基于OBE理念的“機械設計”混合式課程建設＊

周 征，蔡玉強，馮立艷，張雪雁，崔冰艷

（華北理工大學機械工程學院，河北 唐山063210）

1 課程建設背景及OBE教學理念

2018-06，陳寶生部長在新時代全國高等學校本科教育工作會議上指出，“人才培養是大學的本質職能，本科教育是大學的根本；要堅持以本為本，推進四個回歸，實現內涵式發展，加強新工科建設”[1]。其中的內涵式發展具體是指大學要自覺建立學生中心、產出導向、持續改進的質量文化，這也是工程教育專業認證遵循的基本理念?；贠BE成果導向教育已成為美國、澳大利亞等國教育主流趨勢，中國作為華盛頓協議成員國中的一員，進行成果導向教育理念為引領的教育實踐改革具有重要意義[2]。

OBE成果導向教育強調學生學到了什么而不是教師教了什么，強調教育過程的輸出，而不是輸入。其教育的產出包括培養目標（專業教育的產出）、畢業要求（學生學習的產出）、課程目標（課程教學的產出）等方面的學習成果。

2 “機械設計”課程培養目標

為適應新時代對創新人才的需求，以國家本科教育質量標準和專業認證標準等為依據，按照OBE理念要求構建機械專業人才培養目標，促進學生知識、能力、素質的綜合提高。機械專業著力培養具有良好人文素養、職業道德，具備扎實的機械設計、機械制造、信息化等方面的專業知識，具有進行機械設計、制造工藝與裝備設計、自動化系統設計等方面的工程實踐和科技創新能力的高素質應用型人才。

所謂課程目標是課程所要實現的目的，也就是該課程要讓學生掌握的基本知識與技能，形成和發展的智力、體力、能力，養成的情感、態度、品德等。“機械設計”課程培養目標是順應新工科發展潮流，以機械通用零部件設計為主線，使學生掌握機械零件的工作原理、結構特點和設計方法，能夠運用標準規范、查閱技術資料、掌握一定的實驗方法和技能訓練等能力。同時將立德樹人、創新創業、科研反哺融入到“機械設計”課程教學中，培養基礎雄厚、可持續發展能力強、適應面廣的高素質應用型人才。

3 “機械設計”混合式課程教學實踐

3.1 課程建設總體思路

吳巖司長指出，線上的課、線下的課，發展到一定程度，就成了模糊了分界的混合課，翻轉課堂就是線上線下混合式教學的有效策略。要大力推廣線上線下混合式金課，使高等教育的人才培養質量實現質的飛躍[1-5]?！皺C械設計”課程為了適應OBE要求，踐行“以學為主、以學生為主體、以學習效果為目標”的教育理念，打造一流金課，推動一流人才培養和一流大學建設，實現了如下轉變：把灌輸課堂轉變為對話課堂，把知識課堂轉變為能力課堂，把封閉課堂轉變為開放課堂，把重學輕思轉變為學思結合，把重教輕學轉變為教主于學。只有這樣，才能使課程進一步難起來、學生真正忙起來、培養效果實起來、教育質量提起來，從而培養新時代的建設者和接班人。

3.2 課程建設具體實施

教學模式的多階段性?！皺C械設計”線上線下混合式教學，即通過課前、課中、課后三個階段來傳授、深化和鞏固知識的教學。在課前、課后鼓勵學生根據教師提供的課件、課程重難點講解視頻和習題講解視頻等，提高學生學習的主動性和參與度，同時培養學生自主學習的能力。在課堂上，教師通過思維導圖的方式展開講解，可以幫助學生更好地記憶知識點內容；根據課程特點，有意識地培養學生的邏輯思維和形象思維能力，并挖掘和提升學生的空間想象力和動手實踐能力。

線下教學中注重情景教學和互動教學。課程組教師優化教學設計，整合教學資源，實施了基于創設情境、啟發思考、合作交流、反思提高的探究式教學。課程之父泰勒指出，學習經驗是學習者與外部環境條件之間的相互作用，學生學到了什么取決于他做了什么，而不是教師做了什么。在“機械設計”教學過程中，開始時就組織課堂活動，包括引導學生關注課程目標以及對課程內容理解方面，營造出相應的教學情境。教師確保學生對學習情景有所認識，并且隨時根據學生的認知情況調整教學情境，從而提升教學效果。另外，教師讓學生通過參與討論、協同合作等方式發現問題、深入思考并最終解決問題，使學生成為課堂的中心，實現了理論課和實驗課翻轉課堂的效果，如圖1、圖2所示。學生通過對知識的充分挖掘、對學習環境的充分適應、與教師和同學間的積極互動、與自我的反思對話，大大提升了其對學習內容的深刻理解程度及應用知識解決問題的能力。

