專業認證背景下《機械設計》課程教學方法探討

曹波　劉春輝　姚智華　石文柯

摘 要：《機械設計》課程是高校機械類專業開設的重要課程之一，對創新型人才的培養起著非常重要的作用。為了達到專業認證的要求和培養高水平應用型人才，分析了機械設計的教學改革研究現狀及存在的主要問題，對機械設計課程的教學方法、創新能力培養、考核方式、教師能力提升以及產教研融合體系的建立等方面進行了探討和改進，旨在教師的教學水平，提升學生的創新能力，激發學生的學習主動性，培養能解決工程問題的創新型人才。

關鍵詞：機械設計 教學方法 創新能力 產學研融合體系 專業認證 考核方式

1 前言

《機械設計》是機械類的一門主干技術基礎課程，在專業培養體系中起著承前啟后的作用，在本專業人才培養過程中占有極其重要的地位。該課程內容理論性強，知識點多，知識面廣，內容龐雜等特點，學生學起來比較吃力，理解難度較大，很多學生反應該課程學不會，從而導致學生對實際應用難度增加。而且實際的授課課時較少，導致很多內容無法詳細的講解，容易忽略具體知識點在復雜工作中的應用。為此，Yang [1]借鑒麻省理工大學的本科課程設置模式，分析了當前陜西省高等教育課程，并將該模式進行實踐，數據顯示該改革方式取得了一定的成效。秦艷[2]分析了目前機械設計課程的教學普遍的現狀，提出了基于PBL模式的機械設計課程教學改革方式。史勇[3]結合自身申請教研教改項目，通過多方調研，提出了基于交互式與案例式相融合的教學方法。通過課堂互動、案例分析、案例庫建設、考核機制改革等教學環節，加強學生的自主學習能力和實踐創新能力。Jiang [4]分析了機械設計課程存在的問題，針對這些問題嘗試了一些改革方法，取得相對較好的教學效果。

為了順應國際工程教育的發展方向，快速推動我國高校的教育改革，切實提升本科的教育質量，教育部在2006 年啟動工程教育專業認證試點工作[5]。經過多年的努力部署，2016年，我國的專業認證得到國際的認可，對我國的教育改革起著重大的作用[6]。為了適應國家的發展方向和培養目標，本文以安徽科技學院的當前情況，以獲得專業認真和提升機械設計課程的教學質量為目的，對機械設計的實際教學情況開展了一些探索，提出了相關的教學改革方案。

2 教學改革措施

2.1 多元教學方法并用

對于某些難以理解的抽象的教學內容，必須通過多媒體動畫的形式展現出來，讓學生易于理解接受，促進學生學習的興趣，同時可以將企業的實際案例引入到課堂中，讓學生更進一步明白該理論或者原理的應用場景，對畢業后從事的工作性質有了一定的掌握。教師在課堂教學過程中，嚴格管理好自己的課堂，用自己的人格魅力和淵博的知識吸引學生，贏得學生的尊重[7]。對某些零件的加工工藝和工作原理，通過語音直接講解，可能比較枯燥乏味[8]，因此，教師應該充分利用視頻教學，教師在備課前就需要查閱各種視頻資料，便于教學時應用，通過視頻播放和教師的講解，學生能夠更深入的理解相關的知識點內容。對于某些相對簡單的容易理解的內容，教師可以通過翻轉課堂教學，學生需要進行自學查找各種相關的資料來準備需要講解的內容，能夠增加學生的學習主動性。此外，慕課也作為一種較好的教學手段，教師自己將需要重點講解的內容拍攝成視頻，并對視頻中的重點難點進行詳細的解釋，放置在共享群里，供學生課后多次反復的復習，充分理解教材中的難點內容。合理的分配機械設計課程線上教學和線下教學的內容，線上教學過程中以學生自主學習為主體，學生可以多次反復的進行線上學習。除了線上授課的授課方式外，也可以開展線下授課，主要是由授課教師在課堂上進行講解，以教師的教學內容為主體。然而由于進行課程改革后，課程的課時大大壓縮，導致線下課授課的內容無法進行詳細的講解，很多重要的理論公式，無法從原理上進行推導，使得很多學生感覺很迷茫，無法深入了解其原理，在課堂有限的時間內，無法非常詳細的講解每個知識點。因此，對于難點重點知識點，學生可以充分的利用線上資源，認真的去琢磨難點，線上教學能很好的彌補線下教學，能極大的促進學生的學習能力。

