面向創新型人才培養的一流課程建設與探索

錢韋吉 莫麗

摘 ? ?要：文章在詳細分析“機械設計基礎”課程傳統教學模式中存在的問題的基礎上，以西南石油大學“機械設計基礎”課程為例提出建設路徑，即引入賽教融合與OBE（成果導向教育）理念，以創新型人才培養為目標，開展課程建設與研究，制定既能滿足課程通用性，又能兼顧各專業特色，突出創新型人才培養的教學大綱，將各類技能或學科競賽充分融入課程教學過程中，并在此基礎上構建多層次的實驗教學體系與多元化的課程評價體系。課程建設試點情況表明，學生的設計創新能力、學習主動性、團隊協作能力均得到了顯著提升。

關鍵詞：創新能力；賽教融合；一流課程；“機械設計基礎”課程

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1002-4107（2023）08-0058-04

一、引言

隨著全球產業鏈分工的不斷變化，我國作為“世界工廠”，正在從傳統的勞動密集型產業鏈向科技創新型產業鏈全面升級，各類新技術、新產業蓬勃發展，對創新型科技人才的需求顯著增大。培養具有創新創業能力的新型工程人才，已經成為高校課程建設與教育教學改革的重要課題[1-2]。

在普通高校中，“機械設計基礎”是一門面向近機類

專業學生開設的專業基礎課程，具有學生覆蓋面廣、專業跨度大、層次多等特點[3]。“機械設計基礎”課程的理論性和實踐性較強，既強調知識的綜合性、實用性，又強調創新能力、綜合分析能力和解決生產實踐問題能力，在學生的培養體系中發揮承上啟下的關鍵作用[4]。西南石油大學機電工程學院的“機械設計基礎”課程在2021年被認定為四川省本科線下一流課程。教研組以培養創新型人才為目標，通過引入賽教融合與OBE（成果導向教育）理念，積極推進課程教學內容、模式和方法的改革與探索。創新源于實踐，只有在教學過程中實現課程內容與實踐的相互融合，才能最大限度地提高學生的創新能力與綜合素質。各類學科競賽可以為學生提供大量高質量的實踐鍛煉機會，賽教融合的教學手段可以有效地培養學生的創新能力、工程實踐能力及團隊交流與協作能力[5-6]。同時，通過實施OBE理念，以學生的預期學習產出（創新能力，畢業要求）為出發點，對整個課程的教學內容、教學設計、教學實施與評價要求進行反向設計，可以有效地培養與提高學生的創新創業能力[7]。

二、高校“機械設計基礎”課程教學現狀與存在的問題

（一）教學現狀

目前，西南石油大學“機械設計基礎”課程的授課對象覆蓋機械類專業及多個近機類專業的學生，然而，任課教師在教學目標、教學設計上仍沿用統一的課程要求，并沒有針對不同專業的培養目標進行相關優化。課程的實踐教學內容較為單一，且實踐教學學時相對較少，難以培養學生的工程實踐能力與設計創新能力。例如，機械系統的結構設計是“機械設計基礎”課程的重要教學內容，也是教學難點，但受傳統教學手段的限制，機械類專業及各近機類專業的學生對此方面內容的掌握比較困難。

（二）教學中存在的問題

在教學目標方面，“機械設計基礎”課程的教學目標

多為知識目標與能力目標，素質目標相對較少，且在教學實施與考核過程中，也側重對知識目標與能力目標的達成與考核，不利于提高學生的思想品質與綜合素質。

在教學內容方面，“機械設計基礎”是專業基礎課，具有教學內容多、總學時少的特點，一般側重理論知識的講解和學習，安排的實踐練習相對較少。因此，學生在知識認知方面存在表面性、膚淺性，以及創新性培養不足等問題。目前，常用的“機械設計基礎”課程的基礎教材內容較為陳舊，設計案例單一，存在與機械行業工作崗位需求脫節的問題。

在實踐環節方面，“機械設計基礎”課程實驗與實踐

環節相對簡單，且學時較少，主要完成機構認知實驗、常用零部件認知實驗、機構運動簡圖的測繪、帶傳動、減速器拆裝等傳統機械設計實驗項目。大部分實驗項目均為演示性與驗證性實驗，無法實現對“機械設計基礎”課程基本原理與知識的綜合性、創新性應用與練習，與工程實際的聯系相對較少，且各實驗項目之間缺少相關性。

