李養(yǎng)良 ，張德勤 ，滿達(dá)虎 ，杜大明 ，羅紅梅

（1.九江學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，江西 九江 332005；2.2020年江西省高水平本科教學(xué)團隊，江西 九江 332005）

0 引言

《中國制造2025》是由國務(wù)院印發(fā)，對我國全面推進(jìn)和實施強國制造進(jìn)行部署的戰(zhàn)略文件和行動綱領(lǐng)，其對機械工程專業(yè)人才提出了越來越高的要求[1]。工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心是基于成果導(dǎo)向的教育理念（OBE教育理念）。和傳統(tǒng)教育理念相比，OBE教育理念強調(diào)學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)。即以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，以持續(xù)改進(jìn)促進(jìn)培養(yǎng)質(zhì)量不斷提高。通過轉(zhuǎn)變教育教學(xué)理念和進(jìn)行一系列教學(xué)改革，使我國的人才培養(yǎng)質(zhì)量邁上一個新臺階[2-3]。

OBE教育理念關(guān)注的是學(xué)生能力的達(dá)成，是以成果導(dǎo)向為前提。首先，要有明確的工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，學(xué)生的畢業(yè)要求要支撐專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。通過學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，建立課程體系模塊，在設(shè)置課程模塊時，要注意專業(yè)課程能夠分別支撐畢業(yè)要求的指標(biāo)點。因此，每個模塊內(nèi)每一門課程的目標(biāo)集成后就形成了該模塊的培養(yǎng)目標(biāo)，各模塊的目標(biāo)綜合后就達(dá)到了學(xué)生最終的畢業(yè)要求，所以，每門課程的教學(xué)目標(biāo)內(nèi)容關(guān)注的是學(xué)生能力培養(yǎng)和達(dá)成度、矢量化等指標(biāo)。這樣，任課教師根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)就可以很清楚地了解需要學(xué)生學(xué)什么、怎么學(xué)，利用達(dá)成度評價機制來檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，進(jìn)而做到持續(xù)改進(jìn)。

1 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀

機械設(shè)計基礎(chǔ)是機械類或近機械類的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程主要介紹機械零件的工作能力和計算準(zhǔn)則、機械零件常用材料及選用原則、機械零件工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化。內(nèi)容包括平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動分析，常見機構(gòu)原理及設(shè)計，連接件設(shè)計，傳動件設(shè)計，軸和軸轂連接、軸承以及聯(lián)軸器、離合器、彈簧等其他零部件設(shè)計。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生具備初步分析和設(shè)計基本機構(gòu)的能力，能夠掌握常用機構(gòu)的基本特點和原理、運動特性和機構(gòu)動力學(xué)的基本知識，并能夠了解如何確定機械運動的方案；掌握常用零件的失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則，具備機械設(shè)計實驗技能和設(shè)計簡單機械及傳動裝置的基本能力；具備使用機械工作手冊、文獻(xiàn)檢索等有關(guān)資料的能力，可為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計夯實基礎(chǔ)[4]。

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程在全國大多數(shù)工科院校中都有開設(shè)，具有較為悠久的歷史。課題組在中國知網(wǎng)上輸入“機械設(shè)計基礎(chǔ)”等關(guān)鍵字，檢索出2 500多條信息，很多學(xué)者對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考試環(huán)節(jié)、課程設(shè)計等進(jìn)行了研究。許多高校將先進(jìn)的教學(xué)理念、先進(jìn)技術(shù)及時更新到教學(xué)內(nèi)容中，改革機械設(shè)計基礎(chǔ)課程，將單一的減速器設(shè)計與課堂教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生課外科技創(chuàng)新活動、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、工程訓(xùn)練等競賽結(jié)合起來，實現(xiàn)無縫對接，并取得了很好的效果。但該課程教學(xué)過程中仍然存在一些問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 教學(xué)方法比較單一

