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        以學(xué)生為中心的“機(jī)械設(shè)計”課程項目制教學(xué)改革與實踐

        2022-03-27 11:25:18劉平平李剛俊左芳君
        關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計課程內(nèi)容應(yīng)用型

        劉平平,李剛俊,文 廣,左芳君

        (成都工業(yè)學(xué)院 a. 智能制造學(xué)院;b. 宜賓校區(qū),成都 611730)

        課程是人才培養(yǎng)的核心要素,課程質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)質(zhì)量?!督逃筷P(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見教高〔2019〕8號》強(qiáng)調(diào)了深化教學(xué)改革要以課程建設(shè)為落腳點。本文作者所在高校始終踐行“根植地方、魂在應(yīng)用、產(chǎn)教融合、協(xié)同育人”的辦學(xué)思路,不斷推進(jìn)國家級一流專業(yè)的建設(shè),將建設(shè)重點落在課程改革上,以“新工科”的創(chuàng)新課程為要求[1],以“金課”為標(biāo)準(zhǔn),致力于打造精品課程,持續(xù)推進(jìn)課程改革。

        “機(jī)械設(shè)計”課程是機(jī)械及近機(jī)類專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課,主要研究一般尺寸和參數(shù)的通用零件的設(shè)計理論和方法[2],知識點多且分散、相對比較抽象、實踐性很強(qiáng)。教學(xué)中普遍存在學(xué)生對知識點認(rèn)識不清、理論與實際結(jié)合困難的問題。知識點過于零散,使整個知識系統(tǒng)割裂,長期以來處于理論無法落地的狀態(tài),造成學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)積極性,對專業(yè)興趣不大、缺乏專業(yè)認(rèn)同感[3]。另外,“一考定論”的考核方式限制了學(xué)生個性化和綜合素質(zhì)的發(fā)展,不利于激發(fā)創(chuàng)新能力,不利于對應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)[4]。在當(dāng)前產(chǎn)教融合教育改革趨勢下,現(xiàn)有的教學(xué)方式無法支撐應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)和應(yīng)用型高校的建設(shè)與發(fā)展[5-6]。迫切需要改“教師主導(dǎo)型”課堂為“學(xué)生主體型”課堂,即以學(xué)生為中心,充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性、允許個性化、鼓勵自主學(xué)習(xí)。

        2019年起,本課程面向行業(yè)、企業(yè)的實際崗位需求,以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向,以工程教育專業(yè)認(rèn)證為方向,設(shè)計課程目標(biāo);聯(lián)合企、事業(yè)單位從課程內(nèi)容、教法與組織、考核方式等多個層面開展課程改革,重點推進(jìn)以學(xué)生為中心的項目引導(dǎo)式教學(xué),具有鮮明的應(yīng)用型特色。

        1 課程目標(biāo)設(shè)計

        課程目標(biāo)1:掌握一般機(jī)械中通用零件的工作原理、組成、性能特點,并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行工作情況分析。能夠綜合運用相關(guān)理論與方法推演和分析工程實踐中機(jī)械產(chǎn)品通用零部件的設(shè)計與運用的關(guān)鍵問題。

        課程目標(biāo)2:了解和掌握有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料,并較為熟練、準(zhǔn)確地運用于一般尺寸和常用工作參數(shù)下通用零部件的設(shè)計。掌握機(jī)械設(shè)計的共性知識和一般設(shè)計規(guī)律,針對實際工況條件及使用特性,根據(jù)機(jī)器設(shè)計的一般程序進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)及零部件的設(shè)計與問題分析。

        課程目標(biāo)3:掌握通用機(jī)械零部件設(shè)計的基本要求、設(shè)計準(zhǔn)則和設(shè)計方法,初步具有零部件的選用和設(shè)計的能力。了解機(jī)械工程相關(guān)的社會、健康、安全、法律、文化及環(huán)境等方面的知識,關(guān)注和學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域的前沿技術(shù)及發(fā)展方向。

        2 課程內(nèi)容建設(shè)