在考核方式方面，大多數普通高校的“機械設計基

礎”課程的考核方式均以“平時成績+期末考試”為主，這種考核方式注重對基本概念與知識點的考核，缺乏對學生運用所學知識解決實際工程問題能力的考核，不利于培養學生的職業素養與創新能力。

三、面向創新型人才培養的一流課程建設的思路與措施

（一）“機械設計基礎”課程建設與改革的思路

針對“機械設計基礎”課程的教學現狀與存在的問

題，西南石油大學提出了基于賽教融合與OBE理念的新教學模式的探索研究思路（圖1）。首先，教研組基于OBE理念，根據學校各專業的預期學習產出（畢業要求），對

“機械設計基礎”課程現有的教學大綱進行調整、優化。其次，依據學生需要掌握的設計任務，按不同的設計情境對“機械設計基礎”課程的教學內容進行重組，將各類學科競賽充分融入到教學過程中，突出對學生的動手能力與創新能力的培養，并在此基礎上構建多層次的機械設計基礎實驗教學體系。最后，結合“機械設計基礎”課程設計及各類學科競賽，建立多元化的課程評價體系。

（二）“機械設計基礎”課程教學模式改革措施

1.對教學大綱進行優化設計

現行的“機械設計基礎”課程教學大綱的教學內容與教學目標主要集中在常用機構與通用零部件的一般設計方法及理論上，很少涉及學生的創新能力與團隊協作能力的培養與考核等內容。同時，“機械設計基礎”課程一般面向各近機類專業（如過程裝備與控制工程專業、石油工程專業等）學生開設，具有專業覆蓋面廣的特點。因此，教研組以OBE理念為基礎，結合各專業的培養特點與教學目標，對“機械設計基礎”課程教學大綱進行優化設計，并在此基礎上將校內外各類競賽項目合理地融入到課程的教學過程中，制定既能滿足課程通用性，又能兼顧各專業特色的教學大綱。具體優化內容如下。

（1）教研組基于OBE理念，對機械相關行業、企業的工作崗位要求進行廣泛調研，同時，依據“機械設計基礎”課程覆蓋的各專業的培養目標對課程教學目標進行調整。以過程裝備與控制工程專業為例，在滿足“機械設計基礎”課程基本目標的基礎上，增加了“能夠綜合應用所學基本原理與專業技能提出過程裝備等相關專業的復雜工程問題的解決方案，設計滿足高效、節能、環保等特定工程需求的裝備，具備一定的機械設計創新能力”的教學目標。

（2）打破以陳述性知識講授為主要特征的教學模式，對課程學習內容進行全面調整，將課程分為多個學習情境，且每個學習情境都是一個相對獨立的設計任務。例如，針對桿機構設計、凸輪機構設計、齒輪傳動設計、帶傳動設計等學習內容，學習情境由簡到繁進行安排。在每個學習情境內，將“機械設計基礎”課程原有的機械原理與機械設計兩部分內容打散，根據設計任務重組教學內容，減少重復性內容，降低學習難度，并在此基礎上將學科競賽融入到每個學習情境中。

（3）根據近機類專業各自的培養目標，對教學重點進行優化。以石油工程專業為例，根據石油工程的培養目標（具備一般石油機械的基本設計能力），對教學重點進行優化。例如，結合工程實際（抽油機、振動篩等），加強對石油機械中廣泛應用的桿機構的相關理論與設計方法的教學。

（4）優化課程思政教學目標與教學內容，實現價值塑造、知識傳授和能力培養緊密融合的培養目標。教研組以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，結合中國產業升級的戰略目標，緊跟時事，深度挖掘“機械設計基礎”課程中所蘊含的思政元素，對教學內容進行梳理和設計，將思政元素靈活地融入到課程的各教學環節中，培養學生協作、創新、敬業、嚴謹、負責的工匠精神和職業道德，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀和職業觀，傳承中華傳統美德，堅定文化自信，自覺踐行社會主義核心價值觀。

2.建立較為全面的賽教融合實施機制

通過組織多樣化的校內技能/學科競賽，優化“機械設計基礎”課程的教學方式與學時分配，將學科競賽有效融入到課程的學習過程中，鍛煉學生的工程實踐能力、團隊合作能力與設計創新能力。具體改革內容如下。

（1）開發對應的第二課堂活動，保證每個學生在課程學習過程中都能參加一項校內技能/學科競賽。校內技能/學科競賽按照不同的機械設計情境，以非標準答案的設計大作業的形式開展。學生可以根據自己的學習情況與興趣愛好自由組隊，由任課教師擔任設計指導教師。學生完成設計大作業以后，以小組為單位進行設計答辯。校內技能/學科競賽評委對每個學生的設計總結、貢獻度、成員評價，以及教師評價等內容進行設計過程評分。該評分將作為“機械設計基礎”課程的過程考核評價結

