“賽教融合”教學(xué)模式下機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程改革與探索

摘 要：對(duì)于機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)而言，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是實(shí)踐體系中的關(guān)鍵部分。本文參照工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施，采用OBE方式作為教改理論依據(jù)，將課程教學(xué)與機(jī)械類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽相結(jié)合，對(duì)課程內(nèi)涵、教學(xué)方式及評(píng)價(jià)體系等進(jìn)行更新，引入專(zhuān)業(yè)課程中的思政元素，加大對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培育力度，旨在提高課程教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)水平。課程改革通過(guò)實(shí)踐，不斷提升學(xué)生的積極性和創(chuàng)新能力，在各種學(xué)科競(jìng)賽中取得優(yōu)異成績(jī)，呈現(xiàn)出不斷向好的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：OBE 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 學(xué)科競(jìng)賽

《中國(guó)制造2025》是黨中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布的關(guān)于國(guó)家大力推動(dòng)和實(shí)施“大國(guó)制造”的一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略性文件與行動(dòng)綱領(lǐng)，其中對(duì)機(jī)械領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人才需求日益增長(zhǎng)[1]。以結(jié)果為中心的教學(xué)思想（OBE）是我國(guó)工科院校教學(xué)質(zhì)量管理體系中的重要組成部分。和傳統(tǒng)教育理念相比，OBE教育理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)。且以學(xué)生為主體，以培養(yǎng)目標(biāo)為指導(dǎo)，通過(guò)不斷地改善來(lái)推動(dòng)人才的成長(zhǎng)。以教育教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變?yōu)槠鯔C(jī)，結(jié)合一系列的教學(xué)改革，進(jìn)一步提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量[2-3]。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的定位是機(jī)械制造及其相關(guān)領(lǐng)域的核心課程，主要聚焦于機(jī)械組件的功能表現(xiàn)與計(jì)算方法。課程內(nèi)容涵蓋了對(duì)傳統(tǒng)材料的選擇與應(yīng)用、加工特性及標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題的深入探討。該課程詳細(xì)介紹了多種二維平面結(jié)構(gòu)的構(gòu)建與動(dòng)態(tài)分析，常見(jiàn)機(jī)械機(jī)構(gòu)的工作原理與設(shè)計(jì)策略；同時(shí)，還包含了連接與傳動(dòng)元件設(shè)計(jì)技術(shù)的講解，以及軸與軸承套的聯(lián)結(jié)、軸承、聯(lián)聯(lián)軸器、彈簧等關(guān)鍵部件的強(qiáng)度校核與實(shí)踐操作指導(dǎo)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生深入理解常見(jiàn)設(shè)備的基本屬性、運(yùn)作原理以及設(shè)備動(dòng)力學(xué)的核心概念，并且掌握機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的方法；在此過(guò)程中，學(xué)生掌握常用零部件的失效機(jī)理，深挖設(shè)計(jì)思想，掌握使用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和運(yùn)用文獻(xiàn)檢索相關(guān)材料的能力，為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。

在全國(guó)范圍內(nèi)多數(shù)工科院校普遍設(shè)置了“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”這一課程，該課程擁有深厚的歷史底蘊(yùn)。課題組利用中國(guó)知網(wǎng)進(jìn)行關(guān)鍵詞如“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”的搜索，發(fā)現(xiàn)了超過(guò)2500條相關(guān)成果。這表明廣泛地對(duì)該課程的教育內(nèi)容、教學(xué)手段、考核過(guò)程以及課程設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了深入探討。眾多院校積極吸收先進(jìn)的教學(xué)觀念和技術(shù)，不斷優(yōu)化課程內(nèi)容，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程進(jìn)行了革新。這種改進(jìn)不僅僅局限于教室內(nèi)的理論教學(xué)，還把減速器的設(shè)計(jì)、學(xué)生的課外科技活動(dòng)、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽以及工程實(shí)訓(xùn)等多方面內(nèi)容融為一體，實(shí)現(xiàn)了課程內(nèi)容與實(shí)踐活動(dòng)的完美銜接，并且取得顯著成效。但該課程教學(xué)過(guò)程中仍然存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 教學(xué)模式單一

