作[5]。經(jīng)過多年的努力部署，2016年，我國的專業(yè)認證得到國際的認可，對我國的教育改革起著重大的作用[6]。為了適應(yīng)國家的發(fā)展方向和培養(yǎng)目標，本文以安徽科技學院的當前情況，以獲得專業(yè)認真和提升機械設(shè)計課程的教學質(zhì)量為目的，對機械設(shè)計的實際教學情況開展了一些探索，提出了相關(guān)的教學改革方案。

2 教學改革措施

2.1 多元教學方法并用

對于某些難以理解的抽象的教學內(nèi)容，必須通過多媒體動畫的形式展現(xiàn)出來，讓學生易于理解接受，促進學生學習的興趣，同時可以將企業(yè)的實際案例引入到課堂中，讓學生更進一步明白該理論或者原理的應(yīng)用場景，對畢業(yè)后從事的工作性質(zhì)有了一定的掌握。教師在課堂教學過程中，嚴格管理好自己的課堂，用自己的人格魅力和淵博的知識吸引學生，贏得學生的尊重[7]。對某些零件的加工工藝和工作原理，通過語音直接講解，可能比較枯燥乏味[8]，因此，教師應(yīng)該充分利用視頻教學，教師在備課前就需要查閱各種視頻資料，便于教學時應(yīng)用，通過視頻播放和教師的講解，學生能夠更深入的理解相關(guān)的知識點內(nèi)容。對于某些相對簡單的容易理解的內(nèi)容，教師可以通過翻轉(zhuǎn)課堂教學，學生需要進行自學查找各種相關(guān)的資料來準備需要講解的內(nèi)容，能夠增加學生的學習主動性。此外，慕課也作為一種較好的教學手段，教師自己將需要重點講解的內(nèi)容拍攝成視頻，并對視頻中的重點難點進行詳細的解釋，放置在共享群里，供學生課后多次反復的復習，充分理解教材中的難點內(nèi)容。合理的分配機械設(shè)計課程線上教學和線下教學的內(nèi)容，線上教學過程中以學生自主學習為主體，學生可以多次反復的進行線上學習。除了線上授課的授課方式外，也可以開展線下授課，主要是由授課教師在課堂上進行講解，以教師的教學內(nèi)容為主體。然而由于進行課程改革后，課程的課時大大壓縮，導致線下課授課的內(nèi)容無法進行詳細的講解，很多重要的理論公式，無法從原理上進行推導，使得很多學生感覺很迷茫，無法深入了解其原理，在課堂有限的時間內(nèi)，無法非常詳細的講解每個知識點。因此，對于難點重點知識點，學生可以充分的利用線上資源，認真的去琢磨難點，線上教學能很好的彌補線下教學，能極大的促進學生的學習能力。

2.2 提升教師的能力

在應(yīng)用型水平高校的建設(shè)過程中，要求授課教師必須具有較高的教學素養(yǎng)，也要具備深厚的理論功底。因此需要加強教師的能力培養(yǎng)，加強對老師的能力進行考核。從學校層面來看，學校需要制定行相關(guān)的文件及鼓勵性措施。學校應(yīng)該定期組織相關(guān)的授課教師外出學習先進的理論和教學方法，從而提升教師自身教學能力和科學研究能力。另外，教師應(yīng)該不斷培訓自己的實操能力、編程能力、業(yè)務(wù)能力、寫作能力、語言表達能力、教學能力、繪圖能力、交流能力、管理能力、研發(fā)能力等，全面拓展教師自己的知識面，學?；蛘邔W院應(yīng)積極鼓勵教師參加關(guān)于機械設(shè)計的國內(nèi)外的學術(shù)交流、授課經(jīng)驗以及相關(guān)的會議，分享自己的科研成果以及教學經(jīng)驗，學習他人的科研技術(shù)以及授課模式，做到與時俱進；教師也可以通過線上的方式聽取業(yè)界內(nèi)相關(guān)學者的報告，不斷地豐富完善自身的知識體系。另外，教師需要積極的指導學校舉辦各種賽事，輔助學生制定可行的研究方案，并進行方案論證，將自己的知識充分的利用。作為青年教師，利用假期或者周末的時間可以前往相關(guān)的企業(yè)實踐鍛煉，學習企業(yè)的先進技術(shù)和設(shè)計方案，發(fā)現(xiàn)企業(yè)中存在的問題，并提出優(yōu)化解決的方案，也可以將這種工程問題交給學生，讓學生參與到實際的工程中，解決實際的問題，挖掘?qū)W生的潛力，增強學生的做科研的意識。同時，教師與企業(yè)進行交流溝通過程中，可以充分挖掘企業(yè)中的研究課題，并將其轉(zhuǎn)換為橫向課題進行研究，提升教師自己解決工程中的復雜問題。教師在實習過程中可以有針對性的對企業(yè)的典型設(shè)備進行拍照，通過編輯處理作為授課的工程案例，豐富課堂上教學內(nèi)容，這些實際的工程應(yīng)用案例，能夠吸引學生的學習興趣。

2.3 注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)