果，占總成績的20%。

（2）組織校內競賽成績優秀的學生參加更高級別的校外技能/學科競賽活動。根據學生在校內競賽中的表現情況，每個教學班選出設計結果優秀、團隊合作良好、積極性高的一兩個小組參加各類省級或國家級機械類技能/學科競賽活動，如全國大學生機械創新設計大賽、全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽、全國周培源大學生力學競賽等。

（3）構建具有項目特色的學生競賽訓練營模式。在省級或國家級競賽訓練過程中，邀請具有豐富工程實踐經驗與科研經驗的教師擔任競賽指導教師，以開放性設計實驗項目的形式指導學生選題與完成設計內容。在訓練過程中，充分發揮優秀學生的“傳、幫、帶”作用。在競賽訓練分組時，由一名已經取得較好競賽成績的高年級學生擔任組長，帶領其他學生進行訓練。這種分組模式既能保證小組成員的不斷更新，又能保持競賽小組的相對穩定，有利于互幫互學。

（4）引導學生參與指導教師的各類科研項目，并根據自己的興趣與擅長的技能進行競賽內容的選題、設計與制作，以此培養學生的自主學習能力和團隊合作能力，進而提高學生的機械設計理論水平和實踐動手能力。

賽教融合的教學模式能充分鍛煉學生的工程設計能力與團隊合作能力，促進對學生創新能力的培養。同時，在競賽過程中，學生親身體驗“優勝劣汰”的競爭機制，以及競賽獲獎帶來的成就感與榮譽感，有利于充分調動學生學習的主觀能動性，增強競爭意識，進而達到提升“機械設計基礎”課程教學效果與學生綜合素質的目的。

3.構建多層次的實驗教學體系

“機械設計基礎”是一門理論與實踐相互融合的課

程，因此，教研組通過優化現有的實驗教學項目和新增創新性實驗教學項目，將課程實驗項目劃分為3個不同的實驗層次，即基礎實驗、高級實驗和創新性實驗，構建了一套多層次的實驗教學體系（表1），既滿足了“機械設計基礎”課程的基本要求，又給學有所長、對機械設計學習感興趣的學生提供了拓展提高的平臺。

（1）基礎實驗主要是“機械設計基礎”課程學習過程中必須掌握的基礎性、原理性的認知實驗和驗證實驗，是所有學習該課程的學生必須完成的實驗。學生通過基礎實驗對最基礎的機械設計案例與設計方法進行認知和實踐，培養最基本的工程觀念及實踐能力。

（2）高級實驗主要是綜合性機械設計實驗，其主要內容為機構創新實驗，是對“機械設計基礎”課程內容的全面綜合應用。該類實驗以機構創意組合及參數分析實驗平臺為基礎，要求學生以小組為單位，按不同的設計要

求，設計和搭建出滿足不同功能的機構，并在此基礎上對搭建完成的機構進行各類性能參數測試與分析，綜合評價設計方案。機構創新實驗所需的實驗時間較長，實驗難度較大，一般為學生自愿報名參與，可以與過程性評價中的非標準答案設計大作業協同開展。機構創新實驗可以較為充分地鍛煉學生的分析問題能力、解決問題能力、評估解決方案的綜合能力，培養學生的創新設計能力與工程實踐能力。

（3）創新性實驗主要是基于機械類技能/學科競賽活動的開放性設計實驗項目，該類實驗主要服務于各類技能/學科競賽小組的訓練工作。在各競賽小組的訓練過程中，機械設計基礎實驗室依據自身的實驗設備、資源，結合指導教師提供的各類科研與工程項目資源，為各競賽小組的訓練提供實驗環境與資源支撐。通過以技能/學科競賽為基礎的各類實驗項目的訓練，學生的機械設計創新能力、工程實踐能力及學習主觀能動性均得到顯著提高。