目前，大多數(shù)高校的機械設(shè)計基礎(chǔ)課程，主要采用教師課堂講解的方式，在教學(xué)過程中注重知識傳授的完整性和準(zhǔn)確性，而對于培養(yǎng)、提高學(xué)生工程意識、工程能力和創(chuàng)新意識的重視度不夠。教師以教材內(nèi)容來設(shè)定課程教學(xué)大綱和授課計劃，制定課程目標(biāo)，因此，教學(xué)內(nèi)容主要圍繞教材內(nèi)容，比較單一，機械相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)沒有與教學(xué)內(nèi)容相銜接、更未及時走進(jìn)學(xué)生課堂，大學(xué)生所學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)性不夠，跟不上行業(yè)企業(yè)的發(fā)展需求[5]。

1.2 學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高

課堂教學(xué)主要是老師講、學(xué)生聽，學(xué)生在課堂上被動地接受專業(yè)知識，不能充分調(diào)動學(xué)習(xí)積極性；課程作業(yè)主要是課本習(xí)題，以理論計算為主，設(shè)計類題目較少，學(xué)生完成作業(yè)的過程中存在應(yīng)付和抄襲現(xiàn)象；課程考核主要以期末和期中考試成績?yōu)橐罁?jù)，教學(xué)過程中對學(xué)生表現(xiàn)的評價不多，沒有全面體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況；學(xué)生平時學(xué)習(xí)遲到、曠課，上課玩手機，注意力不集中，考前突擊復(fù)習(xí)，考完就忘得一干二凈等現(xiàn)象屢見不鮮，這些情況直接影響了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的提高。

1.3 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)需要不斷加強

機械設(shè)計基礎(chǔ)的實踐教學(xué)主要是對理論教學(xué)的驗證，不能充分調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的積極性。另外，機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的設(shè)計題目主要是單級或二級減速器設(shè)計，與當(dāng)前行業(yè)發(fā)展和工程實際存在部分脫節(jié)；課程的實驗內(nèi)容主要為演示型和驗證型，綜合型以及創(chuàng)新型較少，這不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2 學(xué)科競賽的意義

學(xué)科競賽是提升大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的平臺，反映了大學(xué)生應(yīng)用專業(yè)知識的綜合能力，也是將專業(yè)知識和工程實際相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)。學(xué)科競賽對于培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神、團隊協(xié)作能力、工程實踐水平等，都具有非常重要的意義。

當(dāng)下，與機械專業(yè)密切聯(lián)系的大學(xué)生學(xué)科競賽有以下幾項：1）全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽。目的是推動高校在教學(xué)過程中關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力、培養(yǎng)團隊協(xié)作意識，加強對學(xué)生工程實際的訓(xùn)練和動手能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生針對生活實際需求進(jìn)行創(chuàng)新思維、機械設(shè)計和制作等的工作能力。2）中國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽。目的在于促進(jìn)高校提高工程實踐、工程訓(xùn)練的水平，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維、綜合工程實際應(yīng)用能力、團隊協(xié)作能力，使大學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識、綜合能力水平、理論與實踐三者實現(xiàn)有機結(jié)合。3）3D大賽，即全國大學(xué)生三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽。該競賽彰顯了科技發(fā)展、科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級的需求，是大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的具體實踐。4）全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽。大賽以培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、全面提高大學(xué)生的圖學(xué)能力為宗旨。此外，還有全國大學(xué)生信息應(yīng)用技術(shù)水平大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外科技學(xué)術(shù)作品競賽、中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、中國大學(xué)生機械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽——鑄造工藝設(shè)計賽、全國大學(xué)生金相技能大賽、江西省“天工杯”工業(yè)設(shè)計大賽等。

3 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)改革

3.1 教學(xué)目標(biāo)改革

OBE理念重點強調(diào)對學(xué)生能力的培養(yǎng)，而不局限于對課本知識的掌握。教學(xué)目標(biāo)要根據(jù)學(xué)生所在專業(yè)的人才培養(yǎng)計劃目標(biāo)來制定，專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)是大學(xué)生在畢業(yè)五年左右應(yīng)該具備的素質(zhì)和能力的總體概述。經(jīng)過學(xué)習(xí)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程，學(xué)生應(yīng)具備分析一般機械基本機構(gòu)、常用機器傳動裝置的能力，通過課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，使學(xué)生具備設(shè)計特定要求的機構(gòu)、選用常用機械傳動的素質(zhì)，同時利用分析和設(shè)計計算能夠?qū)C構(gòu)或傳動裝置的方案進(jìn)行優(yōu)化。在大學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)知識、訓(xùn)練工程實踐能力的過程中培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神，在課程設(shè)計中能夠自覺考慮各種因素，比如安全、健康、環(huán)境、法律等，培養(yǎng)出基礎(chǔ)知識扎實牢靠、設(shè)計思路清晰明確、工程實踐和創(chuàng)新能力較強的專業(yè)人才。