2.2 提升教師的能力

在應用型水平高校的建設過程中，要求授課教師必須具有較高的教學素養，也要具備深厚的理論功底。因此需要加強教師的能力培養，加強對老師的能力進行考核。從學校層面來看，學校需要制定行相關的文件及鼓勵性措施。學校應該定期組織相關的授課教師外出學習先進的理論和教學方法，從而提升教師自身教學能力和科學研究能力。另外，教師應該不斷培訓自己的實操能力、編程能力、業務能力、寫作能力、語言表達能力、教學能力、繪圖能力、交流能力、管理能力、研發能力等，全面拓展教師自己的知識面，學校或者學院應積極鼓勵教師參加關于機械設計的國內外的學術交流、授課經驗以及相關的會議，分享自己的科研成果以及教學經驗，學習他人的科研技術以及授課模式，做到與時俱進；教師也可以通過線上的方式聽取業界內相關學者的報告，不斷地豐富完善自身的知識體系。另外，教師需要積極的指導學校舉辦各種賽事，輔助學生制定可行的研究方案，并進行方案論證，將自己的知識充分的利用。作為青年教師，利用假期或者周末的時間可以前往相關的企業實踐鍛煉，學習企業的先進技術和設計方案，發現企業中存在的問題，并提出優化解決的方案，也可以將這種工程問題交給學生，讓學生參與到實際的工程中，解決實際的問題，挖掘學生的潛力，增強學生的做科研的意識。同時，教師與企業進行交流溝通過程中，可以充分挖掘企業中的研究課題，并將其轉換為橫向課題進行研究，提升教師自己解決工程中的復雜問題。教師在實習過程中可以有針對性的對企業的典型設備進行拍照，通過編輯處理作為授課的工程案例，豐富課堂上教學內容，這些實際的工程應用案例，能夠吸引學生的學習興趣。

2.3 注重創新能力培養

學生除了掌握課本的內容和教師講解的內容外，需要重點培養學生的創新能力，鼓勵學生參加國家級和省級的機械設計大賽，學院組織的各種比賽，形成“以賽促學，以賽促教”的模式[8-10]，學生通過比賽將所學的所有內容充分融合，激發學生去不斷的創新，通過構思機械方案和設計機械產品，逐步提升學生的設計能力和創新能力。同時教師可以根據自己的研究方向為學生設計不同的討論課題，構思自己的研究方案，在課堂上積極討論交流，不斷拓寬學生的知識面，同時鍛煉學生的表達能力。根據學生的匯報，教師對設計方案進行評價并給出設計的建議及優化方案，而且能使教師和學生的設計思路保持一致，鼓勵學生自主學習相關的機械產品設計的軟件。

2.4 優化考核方式

傳統的機械設計考核方式主要是閉卷期末考試作為主要評價，這種考核方式過于單一化、簡單化，難以反映出學生對知識點的掌握程度，因此亟需改變傳統的考核方式，以滿足當前應用人才培養的需求[11，12]。第一，加大平時考核的比例，將平時成績進行細化，如線上測試、線上學習時長、科技創新論文的寫作、課堂考核、課后作業、產品方案設計[13]；第二，完善實驗內容，安排合理適當的實驗學時，增強學生的動手操作能力；第三，改變閉卷考試的內容，適當增設開放性的設計試題，充分發揮學生自主能力。第四，學生定期的向老師反饋學習中存在的問題，教師有針對型進行講解，解決學生的學習困難。

2.5 建立產教研的融合體系

調研搜集、歸納整理各種生活及企業生產中的典型案例，建立知識案例庫，不斷完善豐富教學素材，為學生展示最前沿的科技。鑒于安徽科技學院的特色是以農機為主導，調研與農機相關的機械產品，建立課程內容與農機之間的關聯[14，15]，設計新的產品，以新功能為主要導向，將課堂內所學的知識用來解決實際的生活案例，促進教師的科研內容。同時帶領學生深入企業，了解機械設備的工作原理，發現企業存在的問題，并根據企業的要求積極商量探究解決問題的方案及具體詳細的實施措施，利用產教研合作的形式，促進學生的學習能力，提升教師的科研能力，構建新形勢下的產學研教一體化的教學內容。

3 教學效果對比

為了突出新教學模式的優點和教學效果，對2022屆和2023屆機械電子專業的學生期末考試成績進行統計，其中2022屆學生新教學模式尚未使用成熟，2023屆學生完全使用新的教學模式，根據學生的期末考試成，計算出平均分數，表1統計了這兩屆學生的期末考試平均分、最高分、最低分。根據統計結果可以看到，2023屆學生的學習成績明顯優于2022屆學生的考試成績，盡管兩屆學生考試的最高分相差不大，但是2023屆的平均考試成績比2022屆的考試成績提升了12.7%， 考試的最低分也得到改善，最低分提高了8分，這些統計數據說明新模式的教學方式能夠激發學生的學習興趣，促進學生積極投入到學習中，能提高學生的成績，教學效果得到明顯的提升，而且學生對教師的評價也得到改善，對教師的認可度明顯提升。

4 結論

為了建設應用型高水平大學和獲得國際工程教育專業認證，分析了機械設計課程存在的問題，并針對性的提出了建設的意見，對機械設計課程的教學方法、創新能力培養、考核方式、教師能力提升以及產教研融合體系的建立等方面進行了探討和改進。通過對兩屆學生的考試成績進行對比分析，結果表明新的教學模式能提高學生的成績，教學效果得到明顯的提高。將機械設計的理論知識與實踐結合起來，激發學生的學習熱情和積極主動性，培養學生解決工程應用能力，將人才培養和課程教學改革相結合，培養高素質高水平人才。

基金項目：安徽省質省級“六卓越一拔尖” 工程項目：機械電子工程專業卓越工程師教育培養計劃（2022zybj025）；安徽省省級質量工程項目：專業認證視域下高校本科教學管理方法研究（2022jxgl017）；《機械設計課程思政》（Xj2023040）；安徽科技學院教 “校級示范實驗實訓中心：機電與汽車工程”（Xj202088）；安徽科技學院項目：新工科背景下機械設計基礎課程教學改革（Xj2022210）。

參考文獻：

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