“賽教融合”教學模式下機械設計基礎課程改革與探索

摘 要：對于機械類專業而言，機械設計基礎課程是實踐體系中的關鍵部分。本文參照工程教育認證標準進行設計和實施，采用OBE方式作為教改理論依據，將課程教學與機械類學科競賽相結合，對課程內涵、教學方式及評價體系等進行更新，引入專業課程中的思政元素，加大對學生創新能力的培育力度，旨在提高課程教學質量和人才培養水平。課程改革通過實踐，不斷提升學生的積極性和創新能力，在各種學科競賽中取得優異成績，呈現出不斷向好的發展趨勢。

關鍵詞：OBE 機械設計基礎 學科競賽

《中國制造2025》是黨中央、國務院發布的關于國家大力推動和實施“大國制造”的一項重要的戰略性文件與行動綱領，其中對機械領域的專業人才需求日益增長[1]。以結果為中心的教學思想（OBE）是我國工科院校教學質量管理體系中的重要組成部分。和傳統教育理念相比，OBE教育理念強調學生中心、成果導向、持續改進。且以學生為主體，以培養目標為指導，通過不斷地改善來推動人才的成長。以教育教學理念的轉變為契機，結合一系列的教學改革，進一步提升人才培養的質量[2-3]。

1 機械設計基礎課程教學現狀

機械設計基礎課程的定位是機械制造及其相關領域的核心課程，主要聚焦于機械組件的功能表現與計算方法。課程內容涵蓋了對傳統材料的選擇與應用、加工特性及標準化問題的深入探討。該課程詳細介紹了多種二維平面結構的構建與動態分析，常見機械機構的工作原理與設計策略；同時，還包含了連接與傳動元件設計技術的講解，以及軸與軸承套的聯結、軸承、聯聯軸器、彈簧等關鍵部件的強度校核與實踐操作指導。通過本課程的學習，學生深入理解常見設備的基本屬性、運作原理以及設備動力學的核心概念，并且掌握機械運動規劃的方法；在此過程中，學生掌握常用零部件的失效機理，深挖設計思想，掌握使用機械設計手冊和運用文獻檢索相關材料的能力，為學生的畢業設計打下堅實的基礎[4]。

在全國范圍內多數工科院校普遍設置了“機械設計基礎”這一課程，該課程擁有深厚的歷史底蘊。課題組利用中國知網進行關鍵詞如“機械設計基礎”的搜索，發現了超過2500條相關成果。這表明廣泛地對該課程的教育內容、教學手段、考核過程以及課程設計等方面進行了深入探討。眾多院校積極吸收先進的教學觀念和技術，不斷優化課程內容，對機械設計基礎課程進行了革新。這種改進不僅僅局限于教室內的理論教學，還把減速器的設計、學生的課外科技活動、機械創新設計比賽以及工程實訓等多方面內容融為一體，實現了課程內容與實踐活動的完美銜接，并且取得顯著成效。但該課程教學過程中仍然存在一些問題，主要表現在以下幾個方面。

1.1 教學模式單一

在當前，大部分高等院校在機械設計基礎的課程教學上，多數采用講授的教學方式。這種方式強化了知識的整體性和精準性的傳遞，但是缺少了對學生工程思維、技能和創新意識的培育和激發。課程的內容主要是以學科書籍為模板來構造教學大綱和規劃授課，以確定學習的目標。因此，教學的內容通常只局限于書本的知識，造成了課程內容的單一。同時，機械行業的最新進展很少能夠與課程內容形成有效鏈接，更不用說直接融入課堂教學中。這樣的教學模式造成學生掌握的專業知識體系不夠完善，難以滿足行業和企業不斷進步的需求。

1.2 實踐教學環節弱化

在“機械設計基礎”的教學實踐環節中，缺乏綜合性和創新性的實驗，當前所設定的常規實驗和實踐內容主要集中在較為簡單的操作和教學時長有限的范疇內，諸如基礎機構的識別、常見部件的了解、機構運動簡圖的繪制、帶傳動以及減速器的拆卸和組裝等傳統項目。這些實驗大多屬于演示和驗證類，它們并不足以深入應用和練習“機械設計基礎”課程中的核心原理和知識，創新性較低，與實際工程環境的聯系也顯不足。此外，實驗內容之間的互聯和互補性也相對薄弱。

2 賽教融合實施機制

通過開展多樣化的學科競賽，改善“機械設計基礎”這一課程的授課方式和學時設置，將學科競賽與課程的學習有機結合起來，從而提高學生的工程實踐、團隊合作和設計創意的能力。這些改革的特別舉措包括以下內容：

（1）在學生的教育過程中，本研究通過引入“第二課堂”模式，確保學生至少有一次機會參與校園內的技術或學科比賽，從而增加其學習動力和實踐機會。這類學科比賽通常圍繞多樣化的制圖環境進行，且以項目作為核心載體，其中項目的解決方案并非既定，允許學生根據自身知識儲備和興趣偏好自主組隊，并在課程教師的指導下進行項目開發。完成項目后，各團隊需就其設計方案進行詳細闡述。評審委員會將根據學生的整體設計方案、貢獻度、團隊內部評價以及教師評價等多個維度進行綜合評分。

（2）在校內競賽中，優秀的同學被挑選出來，去參加更高級別的學科技能比賽。依據學生在校賽中的表現，評選出表現優異、團隊合作能力強、學習積極性高的小組，參加全省乃至國家級的同類型學科競賽。如包括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、周培源全國大學生力學競賽等活動。