學生除了掌握課本的內(nèi)容和教師講解的內(nèi)容外，需要重點培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，鼓勵學生參加國家級和省級的機械設(shè)計大賽，學院組織的各種比賽，形成“以賽促學，以賽促教”的模式[8-10]，學生通過比賽將所學的所有內(nèi)容充分融合，激發(fā)學生去不斷的創(chuàng)新，通過構(gòu)思機械方案和設(shè)計機械產(chǎn)品，逐步提升學生的設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。同時教師可以根據(jù)自己的研究方向為學生設(shè)計不同的討論課題，構(gòu)思自己的研究方案，在課堂上積極討論交流，不斷拓寬學生的知識面，同時鍛煉學生的表達能力。根據(jù)學生的匯報，教師對設(shè)計方案進行評價并給出設(shè)計的建議及優(yōu)化方案，而且能使教師和學生的設(shè)計思路保持一致，鼓勵學生自主學習相關(guān)的機械產(chǎn)品設(shè)計的軟件。

2.4 優(yōu)化考核方式

傳統(tǒng)的機械設(shè)計考核方式主要是閉卷期末考試作為主要評價，這種考核方式過于單一化、簡單化，難以反映出學生對知識點的掌握程度，因此亟需改變傳統(tǒng)的考核方式，以滿足當前應(yīng)用人才培養(yǎng)的需求[11，12]。第一，加大平時考核的比例，將平時成績進行細化，如線上測試、線上學習時長、科技創(chuàng)新論文的寫作、課堂考核、課后作業(yè)、產(chǎn)品方案設(shè)計[13]；第二，完善實驗內(nèi)容，安排合理適當?shù)膶嶒瀸W時，增強學生的動手操作能力；第三，改變閉卷考試的內(nèi)容，適當增設(shè)開放性的設(shè)計試題，充分發(fā)揮學生自主能力。第四，學生定期的向老師反饋學習中存在的問題，教師有針對型進行講解，解決學生的學習困難。

2.5 建立產(chǎn)教研的融合體系

調(diào)研搜集、歸納整理各種生活及企業(yè)生產(chǎn)中的典型案例，建立知識案例庫，不斷完善豐富教學素材，為學生展示最前沿的科技。鑒于安徽科技學院的特色是以農(nóng)機為主導，調(diào)研與農(nóng)機相關(guān)的機械產(chǎn)品，建立課程內(nèi)容與農(nóng)機之間的關(guān)聯(lián)[14，15]，設(shè)計新的產(chǎn)品，以新功能為主要導向，將課堂內(nèi)所學的知識用來解決實際的生活案例，促進教師的科研內(nèi)容。同時帶領(lǐng)學生深入企業(yè)，了解機械設(shè)備的工作原理，發(fā)現(xiàn)企業(yè)存在的問題，并根據(jù)企業(yè)的要求積極商量探究解決問題的方案及具體詳細的實施措施，利用產(chǎn)教研合作的形式，促進學生的學習能力，提升教師的科研能力，構(gòu)建新形勢下的產(chǎn)學研教一體化的教學內(nèi)容。

3 教學效果對比

為了突出新教學模式的優(yōu)點和教學效果，對2022屆和2023屆機械電子專業(yè)的學生期末考試成績進行統(tǒng)計，其中2022屆學生新教學模式尚未使用成熟，2023屆學生完全使用新的教學模式，根據(jù)學生的期末考試成，計算出平均分數(shù)，表1統(tǒng)計了這兩屆學生的期末考試平均分、最高分、最低分。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果可以看到，2023屆學生的學習成績明顯優(yōu)于2022屆學生的考試成績，盡管兩屆學生考試的最高分相差不大，但是2023屆的平均考試成績比2022屆的考試成績提升了12.7%， 考試的最低分也得到改善，最低分提高了8分，這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明新模式的教學方式能夠激發(fā)學生的學習興趣，促進學生積極投入到學習中，能提高學生的成績，教學效果得到明顯的提升，而且學生對教師的評價也得到改善，對教師的認可度明顯提升。

4 結(jié)論

為了建設(shè)應(yīng)用型高水平大學和獲得國際工程教育專業(yè)認證，分析了機械設(shè)計課程存在的問題，并針對性的提出了建設(shè)的意見，對機械設(shè)計課程的教學方法、創(chuàng)新能力培養(yǎng)、考核方式、教師能力提升以及產(chǎn)教研融合體系的建立等方面進行了探討和改進。通過對兩屆學生的考試成績進行對比分析，結(jié)果表明新的教學模式能提高學生的成績，教學效果得到明顯的提高。將機械設(shè)計的理論知識與實踐結(jié)合起來，激發(fā)學生的學習熱情和積極主動性，培養(yǎng)學生解決工程應(yīng)用能力，將人才培養(yǎng)和課程教學改革相結(jié)合，培養(yǎng)高素質(zhì)高水平人才。

基金項目：安徽省質(zhì)省級“六卓越一拔尖” 工程項目：機械電子工程專業(yè)卓越工程師教育培養(yǎng)計劃（2022zybj025）；安徽省省級質(zhì)量工程項目：專業(yè)認證視域下高校本科教學管理方法研究（2022jxgl017）；《機械設(shè)計課程思政》（Xj2023040）；安徽科技學院教 “校級示范實驗實訓中心：機電與汽車工程”（Xj202088）；安徽科技學院項目：新工科背景下機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學改革（Xj2022210）。

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