工程教育認證背景下機械制造裝備設計課程教學模式探索與實施

于華 劉玉飛

摘要：本文主要探討在機械制造裝備設計課程教學中運用翻轉課堂教學手段，徹底改變以往灌輸型教學模式，形成符合工程教育專業(yè)認證理念的成果導向式教學模式。

關鍵詞：工程教育專業(yè)認證；教學模式；探索；實施

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）26-0125-02

為全面提高工科專業(yè)人才培養(yǎng)質量，提高畢業(yè)生就業(yè)競爭力和適應就業(yè)市場國際化需求，安徽工程大學機械設計制造及其自動化專業(yè)自2012起積極推進工程教育專業(yè)認證工作，以工程教育專業(yè)認證12條畢業(yè)要求[1]為基礎，以中國制造2025和地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為導向，面向高端裝備制造業(yè)和智能制造，建立符合社會需求的人才培養(yǎng)模式和課程知識體系，全面推進課程教學改革。

機械制造裝備設計作為機械設計制造及其自動化專業(yè)的主干專業(yè)課，圍繞工程教育專業(yè)認證倡導的“學生中心理念、產(chǎn)出導向理念、持續(xù)改進理念”[2]，在課程內(nèi)容設置、教學方法、評價機制等方面做了大量改革工作，特別是結合本校生源情況探索出一套行之有效的課程教學模式，提升學生問題分析和設計/開發(fā)解決方案能力，具有一定的推廣參考價值。

一、探索新教學模式的必要性

1.傳統(tǒng)教學模式教學效果差。機械制造裝備設計課程教學內(nèi)容多，學時少，實踐性強。機械制造裝備設計課程總學時為48學時，講解內(nèi)容包括機械制造裝備的設計方法、金屬切削機床設計、組合機床設計、金屬切削刀具設計及物料運儲裝置設計。課程改革之前，課程組教師總是抱怨課程學時少、內(nèi)容多、授課難。以往教師授課是全程灌輸、力求每個知識點都面面俱到，結果是學生對各個知識點掌握都很膚淺，不能將各個知識點有機地結合在一起，難以掌握機械制造裝備設計精髓，再加上其缺乏實踐經(jīng)驗，導致其設計的機械制造裝備只能是東拼西湊。

2.適應工程教育專業(yè)認證的要求。工程教育專業(yè)認證工作的中心指標是“學生”，認證工作評價的核心是學生的表現(xiàn)和學生能否獲取相應的素質能力，而且必須考慮全體學生[3]。對于課程教學效果，其評價標準為在教學活動完成后學生學到了什么，這和以往更加關注教師教了什么有根本區(qū)別。為此，必須探索以學生為中心，能確保學生取得預期學習成果的教學模式。

二、翻轉課堂教學模式的探索與實踐

傳統(tǒng)教學模式是“先教后學”，翻轉課堂是“先學后教”，學生課外通過視頻、課件及其他教學資源學習新知識，課堂通過討論、辯論等形式加深知識的理解，提升綜合應用知識分析、解決實際工程問題的能力[4，5]。

本課程組針對主軸組件設計一節(jié)，借鑒翻轉課堂模式，同時考慮到本校學生的實際能力，為避免采用完全翻轉使學生感到茫然，按圖1所示方式進行教學模式設計。

1.課堂搭建知識架構。此環(huán)節(jié)教學不像以往教學，不是將每個知識點講全、講透，而是讓學生建立起主軸組件設計的知識架構，使學生明白性能優(yōu)良的主軸組件應具備哪些特征，哪些因素影響到這些特征，針對這些影響因素如何設計主軸組件才能使其達到性能要求。

2.課后自學并完成一定數(shù)量的作業(yè)。課堂搭好以上知識架構后，教師給學生提供多媒體課件、各個知識點的微視頻、主軸組件典型結構圖例及相關文獻資料，要求學生在規(guī)定時間內(nèi)完成課后自學，并圍繞各知識點布置一些不太復雜的作業(yè)題且在下次上課前上交。