        根據(jù)應(yīng)用型、技術(shù)型、地方性的人才培養(yǎng)目標(biāo)以及學(xué)科發(fā)展趨勢,優(yōu)化課程內(nèi)容,加強(qiáng)課程內(nèi)容與崗位需求的契合度。首先,從整體上分解課程知識體系,重塑課程內(nèi)容,將課程知識體系劃分為5個模塊;其次,將實際案例嵌入到理論教學(xué)模塊中,實施以學(xué)生為中心的合作式、參與式和項目制教學(xué)。課程內(nèi)容安排見表1。

        表1 課程內(nèi)容與學(xué)時安排

        本課程所采用的案例來源于教師科研和企業(yè)實際項目,與知識模塊內(nèi)容對應(yīng),也是翻轉(zhuǎn)課堂和課堂理論知識講授的素材。學(xué)科競賽和項目任務(wù)貫穿于整門課程,實行項目制教學(xué),著重培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的綜合能力。

        3 教學(xué)組織實施

        針對各知識模塊,分別以知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)定位,課堂教學(xué)中開展“應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”,并與線上共享資源和線下實踐有機(jī)結(jié)合?;趯φn程教學(xué)內(nèi)容的總體設(shè)計、組織和對每一堂課的教學(xué)組織,得到各堂課以及知識點之間的邏輯關(guān)系見圖1。對于應(yīng)用性比較強(qiáng)或較抽象的知識點,邀請企業(yè)一線工程師、專家進(jìn)入課堂,以真實案例為背景完成教學(xué)。

        目前,昆明市全市總?cè)丝?72.8萬人,其中少數(shù)民族人口127.36萬人,占全市總?cè)丝诘?8.9%,少數(shù)民族流動人口40萬,占全市總?cè)丝诘?.9%。呈現(xiàn)成份多、分布廣、居住散,大多以經(jīng)商、打工、招聘、婚姻等流動方式出現(xiàn),他們大多不在城市長期居住,呈現(xiàn)出無定所、居住分散、流動性大、無組織、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點。

        圖1 課程組織實施邏輯關(guān)系

        4 教學(xué)方法改革

        課程創(chuàng)新教學(xué)方法,首先,課堂教學(xué)中開展以學(xué)生為中心的“應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”;其次,結(jié)合課程知識點和授課進(jìn)度,以項目為引導(dǎo),實施項目制教學(xué);最后,從課堂教學(xué)和項目制教學(xué)兩方面同時開展“課程思政”教學(xué),注重綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

        4.1 以學(xué)生為中心的啟發(fā)式、合作式、參與式教學(xué)

        課程以學(xué)生為中心,突出培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、自我驅(qū)動能力和創(chuàng)新意識,開展啟發(fā)式、合作式、參與式教學(xué)。第一,教學(xué)過程中,通過工程案例支撐知識點的講解,以解決問題為出發(fā)點,引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生求知欲。第二,本課程關(guān)鍵知識點的課堂教學(xué)采用“應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”的模式,教學(xué)組織見圖2。

        圖2 “應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)組織

        教師不再是課堂的主導(dǎo)者,而是作為一個靈活的課堂教學(xué)組織者,將工程案例引入課堂,通過“應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”、問題伴學(xué)等方式帶動教與學(xué)的完美契合。教學(xué)中充分利用現(xiàn)有教學(xué)資源和科研優(yōu)勢,使知識點的講授與吸收都飽滿、高效。

        4.2 以學(xué)科競賽、項目為依托的項目制教學(xué)

        “項目制教學(xué)”是以項目為載體,學(xué)生為主體,教師作為組織者、指導(dǎo)者、監(jiān)督者,學(xué)生獨立或組隊完成具體項目并進(jìn)行自我評價、展示和外界評價的一種教學(xué)方法。項目制教學(xué)要求學(xué)生主動尋找解決問題方法、學(xué)習(xí)必要的知識和使用工具,重點在學(xué)習(xí)的過程。該方法實現(xiàn)了學(xué)生和教師角色的換位,更能調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,發(fā)揮其創(chuàng)造性?!绊椖俊笔清憻拰W(xué)生綜合實踐能力,體現(xiàn)本課程應(yīng)用型的關(guān)鍵部分。學(xué)生在完成項目的過程中,可不同程度地學(xué)會團(tuán)隊協(xié)作,將知識點應(yīng)用到項目中,提高綜合實踐能力。

