基于“兩性一度”的研究性教學(xué)模式改革與實(shí)踐

摘 要：為促進(jìn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)過(guò)程中存在的教學(xué)內(nèi)容固化、教學(xué)模式單一等問(wèn)題，進(jìn)行了基于“兩性一度”（高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度）的研究性教學(xué)改革探索與實(shí)踐。以立德樹(shù)人為宗旨，構(gòu)建研究性教學(xué)體系，建設(shè)教學(xué)資源庫(kù)，開(kāi)發(fā)研究性實(shí)驗(yàn)裝置，改革評(píng)價(jià)機(jī)制。通過(guò)開(kāi)展教學(xué)與科研深度融合的項(xiàng)目化教學(xué)和基于問(wèn)題導(dǎo)向的啟發(fā)性教學(xué)，豐富了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式，促進(jìn)了學(xué)生科研創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的提升。

關(guān)鍵詞：“兩性一度”；機(jī)械設(shè)計(jì)；研究性教學(xué)；教學(xué)改革

教育部在《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見(jiàn)》中提出“積極推動(dòng)研究性教學(xué)”，鼓勵(lì)開(kāi)展研究性教學(xué)改革。研究性教學(xué)模式是一種以學(xué)生為主體的教學(xué)方式，它將教學(xué)與科研深度融合，采用探究式的教學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。該模式通過(guò)研究性的知識(shí)教學(xué)和研究能力的培養(yǎng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和科研積極性。機(jī)械設(shè)計(jì)課程作為機(jī)械工程學(xué)科的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，主要講授機(jī)械零件的設(shè)計(jì)原理與方法，旨在使學(xué)生具備設(shè)計(jì)機(jī)械零件及機(jī)械裝置的能力。近年，隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)課程的研究對(duì)象和教學(xué)內(nèi)容也隨之發(fā)生了變化。將機(jī)械設(shè)計(jì)的新理論、新方法與課程教學(xué)相結(jié)合，使課程內(nèi)容具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度（簡(jiǎn)稱(chēng)“兩性一度”）顯得尤為重要。因此，開(kāi)展以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的研究性教學(xué)改革顯得十分必要。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)存在的問(wèn)題

首先，教學(xué)內(nèi)容主要依賴(lài)于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)理論知識(shí)，與現(xiàn)代機(jī)械先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合不夠緊密，缺乏高階性，不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。其次，教學(xué)模式僵化，普遍采用灌輸式教學(xué)方法，缺乏創(chuàng)新性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)造性思維。最后，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少，且多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺少研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生常常按照固定的“套路”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，缺乏挑戰(zhàn)度，不利于培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力。

針對(duì)教學(xué)存在的問(wèn)題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式等方面進(jìn)行研究性教學(xué)改革與實(shí)踐。授課專(zhuān)業(yè)“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化”是國(guó)家一流專(zhuān)業(yè)建設(shè)點(diǎn)，具備良好的專(zhuān)業(yè)建設(shè)條件。此外，項(xiàng)目依托國(guó)家智能起重裝備工業(yè)設(shè)計(jì)中心、機(jī)械工業(yè)建材粉碎裝備節(jié)能技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研平臺(tái)，擁有優(yōu)越的科研條件。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)課程研究性教學(xué)改革路徑探索

（一）構(gòu)建研究性教學(xué)體系

結(jié)合洛陽(yáng)理工學(xué)院建材機(jī)械特色，聚焦專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，以立德樹(shù)人為宗旨，以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為核心，將課程思政與知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)有機(jī)融合，確保畢業(yè)要求的達(dá)成支撐培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。將研究性教學(xué)要求融入課程目標(biāo)、課程資源、評(píng)價(jià)機(jī)制中，并基于“知識(shí)掌握、能力提升和創(chuàng)新培養(yǎng)”這一從低階到高階的遞進(jìn)式教學(xué)理念，將課程目標(biāo)設(shè)置如下：

1.知識(shí)目標(biāo)。使學(xué)生了解機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展前沿，掌握通用零件的結(jié)構(gòu)特征、設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方法等基礎(chǔ)知識(shí)，能夠針對(duì)機(jī)械工程實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析，并初步提出解決方案。

2.能力目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析機(jī)械設(shè)計(jì)方案、改進(jìn)或開(kāi)發(fā)機(jī)械裝置的能力，以及解決機(jī)械工程領(lǐng)域復(fù)雜技術(shù)問(wèn)題的能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

3.素質(zhì)目標(biāo)。引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和創(chuàng)新意識(shí)，成為德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，采用以探索為中心的教學(xué)模式，開(kāi)展教學(xué)與科研深度融合的項(xiàng)目化教學(xué)。同時(shí)，注重課程思政對(duì)專(zhuān)業(yè)課程的引領(lǐng)作用，挖掘?qū)I(yè)課程中蘊(yùn)含的思政價(jià)值和精神內(nèi)涵，建設(shè)機(jī)械設(shè)計(jì)課程思政素材庫(kù)，確保機(jī)械設(shè)計(jì)課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。

（二）建設(shè)教學(xué)資源庫(kù)

教師根據(jù)“兩性一度”的標(biāo)準(zhǔn)，將學(xué)科前沿知識(shí)、機(jī)械設(shè)計(jì)的新理念與新技術(shù)融入機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中，重構(gòu)課程內(nèi)容，提升課程高階性。教學(xué)資源包括教學(xué)視頻、電子教案、知識(shí)圖譜、課件、試題庫(kù)、考研資料、科技文獻(xiàn)、論文寫(xiě)作指導(dǎo)、創(chuàng)新作品展示以及優(yōu)秀課程設(shè)計(jì)圖例等，更是覆蓋了理論課、實(shí)驗(yàn)課、課程設(shè)計(jì)等多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（三）開(kāi)發(fā)研究性實(shí)驗(yàn)裝置