信息技術助力線上教學。課前和課后階段是課中階段的重要延伸和拓展，主要是靠互聯網信息技術實現的，分為錄播和直播兩種方式。課前導學以及知識點預習以錄播方式為主，借助愛課程網絡教學平臺、中國大學慕課平臺等，引入微課、慕課、在線開放課程等教學手段，把預習微視頻和導學案例資源推送給學生，鼓勵學生發揮主觀能動性提前預習，開展自主性、研究性學習。課后習題講解和重點難點講解主要采取直播的方式，把釘釘平臺和學習通平臺相互融合，將其各自優點集成在一起。使用釘釘平臺屏幕分享的模式，將PPT推送到學生那里，并且確保聲音和圖像的一致性。在直播過程中，可以加入學習通的各種功能，比如簽到、投票、選人等，讓學生積極參加到課程活動中來，回答問題正確后會有相應加分，充分調動了學生學習的積極主動性，課堂教學環境豐富多樣，每個學生都積極的參與到課堂的學習中，真正實現了以學生為中心的轉變。另外，學習通平臺對學生的活動都有相應的記錄，可以對學習過程進行全面考核；釘釘平臺直播后的課程具有回放功能，學生可以根據自己的需要和對知識點的把握程度，來進行多次反復學習。

融入思政元素、探索考試改革。立德樹人是混合式課程建設與人才培養的出發點和落腳點，發現并凝練課程知識中的思政元素，將社會主義核心價值觀和優秀傳統文化理念融入到“機械設計”課程中，讓知識傳授與價值理念教育發生同頻共振。比如把哲學思想里面矛盾觀點、辯證統一的觀點等加入到機械設計中來，這樣才能站在系統和全局的高度設計產品，使其滿足一定的經濟性和社會性要求。以學生能力達成為導向，積極探索非標準答案考試改革，讓試題更具有靈活性與探究性；綜合應用案例分析、研究報告、成果作品等多種形式，全面考核學生，建立多元化學業考核評價模式，助力學生的德智體美勞全面發展。

4 課程建設成果與特色

4.1 課程建設項目平臺

華北理工大學“機械設計”課程自2008年以來一直是河北省精品課程，2019年又轉型為河北省精品在線開放課程，《機械設計》和《機械設計課程設計》是國家級規劃教材和國家重點出版物。

近三年，課程改革亮點頻出，教學改革深入推進，課程組教師完成教育部教改項目“慕課環境下機械基礎虛擬實驗平臺的開發與應用研究”、河北省教改項目“能力導向學訓結合的機械原理及設計優質創新性資源共享平臺的構建”等教學研究工作[6]。另外，課程組教師正在進行河北省教改項目“機械動力學分析與設計教學案例庫建設”“機械設計金課優質教學資源建設”“基于雨課堂智慧教學的機械設計多元化教學設計與實踐”等教研工作。

4.2 學生參與科研項目

在“機械設計”金課建設和課程改革探索的同時，加強課程、項目、平臺等多要素聯動，促進學校、企業、政府等多主體協同，推動校內與校外、課內與課外、教學與科研等多維度融合。針對學生對現有生產系統工藝和機械設備缺乏了解的情況，以現場實際需求為依據，以學生參與科研項目的興趣來驅動，形成典型的工程設計案例，構建機械模塊化結構及部件資源庫。資源庫內容全面涵蓋了機電系統通用零部件的選型，結合現代主流分析軟件，學生高效地完成了機構和機械系統的設計與分析，從而將本科階段所學課程有機串聯在一起。通過資源庫和案例庫的建設實踐，引導學生掌握設計方法、熟悉設計流程，提高創新能力。

4.3 學生參與科技競賽

大力加強學生參加科技活動的力度，真正讓學生學有所用，并形成了多維立體科技創新人才培養體系。以全國大學生機械創新設計大賽、全國大學生工程訓練能力大賽等科技競賽為抓手，理論與實踐相結合，鍛煉了學生的各個方面的能力和素質，并使學生體會到了“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”的深刻含義[6-8]。圖3、圖4、圖5分別為全國大學生創新創業項目作品自動灌溉器、全國大學生機械創新設計大賽作品采摘機械手、全國大學生工程訓練綜合能力競賽作品智能無碳小車。

圖3 自動灌溉器

圖4 采摘機械手

圖5 智能無碳小車

5 結束語

總之，“機械設計”課程改革以培養高素質應用型人才為中心，優化知識、強化能力、內化素質、融入思政，具有創新性、高階性和挑戰度。學習課程知識的同時，注重能力和素質的提升，包括知識運用、問題分析、設計開發、思考研究等專業能力，現代工具使用、個人團隊工作、溝通交流、項目管理等通用能力，工程社會、可持續發展、倫理職業規范、終身學習意識等社會素養。在OBE理念引領下，在課程組教師和學生的共同努力下，“機械設計”混合式課程建設取得了階段性成果，課程組教師將不忘初心、在教學實踐改革的道路上繼續前行。