（3）塑造獨具匠心的學生競賽訓練體系。在參與地市級或國家級比賽的備賽階段，有意識選擇有實際項目經驗且擁有科研背景的教師，作為競賽教練。啟動開放性的實踐項目，導向學生進行題目挑選和規劃。培訓期間，充分利用成績優秀學生的輔導溝通能力，實現“導學、助學、育人”的目的。分組進行競賽培訓時，選擇一名在比賽中表現優秀的學長擔任組長，帶領其他同學一起練習。這種分組方法既保證了隊伍成員的交替更新，又保持了比賽隊伍的穩定，促使隊員們互相幫助，共同進步。

3 競賽與課程融合具體措施

3.1 基于學科競賽實際問題的課程教學

在教授專業課程過程中，根據課程的核心知識，提前向學生介紹相關聯的競賽信息。舉例來說，教師可以預先告知學生全國大學生機械設計創新大賽的主題以及大學生工程訓練全能競賽的比賽路線，并積極鼓勵他們加入。對于有意向參賽的學生，教師可以根據比賽的要求，結合課程信息，為他們合理分配任務，如制定總體設計方案、傳動方式、運動模式、部分材料的選擇、作品的生產、調試以及編寫說明書等。參加學科比賽，學生需要付出大量時間和精力，如果沒有足夠的知識鋪墊和強大意志力，任務很難順利完成。

圍繞競賽這一主題，無論是競賽要求的解析、項目方案的制定、項目設計的構建，還是項目評估和成果展示，每一環節都緊扣實際需求，展現了創新、綜合、驗證等要素。在此基礎上，對教師和學生活動的合理組織，獨特方案的應對、新工具的運用以及后續實物制作的延伸等環節，對指導教師、學生的能力以及實踐支持條件提出了更高標準。

3.2 工程競賽與實踐改革

與“機械設計基礎”課程知識關系最為密切、育人目標吻合度最高的是全國大學生機械創新設計大賽。第十一屆大賽的主題是“機械創新推進農業現代化、自然和諧邁向仿生新高度”，設計和制作用于生產國產雜糧和蔬菜的播種、管理和收獲的小型專用機械。

將“機械設計基礎”的理論課程知識點拆解后融合進實驗部分，細化內容并結合競賽要求實施、安排與管理。首先，實踐課程開展之前，將競賽任務分解，提前分配給學生；通過一次批量的工作指派和團隊配置，利用理論課堂教學中的交流，來完成初步設想的規劃和可行性探討。在后續的實踐操作中，嚴格遵循流水線的指導和規范管理，維護過程記錄和最后成品的質量。對完成的設計計劃、預期效益以及團隊的辯論表現評估，以此進行工程成果的檢驗。最后，當課程歸結完畢后，為學生提供實踐所需的條件，如資金、加工設備以及儀器調試場地，以保證學生熟練完成實物制作任務。

深挖課程思政元素，以“團隊協作、精益求精、創新驅動、責任擔當”作為思政主線貫穿全實踐過程。比如，在進行驅動機構的設計，對螺栓連接進行強度的校驗和計算時，可以通過實際的工程實踐來說明，從而培養學生嚴謹細致的工作態度。在初步方案設計時，勇于創新，不局限于常規思路，開拓思維，塑造學生勤于思考的創新意識。具體見圖1所示。

4 多元化課程評價體系

賽教融合策略和OBE教育理念，都著眼于學生技能的提升，強調學生不應僅僅掌握教材內的知識，更重要的是能利用所獲得的知識去解決實際的工程問題。因此，在評估學生的學業成果時，不能單純依賴一場考試的成績，而應該構建一個全方位的評估體系，采用多樣化的評價方法。評價的內容應涵蓋如下幾個重要方面。

常規評估主要由課堂發問、學生小作業和題目討論等多方面組成，占總分的10%；過程評審則采用觀察學生在校內技能或學科競賽中的表現來進行，同樣占總分的20%；對于課程實驗采用過程性考核，依據表1來給予評分，這部分占據總分的20%；期末考試按照傳統的考核方法來評價學生的學習效果，占據總分的50%，其中15%是由非標準答案的題目組成，見表1所示。

5 結語

通過整合比賽與教學，實現“機械設計基礎”與學科競賽的無縫對接，有效激發了學生在實際操作環節的主動探索精神、設計方案的創意思維以及實踐過程中的工程實施能力。本文闡述了與機械創新設計大賽緊密相連的實踐課程執行計劃，明確劃分了理論知識與實踐項目的詳細教學內容，并搭建多元化的過程性評估體系，確保“機械設計基礎”與學科競賽能夠互相促進，實現共贏，從而大幅提升教學改革的成效。

基金項目：安徽省高校質量工程項目“0BE教育理念下‘三聚四融’課程資源建設方案研究—以機械設計基礎課程為例”（2022jyxm1788）；安徽省職業與成人教育學會教學研究項目“基于‘三三耦合、六步一體’機械制造類課程混合式教學研究”（AZCJ2023058）。

參考文獻：

[1]李養良，張德勤，滿達虎，等.學科競賽與機械基礎課程教學融合的改革與實踐[J].南方農機，2022，53（16）：171-174.

[2]宋俊，胡飛飛，龔青山.基于OBE理念的機械設計基礎課程教學改革探討[J].現代商貿工業，2019，40（26）：184-186.

[3]卓麗云.基于OBE理念的機械專業應用型人才培養模式研究[J].南方農機，2021，52（14）：189-191.

[4]王瑩，王鵬，王晉鵬，等.應用型本科院校《機械設計基礎》教改新思路[J].教育教學論壇，2019（37）：141-142.