3.2 教學(xué)內(nèi)容改革

3.2.1 基于學(xué)科競賽實際問題的課程教學(xué)

課程教學(xué)授課過程中，根據(jù)授課內(nèi)容，將相關(guān)競賽項目提前告知學(xué)生。比如，全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的主題、大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽的賽道，鼓勵學(xué)生積極報名參賽。對于一些準(zhǔn)備參加比賽的同學(xué)，合理布置內(nèi)容，按照競賽的題目要求，根據(jù)課程內(nèi)容進(jìn)行分解，比如作品的總體方案、傳動方案、機構(gòu)運動、零部件材料的選擇、作品制造安裝和調(diào)試、說明書編寫等。大學(xué)生要參加學(xué)科競賽，需要做許多工作，沒有一定的知識儲備和積累是不行的，把競賽內(nèi)容提前布置給學(xué)生，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)機械設(shè)計基礎(chǔ)的興趣，提高學(xué)習(xí)的積極性和主動性。比如第十屆全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的主題為“自然·和諧”。內(nèi)容包括設(shè)計與制作模仿自然界動物運動形態(tài)、功能特點的機械產(chǎn)品，或者是用于修復(fù)自然生態(tài)的機械裝置，包括防風(fēng)固沙、植被修復(fù)和凈化海洋污染物的機械裝置。在日常教學(xué)中，就可以結(jié)合題目要求給學(xué)生講授相關(guān)的知識點。

3.2.2 將前期競賽內(nèi)容作為教學(xué)案例進(jìn)行分析

在課堂教學(xué)中采用案例教學(xué)法[6]，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維能力、工程實踐動手能力，引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)到的知識運用到工程實踐中。如機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、工程訓(xùn)練能力綜合競賽的作品結(jié)構(gòu)新穎，有多種形式，其在平面機構(gòu)運動原理分析、自由度計算、間歇運動機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪傳動、機械傳動設(shè)計等內(nèi)容的教學(xué)中都有可能成為非常好的教學(xué)素材。

3.2.3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式融入教學(xué)中

翻轉(zhuǎn)課堂是目前高校提出應(yīng)用的教學(xué)模式[7]。該模式側(cè)重于對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、分析問題的能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，通過學(xué)生個人思考、集中討論、教師參與等方式共同理解消化吸收課程知識。在專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)中，采用課堂教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂混合的教學(xué)模式是比較實用的。在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)中設(shè)置討論和實踐性專題內(nèi)容，授課前讓學(xué)生查閱資料，為課堂討論的話題和內(nèi)容做準(zhǔn)備。另外，鼓勵學(xué)生將與課程領(lǐng)域相關(guān)的、自己感興趣的知識內(nèi)容與大家共享，使課程氛圍更為活躍。

九江學(xué)院是普通本科院校，建設(shè)目標(biāo)定位于“區(qū)域性高水平應(yīng)用型大學(xué)”，人才培養(yǎng)目標(biāo)是應(yīng)用型人才。所以，要將培養(yǎng)應(yīng)用型人才的理念貫穿始終，在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程中要根據(jù)公司和企業(yè)需求，優(yōu)選課程的授課內(nèi)容，盡量減少公式的推導(dǎo)和理論性較強的章節(jié)內(nèi)容的授課時間，避免讓學(xué)生死記硬背，增加一些常用零部件、傳動設(shè)計以及選型應(yīng)用的實踐課程，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.2.4 課程思政理念融入教學(xué)內(nèi)容