在當(dāng)前，大部分高等院校在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的課程教學(xué)上，多數(shù)采用講授的教學(xué)方式。這種方式強(qiáng)化了知識(shí)的整體性和精準(zhǔn)性的傳遞，但是缺少了對(duì)學(xué)生工程思維、技能和創(chuàng)新意識(shí)的培育和激發(fā)。課程的內(nèi)容主要是以學(xué)科書(shū)籍為模板來(lái)構(gòu)造教學(xué)大綱和規(guī)劃授課，以確定學(xué)習(xí)的目標(biāo)。因此，教學(xué)的內(nèi)容通常只局限于書(shū)本的知識(shí)，造成了課程內(nèi)容的單一。同時(shí)，機(jī)械行業(yè)的最新進(jìn)展很少能夠與課程內(nèi)容形成有效鏈接，更不用說(shuō)直接融入課堂教學(xué)中。這樣的教學(xué)模式造成學(xué)生掌握的專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系不夠完善，難以滿(mǎn)足行業(yè)和企業(yè)不斷進(jìn)步的需求。

1.2 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)弱化

在“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，缺乏綜合性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)前所設(shè)定的常規(guī)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐內(nèi)容主要集中在較為簡(jiǎn)單的操作和教學(xué)時(shí)長(zhǎng)有限的范疇內(nèi)，諸如基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的識(shí)別、常見(jiàn)部件的了解、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制、帶傳動(dòng)以及減速器的拆卸和組裝等傳統(tǒng)項(xiàng)目。這些實(shí)驗(yàn)大多屬于演示和驗(yàn)證類(lèi)，它們并不足以深入應(yīng)用和練習(xí)“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程中的核心原理和知識(shí)，創(chuàng)新性較低，與實(shí)際工程環(huán)境的聯(lián)系也顯不足。此外，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間的互聯(lián)和互補(bǔ)性也相對(duì)薄弱。

2 賽教融合實(shí)施機(jī)制

通過(guò)開(kāi)展多樣化的學(xué)科競(jìng)賽，改善“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”這一課程的授課方式和學(xué)時(shí)設(shè)置，將學(xué)科競(jìng)賽與課程的學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，從而提高學(xué)生的工程實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)合作和設(shè)計(jì)創(chuàng)意的能力。這些改革的特別舉措包括以下內(nèi)容：

（1）在學(xué)生的教育過(guò)程中，本研究通過(guò)引入“第二課堂”模式，確保學(xué)生至少有一次機(jī)會(huì)參與校園內(nèi)的技術(shù)或?qū)W科比賽，從而增加其學(xué)習(xí)動(dòng)力和實(shí)踐機(jī)會(huì)。這類(lèi)學(xué)科比賽通常圍繞多樣化的制圖環(huán)境進(jìn)行，且以項(xiàng)目作為核心載體，其中項(xiàng)目的解決方案并非既定，允許學(xué)生根據(jù)自身知識(shí)儲(chǔ)備和興趣偏好自主組隊(duì)，并在課程教師的指導(dǎo)下進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。完成項(xiàng)目后，各團(tuán)隊(duì)需就其設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。評(píng)審委員會(huì)將根據(jù)學(xué)生的整體設(shè)計(jì)方案、貢獻(xiàn)度、團(tuán)隊(duì)內(nèi)部評(píng)價(jià)以及教師評(píng)價(jià)等多個(gè)維度進(jìn)行綜合評(píng)分。

（2）在校內(nèi)競(jìng)賽中，優(yōu)秀的同學(xué)被挑選出來(lái)，去參加更高級(jí)別的學(xué)科技能比賽。依據(jù)學(xué)生在校賽中的表現(xiàn)，評(píng)選出表現(xiàn)優(yōu)異、團(tuán)隊(duì)合作能力強(qiáng)、學(xué)習(xí)積極性高的小組，參加全省乃至國(guó)家級(jí)的同類(lèi)型學(xué)科競(jìng)賽。如包括全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、周培源全國(guó)大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽等活動(dòng)。

