彭 飛，劉 丹

（北京工商大學(xué) 人工智能學(xué)院，北京 100048）

21世紀(jì)是知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代，高校要培養(yǎng)獨(dú)立思考、終身學(xué)習(xí)，具備創(chuàng)新實(shí)踐能力、能解決實(shí)際問題的人才。2018年10月《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》要求把人才培養(yǎng)水平和質(zhì)量作為評價(jià)大學(xué)的首要指標(biāo)，強(qiáng)調(diào)要“突出學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”[1]。機(jī)械設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)作為機(jī)械專業(yè)的一門重要實(shí)踐課程，具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐性、探索性、創(chuàng)新性等特點(diǎn)[2]。因此，針對多樣化和個(gè)性化的人才培養(yǎng)需求，探索“學(xué)生為中心、項(xiàng)目競賽為驅(qū)動、產(chǎn)出為導(dǎo)向”的機(jī)械設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)多維度人才培養(yǎng)創(chuàng)新模式，對于培養(yǎng)創(chuàng)新和綜合能力的工程技術(shù)人才、服務(wù)“中國制造2025”強(qiáng)國戰(zhàn)略，具有重要的教學(xué)價(jià)值和社會意義。

1 目前機(jī)械學(xué)科教學(xué)中存在的問題與分析

（1）學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動力和能力不足。傳統(tǒng)教學(xué)方法單一、缺乏互動性，學(xué)生參與度較低、容易審美疲勞，學(xué)習(xí)氛圍和效果較差。學(xué)生盡管能考得不錯(cuò)的考試分?jǐn)?shù)，但是對于知識掌握的深入程度不夠、靈活運(yùn)用能力不足。應(yīng)當(dāng)發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體地位，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方式與習(xí)慣從“被動式”到“主動性”的轉(zhuǎn)變。

（2）教學(xué)形式單一，教學(xué)時(shí)間、地點(diǎn)和內(nèi)容相對封閉。機(jī)械專業(yè)課程普遍呈現(xiàn)公式計(jì)算繁多、章節(jié)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、學(xué)習(xí)難度大等特點(diǎn)，且傳統(tǒng)教學(xué)的地點(diǎn)、時(shí)間、教學(xué)內(nèi)容固定，難以滿足學(xué)生自主靈活的學(xué)習(xí)需求?？梢越ㄔO(shè)網(wǎng)絡(luò)課程，完善線上線下混合教學(xué)模式，加強(qiáng)師生互動、使得學(xué)生能夠靈活自由地預(yù)習(xí)/復(fù)習(xí)/強(qiáng)化學(xué)習(xí)，進(jìn)而提升教學(xué)效果。

（3）考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)單一，實(shí)踐環(huán)節(jié)不足，難以形成積極有效的反饋。傳統(tǒng)考試類科目的考核方式為期末考試，實(shí)踐類科目的考核方式為課程設(shè)計(jì)報(bào)告；主要依據(jù)試卷成績、教師的評價(jià)和考核，因此驗(yàn)證反饋有效性不足。應(yīng)當(dāng)增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，選擇與學(xué)生所學(xué)內(nèi)容相關(guān)度高、實(shí)踐性和特色契合的科研項(xiàng)目或競賽，以學(xué)生發(fā)展為中心、以項(xiàng)目競賽為驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生有效參與，“做中學(xué)、學(xué)中做”，形成積極有效的反饋，提高其創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