利用機(jī)器視覺(jué)、數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)融合研究性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的綜合實(shí)驗(yàn)體系，增加課程挑戰(zhàn)度。基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)開(kāi)發(fā)了涵蓋螺栓連接、鍵連接、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)等五個(gè)模塊的實(shí)驗(yàn)裝置。這些實(shí)驗(yàn)裝置與理論教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，用于支持學(xué)生開(kāi)展研究性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)表1），從而提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

（四）改革評(píng)價(jià)機(jī)制

結(jié)合專(zhuān)業(yè)工程認(rèn)證工作要求，以提升學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)，建立了一個(gè)全過(guò)程評(píng)價(jià)機(jī)制。這一機(jī)制將過(guò)程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，其中過(guò)程性評(píng)價(jià)占比40%（包括課程表現(xiàn)10%、實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新活動(dòng)10%、過(guò)程測(cè)試20%），終結(jié)性評(píng)價(jià)占比60%（期末考試）。過(guò)程性評(píng)價(jià)依托學(xué)習(xí)通線上教學(xué)平臺(tái)的大數(shù)據(jù)信息，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度和目標(biāo)達(dá)成度。如學(xué)生參與研討、問(wèn)卷調(diào)查、科技創(chuàng)新活動(dòng)等，其成果如論文、專(zhuān)利、競(jìng)賽獲獎(jiǎng)情況等，將作為過(guò)程性評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。最終，教師綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，撰寫(xiě)課程質(zhì)量分析報(bào)告，計(jì)算課程目標(biāo)（包括創(chuàng)新能力）的達(dá)成度，進(jìn)而對(duì)整體和個(gè)體的達(dá)成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)、分析，并提出持續(xù)改進(jìn)的方案。

三、機(jī)械設(shè)計(jì)課程研究性教學(xué)改革實(shí)踐效果

以齒輪傳動(dòng)教學(xué)為例，介紹研究性教學(xué)實(shí)踐過(guò)程。齒輪傳動(dòng)是一種常見(jiàn)的機(jī)械傳動(dòng)形式，也是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的核心內(nèi)容。齒輪傳動(dòng)教學(xué)涵蓋了齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、強(qiáng)度計(jì)算等內(nèi)容。教學(xué)環(huán)節(jié)則包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩大部分。

（一）理論教學(xué)

基于學(xué)習(xí)通平臺(tái)和智慧教室開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)。課前，教師在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上發(fā)布學(xué)習(xí)指南，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行線上自學(xué)。學(xué)習(xí)通平臺(tái)上不僅提供了有關(guān)齒輪設(shè)計(jì)的教學(xué)視頻、課件、動(dòng)畫(huà)、電子教案、習(xí)題、試卷及拓展性資源，還包括教師發(fā)表的齒輪研究論文、發(fā)明等科研成果，以及學(xué)生參與的齒輪重合度實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和論文成果等。課中，教師依托智慧教室開(kāi)展啟發(fā)式和案例式教學(xué)，利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)上的討論、通知、測(cè)試、討論答疑等功能，促進(jìn)生生互動(dòng)、師生互動(dòng)。課后，教師引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上完成拓展學(xué)習(xí)、提交作業(yè)和進(jìn)行答疑等活動(dòng)。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，注重教、學(xué)、研相結(jié)合，使學(xué)生掌握齒輪傳動(dòng)的基本理論和設(shè)計(jì)方法。教師鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)展齒輪傳動(dòng)研究，引導(dǎo)學(xué)生采用實(shí)驗(yàn)的方法研究齒輪嚙合特點(diǎn)，分析齒輪強(qiáng)度。同時(shí)發(fā)表論文《基于機(jī)器視覺(jué)的齒輪重合度實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)》，并積極參加創(chuàng)新大賽，如參加第十七屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽并榮獲三等獎(jiǎng)等。

教學(xué)實(shí)踐證明，基于“兩性一度”的機(jī)械設(shè)計(jì)研究性教學(xué)改革，不僅實(shí)現(xiàn)了知識(shí)傳授和價(jià)值引領(lǐng)的有機(jī)統(tǒng)一，還通過(guò)建設(shè)豐富的線上教學(xué)資源，開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)，開(kāi)發(fā)研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及引入創(chuàng)新大賽等方式，顯著提升了課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。這種教學(xué)模式有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力，為他們未來(lái)從事科學(xué)研究工作和解決復(fù)雜的實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題奠定了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李秀霞，王彎彎.基于OBE理念的研究性教學(xué)模式探索與實(shí)踐：以地球與空間科學(xué)課程為例[J].新鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2023（7）.

[2]孟秀惠.移動(dòng)互聯(lián)背景下財(cái)經(jīng)類(lèi)專(zhuān)業(yè)課研究性教學(xué)模式的實(shí)踐[J].科教文匯，2022（8）.

[3]張薇，陳靜漪.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下本科研究性教學(xué)模式研究與實(shí)踐[J].黑龍江高教研究，2020（12）.

[4]汪華.線上線下混合教學(xué)模式下日語(yǔ)閱讀課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J].河南教育（高等教育），2024（1）.

[5]張靜，趙云龍，盧佳欣，等.基于培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型人才的課程思政建設(shè)探索：以大學(xué)物理課程為例[J].大學(xué)教育，2023（12）.

責(zé)編：勉 耘