機械類專業課程設計實踐教學改革思路

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【摘要】在新工科背景下，傳統的機械類專業課程設計實踐教學模式已無法適應現代制造業發展對人才培養質量的需求。本文圍繞機械類專業課程設計實踐教學在教學理念、教學方法和教學過程等三方面存在的主要問題，從基于OBE理念重構實踐教學大綱、優化實踐教學方法和建立全過程課程考核體系三方面闡述推進課程設計實踐教學改革、提升人才培養質量的思路和方法。

【關鍵詞】機械類專業；課程設計；OBE理念；實踐教學

1引言

作為機械類專業較為傳統的實踐教學環節，課程設計是專業培養方案中實踐教學內容的重要組成部分，是培養學生工程實踐能力的重要環節。在各個高校的機械類專業培養方案中，一般會根據自身的專業建設情況開設機械設計課程設計、機械原理課程設計、機械制造技術基礎課程設計和專業綜合設計等實踐課程。這類課程的主要教學目的在于，通過多層次知識和能力的融合，培養學生針對某一復雜工程問題，開展創新性設計、分析與建模，設計出滿足任務要求的解決方案，同時能夠從不同的非技術性因素的角度考慮方案的可行性。然而，長期以來，機械類專業的課程設計在具體的實踐教學過程中因教學理念、教學方法、教學條件等各種原因而出現了諸多問題，實際教學效果與教學期望之間存在不小的差距。為了適應新形勢下社會發展對機械類專業學生綜合能力的需求，切實提升學生綜合實踐能力，開展機械類專業課程設計實踐教學方法研討，探索實踐教學新方法和新思路，解決傳統實踐教學中存在的問題勢在必行。

2機械類專業課程設計實踐教學目前存在的主要問題

2.1教學理念方面

機械類專業的課程設計一般都具有很強的工程實踐性，與生產實際的結合很緊密。然而，在具體的實踐教學過程中，培養學生創新能力的主動作為意識較為缺乏，經常以強調理論知識的運用和設計過程的規范性為主，對設計對象的實用價值和課程的實際教學效果缺乏足夠的重視。例如：（1）課程設計題目陳舊，任務單一[1，2]。在機械設計課程設計中，多以減速器的設計作為主要任務；在機械制造技術基礎課程設計中，多以各類常規零部件的加工工藝編制和工裝夾具設計作為主要任務。（2）為了緊扣相應理論課程教學內容，課程設計任務基本雷同，相似性較高，部分課程設計的設計數據甚至于是多年未有改變。（3）實際教學效果不佳。在制定課程設計的教學目標時，由于缺乏對非技術因素的思考，如：社會、健康、安全、法律文化、環境、經濟以及項目管理等[3]，致使課程設計結果無法適應現代社會發展的需求，無法全面地培養學生在解決復雜工程問題方面的能力。由于教學理念方面存在諸多不足，導致學生無法真正融合理論基礎與生產實際，缺乏主動性和探索精神，抄襲現象嚴重。因此，機械類專業的課程設計總體缺乏創新性，實際教學效果大打折扣。

2.2教學方法方面

作為實踐性較強的課程，機械類專業課程設計的教學方法多以指導教師講解基本理論知識、設計任務與總體設計思路、學生獨立完成相關任務為主，而實踐性則依賴于學生自身查找資料、手繪圖紙以及部分使用軟件。在這個過程中，指導教師在直接參與實踐操作指導、開展創新性實踐教學等方面投入不足，導致指導教師的參與度無法得到保證和體現，會出現疏于指導、交流與研討缺失、完全依靠學生的自覺性等現象。而由于實踐教學方法匱乏，學生的學習積極性、主動性和創造性受到束縛，致使學生的實踐能力并沒有獲得較大提升，這與機械類專業工程教育專業認證標準中提到的培養學生解決復雜工程問題的能力的初衷不相符。

2.3教學過程方面

機械類專業課程設計的實踐學時普遍在1～3周，學生需要在較短的設計周期內獨立完成相關設計任務。在具體的課程設計過程中，每位學生根據設計任務要求按照一定的設計流程開展課程設計，完成尺寸設計、理論計算、繪圖、校核、撰寫設計說明書以及答辯等內容。然而，這樣的實踐過程存在著一定的問題。例如：（1）由于缺乏必要的過程制約機制，設計周期較短，完成課程設計時容易出現人為降低設計難度、設計數據理想化、與生產實際脫節以及抄襲等情況，因此，實踐過程無法真實體現學生解決工程問題的能力。（2）機械類專業的課程設計的傳統考核方式多以學生直接提交最終的設計說明書、圖紙、工藝文件等書面材料以及參加答辯為主。由于考核方式不夠靈活，無法反映設計過程，部分學生存在為了完成而完成的心態，只為了最終能夠提交書面材料，而忽視了如何努力提升解決復雜工程問題的能力。

