淺析新工科背景下機械設計課程教學改革的教學模式和考核體系

摘要：為應對未來的科技革命和產業發展的諸多不確定性，和“新工科”建設背景下國家戰略需要對專業建設的要求，本文以機械設計學科為例，圍繞機械設計課程教學改革的教學模式和考核體系進行探討，列舉出目前課堂教學和課程考核中所存在的問題，并提出相應的改革措施以滿足“新工科”背景下機械設計學科的課程要求。

Abstract： In order to cope with the many uncertainties of the future scientific and technological revolution and industrial development， as well as the requirements of the national strategy for professional construction in the context of "new engineering" construction， this article takes the discipline of mechanical design as an example， and focuses on the teaching model and reform of the teaching reform of mechanical design courses. The assessment system is discussed， and the problems existing in classroom teaching and curriculum assessment are enumerated， and corresponding reform measures are proposed to meet the curriculum requirements of the mechanical design discipline in the context of "new engineering".

關鍵詞：新工科;教學模式;考核體系;教學改革

Key words： new engineering;teaching mode;assessment system;teaching reform

0 ?引言

隨著21世紀科技革命到來，一些新興產業逐漸涌現。李克強總理指出，當前新一輪世界科技革命和產業變革的孕育興起，正在對人類社會帶來難以估量的作用和影響[1]。如何在第四次工業革命中更好地把握發展的主動權，是目前現實情況下我們需要聚焦的問題。習近平主席強調，制造業作為實體經濟的基礎，是構建現代化經濟體系的重要一環。為主動應對新一輪科技革命與產業變革，打造世界工程創新中心和人才高地，教育部提出建設“新工科”，以培養實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才[2]。

機械工程學科是“新工科”建設的關鍵一環，同時也是機械專業學生從基礎理論學習到后續深入研究專業技能的過渡，其主要強調基礎性和實操性，因此，機械設計課程的教學與考核顯得尤為重要。

1 ?機械設計課程原有教學模式

在現行的機械課程教學方案中，機械設計課程教學內容包含理論教學和實踐操作兩大部分，其中，理論教學以課本中間抽象的概念和繁瑣的公式為核心教學內容，實踐操作部分只起到錦上添花的作用，在理論教學結束后和整個學期將近尾聲之時分別進行實驗和課程設計。總的來說，現行的機械設計課程教學體系中，仍以書本理論教學為主，以實踐操作為輔，從某種意義上來說，這一點與機械設計課程教學的初衷是背道而馳的。

在機械設計課程的課堂上，老師傳授給學生的知識較為淺顯，局限于對機械設計的認知以及機械體系框架的構建，其中包括概念的理解和重要公式的瞬時記憶，缺乏形象描述，未能深入到機械設計課程的內里部分[4]。另外，許多高校選取的教材較為陳舊，版本略微落后，甚至授課課件也已年代久遠，雖然機械設計的核心理論是大體相似的，但在筆者看來，機械工程及其相關領域的新理論、新技術和新標準發展變化迅速，若能及時地將這些改變體現在授課老師的課件和教學中，或從當前最新穎的前沿科技的角度入手來引出課本內容，不失為一種更佳的選擇，這樣學生能夠在書本的基礎上拓寬專業面，加以更多思考，更易理解，達到事半功倍的效果。

2 ?機械設計課程現有考核體系

在現行的考核評價體系中，考核方案大致由三個部分構成，即上課的到課率，作業的完成情況以及期末考試，但是課堂考勤和作業情況所占比例可能不到四成，期末考試部分的權重卻不斷加強，“唯分數論”的現象在國內高校里盛行，也讓學生認為臨時突擊就能通過考試，甚至老師所給的重點比書本更重要。但是，這樣一種考核體系是否能夠滿足新工科背景下機械設計課程的要求，是否能夠達到培養實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才[2]的目的？

考核評價方案的另外兩個部分：上課到課率和作業完成情況，盡管所占權重不高但同樣能決定學生能否拿到學分。這兩部分的強調導致學生存在平時抄作業，上課人在心不在的現象，甚至花錢請人“幫忙答到”[5]，使學生的學習積極性大打折扣，對于課程任務敷衍了事。除此之外，現行的考核體系只注重于理論知識的灌輸，忽略了學生動手能力的培養，違背了開設機械設計課程的初衷，并沒有達到課程要求。

3 ?機械設計課程教學模式改革探索

3.1 形象描述，加強興趣

本科生作為剛剛開始接觸機械學科的新生，在機械設計課程學習的起步階段，對于一些抽象概念和繁瑣公式的理解是艱難的，而且老師僅通過板書或課件的形式來教學，讓學生無法深刻理解。筆者認為，在本科生的課堂教學過程中，老師可以從日常事物入手，從而引入機械學科的相關概念，這樣能加深學生的形象記憶[8]。例如，在教學到“軸的用途及分類”這一章節時，若我們只是按照課本的字面意思來介紹，即“根據軸所受載荷性質將軸分類”，學生只會記住心軸、轉軸和傳動軸的書面定義，這種學習僅停留在表層，是淺顯的。但是，如果我們舉例介紹自行車的前軸、中軸和后軸，并將其與書本分別對應，這樣學生可以將兩者串聯和對比記憶，從而達到將機械學科的理論知識與日常生活結合的目的。