3.課堂討論內(nèi)化知識。課堂討論分三個階段，第一階段由教師根據(jù)學生完成作業(yè)的情況，對學生掌握不太好的共性問題集中研討。第二階段為學生提問互答階段，學生可將自己在自學過程中有疑惑的地方提出來，由其他同學作答，有不同意見的可討論爭辯，隨著討論爭辯的進行，答案逐漸明確，通過討論不僅有利于強化知識，還有利于強化學生存在感，提高其主動學習的積極性。第三階段為教師布置一些有一定難度的需要綜合運用各知識點才能解決的項目，讓學生分組討論匯報，教師根據(jù)學生的匯報情況作適當?shù)囊龑В饔懻摻M課下繼續(xù)討論完善答案，并作為課后作業(yè)上交。

課堂討論要求每位學生必須發(fā)言，教師對每一位學生參與討論的情況作好記錄，作為平時成績的組成部分，以此來督促在此環(huán)節(jié)不太積極的學生，達到增強所有學生溝通能力的目的。

4.課堂總結提升。通過前三個環(huán)節(jié)，學生已經(jīng)掌握了本節(jié)各知識點內(nèi)容，并具備一定的綜合運用所學知識分析、解決實際工程問題的能力，此時教師在課堂上對相關知識點歸納總結，加深學生所學知識的系統(tǒng)性，在此基礎上再進一步拓展，介紹一些前沿知識，以目前處于技術領先廠家生產(chǎn)的高端主軸組件為例，介紹主動控制型軸承磁浮軸承及采用磁浮軸承的電主軸結構，以及如何在電主軸上采用聲發(fā)射傳感器、位移傳動感器、溫度傳感器監(jiān)測主軸的振動、變形和溫度，從而對主軸的工況進行實時監(jiān)控。通過此環(huán)節(jié)，開闊學生視野，激發(fā)學生求知欲，提升學生創(chuàng)新意識。

5.收集反饋意見。在本輪教學環(huán)節(jié)完成之后，課程組通過問卷調查的方式對此種教學模式的效果進行了調研，調研結果如表1所示。

本節(jié)教學設計完全打破了傳統(tǒng)教學模式，有些學生還不能完全適應，第一次實施能取得這樣的反饋結果屬正常。由于課程組前期做了充分的準備工作，學生對教學資源的滿意度較高。學生不積極參與討論的原因是多種多樣的，有的學生是怯場，不敢在人多的場合發(fā)言；有的學生是課前沒有自學，對大家討論的問題不知所云，沒辦法參與討論。

6.持續(xù)改進。針對本輪翻課堂模式實施過程中存在的問題，課程組做了研討，下輪課程教學過程中，首先做好動員引導工作，讓學生從習慣于被動喂食到習慣于主動覓食，其次進一步完善各教學環(huán)節(jié)的準備設計工作，讓學生在輕松的氛圍中參與討論，提升學生的主動參與性。

三、實施成效

機械制造裝備設計課程要達成兩個培養(yǎng)目標，支撐兩條畢業(yè)要求。課程達成度分析如表2所示。

本課程教學模式改革在機械設計制造及其自動化專業(yè)2014級實施，從表2可以看出，同2013級相比，課程目標2達成度提高近20個百分點，課程綜合達成度提高近15個百分點，通過教學模式改革，課程教學效果顯著提高。

綜上所述，本課程組教師以工程教育專業(yè)認證為契機，進一步理清思路，形成以學生為中心、產(chǎn)出為導向并持續(xù)改進的教學理念，通過采用翻轉課堂教學徹底改變以往的灌輸型教學模式，形成符合工程教育專業(yè)認證理念的成果導向式教學模式。

參考文獻：

[1]中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會.工程教育認證標準（2015版）[S].2015.

[2]李志義.對我國工程教育專業(yè)認證十年的回顧與反思之一：我們應該堅持和強化什么[J].中國大學教學，2016，（11）：10-16.

[3]丁曉紅，李郝林，錢煒.基于成果導向的機械工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式[J].高等工程教育研究，2017，（1）：119-144.

[4]楊春梅.高等教育翻轉課堂研究綜述[J].江蘇高教，2016，（1）：59-63.

[5]朱葉秋.“翻轉課堂”中批判性思維培養(yǎng)的PBL模式構建[J].高教探索，2016，（1）：89-94.