3教學改革思路

3.1基于OBE理念重構課程設計教學大綱

以教育成果產出（OBE）為導向的工程教育專業認證是未來高等工程教育的發展趨勢[4]。作為機械類專業工程教育專業認證標準中工程實踐類課程的重要組成部分，機械類課程設計應遵循OBE理念構建實踐教學大綱。基于OBE理念，以可落地的生產實踐項目為依托，圍繞解決機械類復雜工程問題這一主題擬定豐富多樣的課程設計題目，制定面向成果產出和生產實際的實踐教學目標和實踐教學內容。作為實踐教學的引導者，指導教師應充分認識到實踐教學項目能否落地的重要性，只有緊密結合生產實際的課程設計才能真正提高學生的工程實踐能力，培養出社會所需要的工程技術人才。

3.2依托學科知識融合推進實踐教學方法升級

隨著工業4.0時代的到來，現代制造業引來了由信息化、自動化快速向數字化、智能化、網絡化轉變的蓬勃發展期。作為發展歷史悠久的機械類專業，更新專業知識體系、培養新工科背景下的工程技術專業人才、適應現代制造業發展需求顯得尤為重要。因此，機械類專業課程設計原有的以強調理論知識應用為主的教學方法已無法滿足上述需求。對此，依托多學科專業知識進行交叉融合推進課程設計實踐教學方法升級成為一個重要探索方向。基于所學的機械、控制、力學、計算機、編程等專業知識，學生可以不再拘泥于原有的常規設計方法和設計思路，鼓勵采用不同的設計方法，面向生產實際中的復雜工程問題，明確設計任務的應用背景和應用對象，以解決實際工程問題為方向，充分吸納不同學科知識和方法進行融合，開展具有創新意義的機械類設計與制造實踐。同時，指導教師在實踐教學方法創新、實踐教學平臺搭建等方面加強研究，以實踐項目為載體，引導學生開闊創新思維方式，主動參與實踐改革。

3.3基于多維度構建分步式全過程考核體系

由于無法體現每位學生的真實工程實踐能力，以學生最終提交的書面材料為考核依據的傳統考核方式已無法適應以成果產出為導向的OBE教育理念。作為注重強調實踐能力培養的專業課程，機械類專業課程設計的學習之關鍵在于實踐性，而考核之關鍵在于過程。實踐過程可反映學生的具體實踐經過，可體現學生在面對復雜工程問題時的處理能力，可避免人為降低設計難度。因此，構建分步式課程考核機制是解決現有問題的一個可行方法。基于不同類型的課程設計的教學目標，充分運用虛擬教學、在線考核等方式、方法，根據實踐教學內容的完成情況，從技術指標與非技術指標、個人能力提升與團隊協作精神、復雜工程問題的解決途徑與方法等多個維度分步驟開展考核，并給出具體評論，最終形成對學生整體工程實踐能力的全過程、可回溯的考核與評價。

4結語

面對快速發展的現代制造業及其對高等工程教育的新要求，傳統的機械類專業課程設計實踐教學模式已無法適應新形勢、新理念。因此，開展機械類專業課程設計實踐教學改革，深入推進新工科背景下課程設計實踐教學改革新思路、新方法研究，是實現機械類專業實踐教學新發展、滿足制造業發展需求的必然之路。基于此，以工程教育專業認證的OBE教育理念為導向，重構機械類專業課程設計實踐教學大綱，優化升級課程設計實踐教學方法，建立多維度分步式全過程課程考核體系為機械類專業課程設計實踐教學改革提供了新的思路，為學生提升工程實踐能力、解決復雜工程問題提供了新的方法。

參考文獻

[1]湯曉明,潘曉紅.“目標引導,任務驅動”下的課程設計與專業課教學同步的教改嘗試——以機械設計基礎課程為例[J].大學教育,2019(1):58-60.

[2]李霞,陳建萍,魏敏,等.機械設計課程設計現狀與改革實踐的探索[J]教育教學論壇,2016(25):63-64.

[3]李貴,王興東,鄒光明,等.新工科背景下機械類課程設計實踐教學“四能力”培養模式構建[J].實驗室研究與探索,2021,40(4):213-216.

[4]牛秋林,毛征宇,劉厚才.以工程教育專業認證為導向的機械類專業課程體系改革思考——以湖南科技大學為例[J].當代教育理論與實踐,2017,9(9):67-70.

作者：牛秋林 單位：湖南科技大學機電工程學院