        4.2.1 項目制教學(xué)思路

        本課程以項目引導(dǎo),實施分層次的項目制教學(xué),打破理論無法落地的狀態(tài),力求系統(tǒng)的、立體式的思維引導(dǎo)。第1層次,以學(xué)科競賽主題為背景開展項目制教學(xué),要求全員參加,同時,鼓勵參加學(xué)科競賽。第2層次,來源于教師科研或企業(yè)的實際項目,每期1項,由學(xué)生自愿并通過選拔加入實際項目組,為對課程感興趣、有精力的優(yōu)秀學(xué)生提供進(jìn)階平臺。

        項目制教學(xué)的具體實施流程見圖3。

        圖3 項目制教學(xué)流程

        項目制教學(xué)的考核采用以答辯為主,答辯表現(xiàn)和設(shè)計成果按比例分配的方式。團(tuán)隊撰寫設(shè)計報告,并通過答辯的形式展示設(shè)計成果,每位隊員都要接受評委的提問和考查。

        2020—2021學(xué)年第1學(xué)期,2018級機(jī)械電子工程專業(yè)共計236名同學(xué)參加了本課程的項目制教學(xué)改革,組建學(xué)生團(tuán)隊50個,參加答辯團(tuán)隊50個。

        項目成果的展示和答辯環(huán)節(jié)可充分鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力,展示自我,為日后的面試和工作打好基礎(chǔ),也為同學(xué)們提供了技術(shù)交流和學(xué)習(xí)的平臺。答辯中發(fā)現(xiàn),學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作意識很強(qiáng),他們的設(shè)計成果精彩紛呈,總有驚艷的作品展現(xiàn)出來。他們的設(shè)計報告充分體現(xiàn)了學(xué)生對本課程性質(zhì)的理解,對本課程知識點的消化、吸收和綜合應(yīng)用。

        4.3 與翻轉(zhuǎn)課堂和項目制教學(xué)結(jié)合的“課程思政”教學(xué)

        在“應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”和項目制教學(xué)的實施過程中,本課程將思政育人元素自然、無痕地嵌入教學(xué)過程中,見圖4。做到思政點、知識點、能力點三合一,實現(xiàn)全過程、全環(huán)節(jié)的課程思政育人。既培育了專業(yè)認(rèn)同感,也幫助學(xué)生樹立了世界觀、人生觀和價值觀。

        圖4 課程思政嵌入教學(xué)中

        5 考核方式

        本課程改變傳統(tǒng)的“一張試卷”考核方式,采用了過程化與個性化相結(jié)合、形成性評價與結(jié)果性評價相結(jié)合的考核方式,著重于能力考核。經(jīng)實踐,明確了項目制教學(xué)考核辦法,實施“全過程考核”模式,見表2。

        表2 項目制教學(xué)全過程考核方式細(xì)則

        本課程將學(xué)科競賽作為必不可少的考核加分項,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和創(chuàng)新潛能。

        6 結(jié)語

        本課程以學(xué)生為中心,從課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等多方面進(jìn)行項目制教學(xué)改革與實踐。

        1)課程知識體系模塊化,通過工程案例支撐模塊知識點,內(nèi)容飽滿,教學(xué)高效。

        2)引入“應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”,教師作為靈活的課堂組織者,打破課堂沉默狀態(tài),煥發(fā)課堂生機(jī)活力。

        3)開展分層次項目制教學(xué),理論聯(lián)系實際,鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊協(xié)作能力,激發(fā)創(chuàng)新潛能。

        4)將“課程思政”自然地嵌入“應(yīng)用型翻轉(zhuǎn)課堂”和項目制教學(xué)過程中,實施三全育人。

        5)明確了項目制教學(xué)考核辦法,考核更注重過程化與個性化的結(jié)合,著重于能力考核,凸顯公平性原則。

        本課程注重以學(xué)生為中心、以項目為引導(dǎo)實施項目制教學(xué),真正使學(xué)生忙了起來,同學(xué)們紛紛表示,在完成項目的過程中真正做到了“手腦并用,學(xué)做合一”,學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力都得到了提高,具備了基本的解決復(fù)雜工程問題的能力?;诒菊n程的項目制教學(xué)改革,學(xué)生參加學(xué)科競賽獲省級以上獎勵33項,其中,國家級5項。學(xué)生獲授權(quán)專利2項,發(fā)表論文7篇。教學(xué)改革效果顯著。

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