1）在課程教學(xué)中挖掘思政元素[8]。例如，在計算平面機構(gòu)的自由度中，機構(gòu)具有確定運動方向的條件，自由度大于零并且等于原動件的個數(shù)。由此，可以聯(lián)系到QQ、微信、微博等網(wǎng)絡(luò)空間作為大眾交流的平臺，大家都可以在其中發(fā)表自己的觀點、見解，但前提是必須遵守國家法律法規(guī)；在齒輪系的講解中，僅靠一對齒輪來傳遞運動是不夠的，必須靠一系列齒輪來進(jìn)行，這里面就體現(xiàn)了團結(jié)合作的精神；在螺紋連接中，對于單個螺栓的強度計算，可以結(jié)合實際工作中由于螺栓斷裂造成的安全事故來講解，以此培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，以及對于將來從事職業(yè)的責(zé)任感；學(xué)習(xí)比較帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的不同使用范圍，可以結(jié)合班級同學(xué)雖然各自的職業(yè)規(guī)劃不同，但最終的目的都是為國家作貢獻(xiàn)等。

2）從教師自身經(jīng)歷中總結(jié)思政元素。有的教師具有企業(yè)工作經(jīng)驗，從事過機械設(shè)計等實踐工作，其在開發(fā)產(chǎn)品的過程中積累了一定的經(jīng)驗。在對工藝編排、零件設(shè)計與加工的講解中，可以結(jié)合教師自身的實際體會。比如，零件的設(shè)計、熱處理工藝的選擇、材料表面粗糙度的標(biāo)注，既要考慮產(chǎn)品的安全性，也要考慮加工制造成本等，這都是學(xué)生感興趣的內(nèi)容。

3）將大國工匠精神引入思政元素。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科研工作者的工匠精神，培養(yǎng)和啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，激勵大學(xué)生用飽滿的激情和奉獻(xiàn)精神為國家富強和民族振興貢獻(xiàn)自己的力量。比如，作為大國工匠人物之一的李萬君，被譽為“工人院士”“高鐵焊接大師”，他憑著一股不服輸?shù)你@勁兒和韌勁兒，積極參與高速車、鐵路客車、城鐵車等幾十種車的轉(zhuǎn)向架焊接規(guī)范以及操作方法的研究，先后進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)100多項，填補了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白，榮獲國家專利21項，為公司培訓(xùn)焊工達(dá)1萬多人次，培養(yǎng)帶動了一批技能精湛、職業(yè)操守優(yōu)良的技能人才，為打造“大國工匠”儲備了堅實的新生和后備力量。這些技術(shù)的突破，離不開機械設(shè)計的基本知識[9-10]，在課堂中結(jié)合大國工匠精神，能夠發(fā)揮榜樣的力量，激勵學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)。

3.2.5 課程目標(biāo)達(dá)成和持續(xù)改進(jìn)

1）課程目標(biāo)的達(dá)成要結(jié)合課程運行的整個環(huán)節(jié)，包括課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、線上討論、答疑、作業(yè)以及學(xué)生的課堂表現(xiàn)，對課程的目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行分析，找出課程目標(biāo)中還要改進(jìn)的薄弱環(huán)節(jié)，分析總結(jié)產(chǎn)生的原因，在后期教學(xué)中及時改進(jìn)和調(diào)整，不斷完善課程評價指標(biāo)體系。

2）課程結(jié)束后及時了解學(xué)生對課程的反饋和評價，收集學(xué)生對課堂學(xué)習(xí)過程中存在問題的看法，積極采納學(xué)生提出的合理建議。對于學(xué)生喜歡的學(xué)習(xí)方式要進(jìn)一步規(guī)范化、擴大化，學(xué)生接受度不高或者學(xué)習(xí)效果不好的學(xué)習(xí)方式則要反思其原因，找到癥結(jié)所在，并在下一年度的教學(xué)中持續(xù)調(diào)整改進(jìn)，使達(dá)成度指標(biāo)更好。

4 結(jié)語

當(dāng)前，機械設(shè)計基礎(chǔ)課程存在教學(xué)方法單一、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)不夠完善等問題，課題組基于OBE理念對其教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，將學(xué)科競賽與課堂教學(xué)相融合。課程改革的實踐使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新能力不斷提高，其在各類學(xué)科競賽中成績也越來越好。