（3）塑造獨(dú)具匠心的學(xué)生競(jìng)賽訓(xùn)練體系。在參與地市級(jí)或國(guó)家級(jí)比賽的備賽階段，有意識(shí)選擇有實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)且擁有科研背景的教師，作為競(jìng)賽教練。啟動(dòng)開(kāi)放性的實(shí)踐項(xiàng)目，導(dǎo)向?qū)W生進(jìn)行題目挑選和規(guī)劃。培訓(xùn)期間，充分利用成績(jī)優(yōu)秀學(xué)生的輔導(dǎo)溝通能力，實(shí)現(xiàn)“導(dǎo)學(xué)、助學(xué)、育人”的目的。分組進(jìn)行競(jìng)賽培訓(xùn)時(shí)，選擇一名在比賽中表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)長(zhǎng)擔(dān)任組長(zhǎng)，帶領(lǐng)其他同學(xué)一起練習(xí)。這種分組方法既保證了隊(duì)伍成員的交替更新，又保持了比賽隊(duì)伍的穩(wěn)定，促使隊(duì)員們互相幫助，共同進(jìn)步。

3 競(jìng)賽與課程融合具體措施

3.1 基于學(xué)科競(jìng)賽實(shí)際問(wèn)題的課程教學(xué)

在教授專(zhuān)業(yè)課程過(guò)程中，根據(jù)課程的核心知識(shí)，提前向?qū)W生介紹相關(guān)聯(lián)的競(jìng)賽信息。舉例來(lái)說(shuō)，教師可以預(yù)先告知學(xué)生全國(guó)大學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽的主題以及大學(xué)生工程訓(xùn)練全能競(jìng)賽的比賽路線(xiàn)，并積極鼓勵(lì)他們加入。對(duì)于有意向參賽的學(xué)生，教師可以根據(jù)比賽的要求，結(jié)合課程信息，為他們合理分配任務(wù)，如制定總體設(shè)計(jì)方案、傳動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)模式、部分材料的選擇、作品的生產(chǎn)、調(diào)試以及編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)等。參加學(xué)科比賽，學(xué)生需要付出大量時(shí)間和精力，如果沒(méi)有足夠的知識(shí)鋪墊和強(qiáng)大意志力，任務(wù)很難順利完成。

圍繞競(jìng)賽這一主題，無(wú)論是競(jìng)賽要求的解析、項(xiàng)目方案的制定、項(xiàng)目設(shè)計(jì)的構(gòu)建，還是項(xiàng)目評(píng)估和成果展示，每一環(huán)節(jié)都緊扣實(shí)際需求，展現(xiàn)了創(chuàng)新、綜合、驗(yàn)證等要素。在此基礎(chǔ)上，對(duì)教師和學(xué)生活動(dòng)的合理組織，獨(dú)特方案的應(yīng)對(duì)、新工具的運(yùn)用以及后續(xù)實(shí)物制作的延伸等環(huán)節(jié)，對(duì)指導(dǎo)教師、學(xué)生的能力以及實(shí)踐支持條件提出了更高標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 工程競(jìng)賽與實(shí)踐改革

與“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程知識(shí)關(guān)系最為密切、育人目標(biāo)吻合度最高的是全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽。第十一屆大賽的主題是“機(jī)械創(chuàng)新推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、自然和諧邁向仿生新高度”，設(shè)計(jì)和制作用于生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)雜糧和蔬菜的播種、管理和收獲的小型專(zhuān)用機(jī)械。

將“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”的理論課程知識(shí)點(diǎn)拆解后融合進(jìn)實(shí)驗(yàn)部分，細(xì)化內(nèi)容并結(jié)合競(jìng)賽要求實(shí)施、安排與管理。首先，實(shí)踐課程開(kāi)展之前，將競(jìng)賽任務(wù)分解，提前分配給學(xué)生；通過(guò)一次批量的工作指派和團(tuán)隊(duì)配置，利用理論課堂教學(xué)中的交流，來(lái)完成初步設(shè)想的規(guī)劃和可行性探討。在后續(xù)的實(shí)踐操作中，嚴(yán)格遵循流水線(xiàn)的指導(dǎo)和規(guī)范管理，維護(hù)過(guò)程記錄和最后成品的質(zhì)量。對(duì)完成的設(shè)計(jì)計(jì)劃、預(yù)期效益以及團(tuán)隊(duì)的辯論表現(xiàn)評(píng)估，以此進(jìn)行工程成果的檢驗(yàn)。最后，當(dāng)課程歸結(jié)完畢后，為學(xué)生提供實(shí)踐所需的條件，如資金、加工設(shè)備以及儀器調(diào)試場(chǎng)地，以保證學(xué)生熟練完成實(shí)物制作任務(wù)。