在構建多層次機械設計基礎實驗教學體系的過程中，除上述3個層次的實驗教學設計外，教研組還搭建了“機械設計基礎”課程虛擬實驗平臺，為實驗教學工作提供更多的資源支撐。

4.建立多元化的成績評價體系

賽教融合與OBE理念均以學生能力培養為中心，要求學生對課程內容的掌握不能局限于課本上的知識點，其重點在于培養學生運用所學知識解決工程實際問題的能力。因此，衡量學生成績的優劣，不能以一次考試成績作為評定依據，應在對學生進行全面考核的基礎上，建立多元化的成績評價體系。考核評價內容應包括以下幾方面。平時評價主要是結合課堂提問、學生小作業、課題討論表現等進行評價，占總成績的20%；過程考核評價是根據學生參加校內技能/學科競賽的情況進行評價，占總成績的20%；實驗考核評價是根據學生完成課程實驗的情況給出成績，占總成績的10%；期末測試以傳統的考試方式考查學生的學習成果，占總成績的50%，其中包含

15%的非標準答案試題。以“機械設計基礎”課程的過程考核評價為例，分析評價內容與權重（表2）。

四、實施效果與存在的問題

教研組于2021年春季學期至2022年春季學期，在西南石油大學過程裝備與控制工程專業及石油工程專業中選擇2個教學試點班級，在“機械設計基礎”課程的教學過程中，實施了基于賽教融合和OBE理念的教學模式，取得了一定的教學成果。

第一，教師通過在教學過程中進一步梳理課程知識點，以及設計情境式教學內容，學生對課程的學習目的與最終成果有更加清晰明確的認識，進一步消除了學生對課程學習的迷茫感，有效提升了學生學習的積極性。問卷調查結果表明，學生課堂問答參與率顯著提高，對“機械設計基礎”課程課前預習與課后學習的積極性提升了27%。

第二，通過積極參與多樣化的校內外技能/學科競

賽，試點班級的學生取得了較好的競賽成績，先后獲得7項全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽獎、3項全國大學生機械創新設計大賽獎、2項中國智能制造挑戰賽獎。在競賽過程中，學生的團隊協作能力、解決工程實際問題能力及機械設計創新能力均得到了提高。

第三，多元化的成績評價體系，拓寬了學生提高學習成績的方式與渠道，有效激發了學生學習的主觀能動性，大大減少了考前突擊復習的現象。試點班級學生的“機械設計基礎”課程平均成績較普通班級學生提升明顯，不及格率顯著下降。問卷調查結果顯示，兩個試點班級學生對“機械設計基礎”課程的滿意度分別為91.5%與93%。

在實施基于賽教融合和OBE理念的教學模式的過程中，也存在一些問題。例如，個別學生對技能/學科競賽的參與熱情不高，想方設法逃避參與競賽；部分競賽內容與課程教學內容結合不緊密；由于學生學習與動手能力存在差異，同一競賽小組中，存在學生貢獻度差異過大等問題。上述問題可以通過進一步優化課程目標及課程內容、競賽環境與競賽資源，以及競賽訓練方法和機制來改進和解決。

五、結束語

文章以OBE理念為基礎，通過賽教融合的方式，對“機械設計基礎”課程進行新型教學模式的探索與研究，

進行了基于OBE理念的教學大綱優化、建立較為全面的賽教融合實施機制、構建多層次的實驗教學體系，以及建立多元化的成績評價體系等教學改革嘗試。教研組在課程教學過程中的實施情況與取得的成績驗證了基于賽教融合和OBE理念的新型教學模式是切實可行的，有利于培養新時代的創新型人才，為成果導向型教學理論的應用與實踐提供了一定的方法和思路。

參考文獻：

［1］ ?楊曉慧.我國高校創業教育與創新型人才培養研

究[J].中國高教研究，2015（1）：39-44.

［2］ ?李世佼.大學生創新創業教育體系的構建[J].黑龍

江高教研究，2011（9）：119-121.

［3］ ?李延斌，高有華，田方，等.面向培養卓越工程師的機

械設計基礎課程改革[J].實驗技術與管理，2012，29

（4）：231-233.

［4］ ?陸萍，宋可總，欒瑩，等.機械設計基礎課程教學改革

研究與實踐[J].高等理科教育，2006（1）：49-51.

［5］ ?李獻麗.“賽教融合”模式下“機械設計基礎”教學研

究[J].機電技術，2022（2）：96-99.

［6］ ?蔡勤生.“賽教結合，寓學于賽，以賽促改”教學模式

實踐探索[J].職業技術教育，2010，31（26）：40-43.

［7］ ?孫楠，王佳玉，楊靖鐸.基于OBE理念驅動的高校大

學生科技創新教育限制因子解析和評價研究[J].

黑龍江教育（理論與實踐），2022，76（9）：69-72.

編輯∕陳晶