3.2 轉換師生關系

長久以來，中國各大高校是以“老師主動輸送，學生被動接受”的講授形式為主。老師長期扮演著輸出者的角色，站在講臺上講解課件，希望將課本中的精華全部灌輸給學生，但沒能考慮學生的理解能力和接受范圍;學生只能一味地接受，效果是囫圇吞棗的，機械地在書本上標記重點以應付期末的測驗。針對這一問題，筆者認為，我們可以把課堂交還給學生，大學課堂理應充斥著自由嚴謹的學術氛圍，讓學生擁有課堂的主動權，讓老師回歸傾聽者和引路人的身份。例如，老師安排學習任務后，把具體的內容交給學生，讓學生自身發掘理論知識的重點[9]，并且以presentation的形式講述給其他同學聽，一來一往的過程能使學習效率加倍。如果出現難以解決的問題，我們和學生一起思考，運用提出問題、分析問題、解決問題的方法與學生一同探討[7]，各抒己見，集思廣益，從而得出結論。

另外，一個學期的課時往往是不夠的，經常出現期末臨近教學還未結束便進入期末復習。因此，我們可以利用好課余的時間。例如，我們在課前將教學資料發放給學生[7]，讓學生先自學，再帶著問題進入課堂，有重點地聽課，學生也能更好地就自己存在的問題向老師提問。

3.3 加強實驗的比重

建設“新工科”的要求提出之后，機械設計課程的實操性顯得愈發重要。目前，實驗部分在整個教學體系中僅起著點綴的作用，且存在著嚴重的實驗項目在時間和內容上不配套的問題。例如，理論部分的教學占到64個學時或以上，但與之相關的實驗項目不到8個課時，甚至更低;另外，相關知識點的實驗項目可能會安排在對應理論教學的幾周之后，以至于學生無法在課程設計和畢業設計中靈活運用學習過的知識點，導致知識斷層。筆者認為，諸如機械設計課程等此類機械專業學科基礎性課程應加強實驗比重，培養學生動手能力和知識應用能力[6]，學會自主學習和思考，從而達到“新工科”背景下機械設計課程教學模式的改革目標。

3.4 重視實習教學

機械專業作為一門實踐與理論并重的專業，理論學習終歸需要應用到實際中。學院應當建立良好的實習教學評估制度和實習教學日常檢查制度，向學生強調實習環節的重要性，并做好課堂與實習基地的內容與時間銜接[10]。

對于非畢業年級學生，學院應強化學校工程訓練中心的管理，保證學生能在實習期間得到足夠的鍛煉，充分了解機械專業的基礎應用知識。對于畢業年級學生，學院需要及時聯系適合畢業年級學生的企業，加強校企溝通，使學生在企業中能培養動手能力，熟悉工作流程，積攢實習經驗，以培養機械專業的應用型人才。

4 ?機械設計課程考核體系改革探索

判斷一個學生對于機械設計課程的學習狀況，不應僅由“期末考試”一項來決定，同時，我們應打消“一考定乾坤”、“60分平安”的念頭。一個恰當合理的考核評價體系需要有多元化的評定標準，到課情況、作業情況、presentation的完成情況以及實驗操作的完成情況都應納入考核評價體系，并且適度設定各項考核指標所占權重。

弱化考試的權重，并非讓學生不看重期末考試。考試應理解為測驗，一張試卷的幾十道題目不能全面地評價學生課業的完成情況，另外，全面客觀的機械設計考試試卷應該包含多種題型，例如選擇判斷題、名詞解釋題、畫圖改錯題和實驗設計論述題等，甚至可以加入平常實驗學習中的內容考查。我們需要加強與學生的溝通，從學生處了解機械設計課程教學的重難點。做好學生期末考試的卷面分析，總結往屆學生出現的問題，讓考核評價體系更加完善。

加強實驗項目的比重，突出對實驗和課程設計的重視，符合“新工科”背景下對于機械設計課程基礎性和實操性的改革要求。從簡單理論到動手做實驗，提高學生對于機械設計的學習興趣，培養自主學習能力和團隊協作精神[6]。

5 ?總結

國家的工業、農業、國防和科學技術的現代化程度都與機械工業的發展程度密切相關[3]，而且機械學科是工科高等教育的重要組成部分，所以，我們必須對機械專業進行改造升級，精準把握國家對于“新工科”建設的新要求。在機械設計課程的教學過程中，我們可以在逐步提高學生理論水平的同時，有意識地加強學生的構思能力和動手能力，尤其是增強提出問題、分析問題和解決問題的能力，讓學生占據機械設計課堂的主動權，進而為順利過渡到專業課程的學習奠定寬廣而堅實的基礎[3]。

參考文獻：

[1]吳巖.新工科：高等工程教育的未來——對高等教育未來的戰略思考[EB/OL].2018-12-27.

[2]教育部，工業和信息化部.中國工程院關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見[EB/OL].2018-10-18.

[3]濮良貴，陳國定，吳立言.機械設計[M].十版.北京：高等教育出版社，2019-09.

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[6]湯迎紅，劉冰，蔡頌.工程教育專業認證背景下機械設計課程教學改革探索與實踐[J].內燃機與配件，2019-10-30.

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[8]邊宇樞，高志慧，裴旭.機械設計綜合實踐課教學團隊建設探索[J].高教學刊，2018-03-10.

[9]張騫，王春香，王智祥，歐平.學科大類招生背景下的《材料科學基礎》課程的教學改革思考[J].教育教學論壇，2019-12-04.

[10]張秋昭，張書畢，高井祥，李增科，楊威.新工科背景下產學研協同培養特色行業人才模式探討[J].教育教學論壇，2019-03-13.