2 以學(xué)生為中心、項(xiàng)目競賽為驅(qū)動、產(chǎn)出為導(dǎo)向的多維度教學(xué)實(shí)踐

（1）以學(xué)生為中心，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性

改變傳統(tǒng)的學(xué)生被動接受學(xué)習(xí)模式，樹立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，充分發(fā)揮其學(xué)習(xí)的積極性、主動性，培養(yǎng)其獨(dú)立思考及批判性思維的能力。教師應(yīng)當(dāng)發(fā)揮引導(dǎo)作用，主要體現(xiàn)在：①制定和明確教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)成果評價(jià)；②提供豐富多彩、聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)案例，設(shè)計(jì)課堂教學(xué)情境包括引入問題、結(jié)合案例、分析思路及講授要點(diǎn)、提問與分組討論、教師點(diǎn)評、完善思路等；③安排把控任務(wù)進(jìn)度，營造寬松自由批判的學(xué)習(xí)氛圍；④完善教學(xué)平臺，整合優(yōu)化校內(nèi)外資源、提供實(shí)訓(xùn)基地，構(gòu)建教學(xué)平臺-教師-學(xué)生協(xié)同的教學(xué)過程。以啟發(fā)式教學(xué)為例，針對某具體知識點(diǎn)，教師不是直接將結(jié)果展示給學(xué)生，而是先結(jié)合已有基礎(chǔ)/身邊生活現(xiàn)象等創(chuàng)設(shè)問題情景供學(xué)生思考，以問題為導(dǎo)向，通過設(shè)創(chuàng)設(shè)問題→分析→解釋→討論→知識點(diǎn)等方式展開教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生分析并逐步得到合理認(rèn)識。這種雙向式、互動式的教學(xué)，不是灌輸知識，而是在互動思考的過程中將知識傳遞給學(xué)生?；凇耙詫W(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)展為中心”的理念，有利于學(xué)生內(nèi)化（掌握）知識，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入思考，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

（2）以科研項(xiàng)目和學(xué)科競賽為驅(qū)動，提升學(xué)習(xí)效果

引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械專業(yè)如機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、機(jī)電控制等課程知識，進(jìn)行人機(jī)交互/節(jié)能減排/結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并積極參加多種形式的科研項(xiàng)目和學(xué)科競賽。在實(shí)踐過程中，幫助學(xué)生了解其它高校學(xué)生的水平、取長補(bǔ)短，進(jìn)一步鞏固、提升專業(yè)知識，從多視角培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

將機(jī)械設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)與項(xiàng)目競賽有機(jī)結(jié)合， 如圖1所示。首先，確定賽事種類及主題，明確項(xiàng)目任務(wù)和目標(biāo)；其次，在創(chuàng)新理論與方法學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生提出技術(shù)方案并進(jìn)行創(chuàng)新點(diǎn)評估；接著，確定設(shè)計(jì)方案并建模，進(jìn)行運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)分析，整體項(xiàng)目有關(guān)資料參加比賽，基于結(jié)果進(jìn)行反饋評價(jià)并持續(xù)完善；最后，進(jìn)行項(xiàng)目答辯與驗(yàn)收。

圖1 以項(xiàng)目競賽為驅(qū)動的設(shè)計(jì)流程

（3）以產(chǎn)出為導(dǎo)向，制定課程方案、改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容

以產(chǎn)出為導(dǎo)向是指以大學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)效果來衡量并指導(dǎo)教學(xué)[3]。將培養(yǎng)目標(biāo)分解為若干畢業(yè)要求，使得課程體系能夠?qū)?yīng)/支撐相應(yīng)的畢業(yè)要求，建立畢業(yè)要求與培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)目標(biāo)與課程方案的定量評價(jià)關(guān)系。培養(yǎng)目標(biāo)的確定及持續(xù)改進(jìn)主要依據(jù)認(rèn)任課教師、學(xué)科負(fù)責(zé)人、督導(dǎo)、應(yīng)屆畢業(yè)生等內(nèi)部評價(jià)及用人單位、行業(yè)專家、社會認(rèn)可度等外部評價(jià)結(jié)果，形成“畢業(yè)要求→培養(yǎng)目標(biāo)→課程要求→課程設(shè)計(jì)方案→教學(xué)內(nèi)容”的課程設(shè)計(jì)流程（圖2），保證教學(xué)目標(biāo)與結(jié)果的一致性，鼓勵(lì)學(xué)生完成深度學(xué)習(xí)及創(chuàng)新能力提升。