深挖課程思政元素，以“團(tuán)隊(duì)協(xié)作、精益求精、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、責(zé)任擔(dān)當(dāng)”作為思政主線(xiàn)貫穿全實(shí)踐過(guò)程。比如，在進(jìn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)螺栓連接進(jìn)行強(qiáng)度的校驗(yàn)和計(jì)算時(shí)，可以通過(guò)實(shí)際的工程實(shí)踐來(lái)說(shuō)明，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度。在初步方案設(shè)計(jì)時(shí)，勇于創(chuàng)新，不局限于常規(guī)思路，開(kāi)拓思維，塑造學(xué)生勤于思考的創(chuàng)新意識(shí)。具體見(jiàn)圖1所示。

4 多元化課程評(píng)價(jià)體系

賽教融合策略和OBE教育理念，都著眼于學(xué)生技能的提升，強(qiáng)調(diào)學(xué)生不應(yīng)僅僅掌握教材內(nèi)的知識(shí)，更重要的是能利用所獲得的知識(shí)去解決實(shí)際的工程問(wèn)題。因此，在評(píng)估學(xué)生的學(xué)業(yè)成果時(shí)，不能單純依賴(lài)一場(chǎng)考試的成績(jī)，而應(yīng)該構(gòu)建一個(gè)全方位的評(píng)估體系，采用多樣化的評(píng)價(jià)方法。評(píng)價(jià)的內(nèi)容應(yīng)涵蓋如下幾個(gè)重要方面。

常規(guī)評(píng)估主要由課堂發(fā)問(wèn)、學(xué)生小作業(yè)和題目討論等多方面組成，占總分的10%；過(guò)程評(píng)審則采用觀察學(xué)生在校內(nèi)技能或?qū)W科競(jìng)賽中的表現(xiàn)來(lái)進(jìn)行，同樣占總分的20%；對(duì)于課程實(shí)驗(yàn)采用過(guò)程性考核，依據(jù)表1來(lái)給予評(píng)分，這部分占據(jù)總分的20%；期末考試按照傳統(tǒng)的考核方法來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，占據(jù)總分的50%，其中15%是由非標(biāo)準(zhǔn)答案的題目組成，見(jiàn)表1所示。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)整合比賽與教學(xué)，實(shí)現(xiàn)“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”與學(xué)科競(jìng)賽的無(wú)縫對(duì)接，有效激發(fā)了學(xué)生在實(shí)際操作環(huán)節(jié)的主動(dòng)探索精神、設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)意思維以及實(shí)踐過(guò)程中的工程實(shí)施能力。本文闡述了與機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽緊密相連的實(shí)踐課程執(zhí)行計(jì)劃，明確劃分了理論知識(shí)與實(shí)踐項(xiàng)目的詳細(xì)教學(xué)內(nèi)容，并搭建多元化的過(guò)程性評(píng)估體系，確?！皺C(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”與學(xué)科競(jìng)賽能夠互相促進(jìn)，實(shí)現(xiàn)共贏，從而大幅提升教學(xué)改革的成效。

基金項(xiàng)目：安徽省高校質(zhì)量工程項(xiàng)目“0BE教育理念下‘三聚四融’課程資源建設(shè)方案研究—以機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程為例”（2022jyxm1788）；安徽省職業(yè)與成人教育學(xué)會(huì)教學(xué)研究項(xiàng)目“基于‘三三耦合、六步一體’機(jī)械制造類(lèi)課程混合式教學(xué)研究”（AZCJ2023058）。

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