圖2 基于產(chǎn)出為導(dǎo)向的課程設(shè)計(jì)流程

（4）建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程，完善線上線下混合教學(xué)模式

利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提供多種教學(xué)資源，主要包括：教學(xué)課件（各章節(jié)的PPT）、重點(diǎn)難點(diǎn)部分的教學(xué)視頻（微課）、習(xí)題解析、專業(yè)案例庫及其它文本資料。建立慕課、精品視頻公開課等互聯(lián)網(wǎng)課程，形成教師在課堂環(huán)節(jié)系統(tǒng)化循序講授與學(xué)生在課后環(huán)節(jié)重點(diǎn)化在線強(qiáng)化的有效組合。

混合式教學(xué)模式秉承“以學(xué)生為中心、以教師為主導(dǎo)的”教學(xué)理念，總體思路是從線下到線上再到線下，以機(jī)械制圖課程為例：在課前環(huán)節(jié)，教師利用網(wǎng)絡(luò)平臺布置“學(xué)習(xí)任務(wù)”，學(xué)生通過教學(xué)課件、視頻或網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)利用制圖軟件進(jìn)行建模，并完成教師布置的設(shè)計(jì)任務(wù)，針對學(xué)生完成情況發(fā)現(xiàn)問題；在課程環(huán)節(jié)，針對難點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行解析，講授建模思路、工具選擇，引導(dǎo)學(xué)生理解吸收知識內(nèi)容；在課后環(huán)節(jié)，布置開放式新任務(wù)。這樣，利用線上線下混合教學(xué)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，課堂環(huán)節(jié)簽到、答題及監(jiān)督，課后作業(yè)批改及學(xué)習(xí)情況統(tǒng)計(jì)，能加強(qiáng)師生課程互動、提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

3 課程實(shí)施案例

例如，針對老齡化社會趨勢及老年人出行困難的實(shí)際問題，課程實(shí)訓(xùn)小組設(shè)計(jì)了一種“智能安全性老年人助行器”（圖3），旨在為老齡人群提供更安全、更智能的助行設(shè)備。

圖3 小組作品展示

小組同學(xué)通過建模、制作、完善作品，參加大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽并取得了不錯(cuò)的賽事成績；在這個(gè)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生走出書本、綜合運(yùn)用多學(xué)科知識分析解決較復(fù)雜的機(jī)械工程問題，以學(xué)生為中心開展課程設(shè)計(jì)，從最初的產(chǎn)品理念到產(chǎn)品雛形到較成熟的助行器技術(shù)方案，具體包括智能測速系統(tǒng)、逆行阻止裝置、定位服務(wù)、控制小程序等部分，不斷完善課程設(shè)計(jì)作品。這樣以學(xué)科競賽為驅(qū)動，“以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促思”，很好地提升了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。此外，拓展了學(xué)生視野，強(qiáng)化了學(xué)生對學(xué)以致用、研以致用的理解，鍛煉了搜索及整合資源、團(tuán)隊(duì)合作、演講表達(dá)等綜合能力。學(xué)生在很多設(shè)計(jì)大賽中取得了優(yōu)異成績，部分創(chuàng)新成果申請或授權(quán)了國家專利；學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力得到大幅度提高，逐步形成了具有機(jī)械專業(yè)特色的創(chuàng)新實(shí)踐型人才培養(yǎng)模式，推動了機(jī)械學(xué)科的發(fā)展。

4 結(jié)語

新時(shí)代新形勢背景下，以機(jī)械設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)為例，探索以學(xué)生為中心、項(xiàng)目競賽為驅(qū)動、產(chǎn)出為導(dǎo)向的多維教學(xué)創(chuàng)新模式，將教學(xué)、育人、項(xiàng)目、競賽、成果融為一體，提升了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、分析解決問題的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，在機(jī)械設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)課程中取得了突出的成果。鑒于機(jī)械類課程具有不同的特點(diǎn)，期望教育教學(xué)工作者探索更多可行有效的教學(xué)方法，進(jìn)行教學(xué)過程持續(xù)改進(jìn)，以提高本科教學(xué)質(zhì)量。