工程認證背景下機械制造類課程教學模式改革探討
——以機械制造技術基礎課程為例

2021-12-29 10:53:46鄭州輕工業大學機電工程學院何文斌都金光段留洋

亞太教育 2021年23期

鄭州輕工業大學機電工程學院何文斌都金光馬軍段留洋

機械制造技術基礎是高等學校機械類專業必修的一門理論與實踐緊密結合的專業基礎課。通過學習該課程，學生能初步掌握金屬切削和機械制造工藝的基本理論以及機床、刀具和夾具的基本知識，具備分析和解決機械制造過程中復雜工程問題的能力。但機械制造技術基礎的知識覆蓋面廣，內容龐雜，綜合性和實踐性強，傳統線下教學方式教學手段過于單一，教師占據課堂主體地位，學生只能被動地接受知識，學習缺乏主動性，創新精神和實踐能力培養難以落實。

工程認證教育中，強調“以學生為中心”的育人理念，那么該課程就需要從教學方法、課程知識體系設置、考核體系評價以及學生學習效果評價等方面進行改進。河南工業大學張中偉等依照工程教育專業認證的理念，分析了機械制造技術基礎課程教學中存在的問題，并針對問題提出了利用現代信息技術開發學習平臺和習題庫，利用網絡優秀資源對教材內容進行補充，利用項目教學法調動學生學習積極性等改革措施，參與改革試點的學生對課程教學方式和考核方式的認可率高，并認為課程的改革能夠提升學習的自主性和積極性。華北水利水電大學張太萍等根據自身多年教學經驗，按照工程教育專業認證的標準，對機械制造技術基礎課程教學大綱進行了精煉，并在教學活動中引入情景引導、項目教學等多樣化的教學方式，制定培養學生自主學習能力的實踐教學環節，所有改革的實施均圍繞教學目標及學生畢業指標的達成而進行。重慶大學李聰波教授借鑒麻省理工學院（MIT）新工科人才理念，針對機械制造技術基礎課程存在的問題構建了融理論教學、實驗教學、實踐教學于一體的課程體系，探索了以學生為中心的教學方式，并完善了課程考核和評價體系，旨在培養具有工程實踐能力和創新能力的高素質機械類人才。安徽工業大學汪永明等對機械制造技術基礎課程設計實踐教學實施改革，對課程設計教學內容以及方式進行了全面調整，引入小組協作模式，利用計算機輔助設計和三維建模技術優選設計方案，并實施基于貢獻度的學生分組協作成績評定方法，在實際教學活動中取得了較好的效果。

本文以機械制造類專業課程機械制造技術基礎為例，探討了所在學校和學院在工程認證背景下針對該課程在能力目標設定、教學方法與教學設計、課程考核和評價方法以及實踐環節等方面的一些改革方法，并提出了一些看法。

一、課程的能力目標設定

根據工程認證指南，專業指定的培養目標應有明確的畢業要求，畢業要求應能支撐培養目標的達成，而最后的畢業要求達成要落腳在課程上，因此課程目標的設定要與相對應的畢業要求相支撐，能有效達成其對應的指標點。根據我校機械制造技術基礎的知識體系，在制定本課程的課程目標時充分考慮學生的能力培養要求，制定了如下課程目標。

1.掌握機械制造工藝過程的基本概念、生產類型及其工藝特征，熟悉機械產品的生命周期和基本構成，以及工藝方案的技術經濟分析，從而能夠理解機械制造工藝過程中涉及的工程管理與經濟決策問題，有意識地將工程管理原理與經濟決策方法應用于多學科環境。

2.掌握金屬切削過程的機床、刀具和金屬切削過程及控制的基礎知識，能夠合理選用常用的機械加工方法及所用的機床、刀具及切削條件，從而初步掌握機械制造工程原理與技術等專業知識，并能夠將其用于機械制造工藝流程等的設計、評價與優化，初步獲得解決機械制造工藝流程中復雜工程問題的能力。

3.掌握機床夾具設計的基本原理和方法，了解并熟悉典型夾具結構；掌握夾具定位誤差計算，進而設計滿足特定需求的零部件、制造工藝；能運用數學、自然科學和工程基本原理，分析和驗證相關的夾具設計方案的合理性，以獲得有效結論，從而形成初步設計中等復雜零件的專用機床夾具的能力。

4.掌握機械加工工藝規程設計的基礎理論知識、工藝路線的擬定和工序尺寸及公差的確定方法，能夠分析影響機械加工精度的因素以及對加工誤差進行統計分析，能夠基于特定條件進行建模、設計或工藝計算，設計滿足特定需求的零部件、設備或制造工藝。

根據工程認證理念，筆者所在團隊對與本課程對應緊密的12條畢業要求中的1、2、3和11大條進行分解后，得到了課程目標與畢業要求對應關系矩陣（如表1所示）。為了便于后續課程目標達成和畢業要求達成的計算和評價，將課程目標與畢業要求設置成了一對一的關系。

表1 課程目標與畢業要求對應關系矩陣

為了加強學生的時間管理能力，該課程同時列有三個課程實驗（共6學時），每個實驗的具體內容對應相應的課程目標，如表2所示。

表2 課程目標與實驗項目對應關系矩陣

二、教學方法與教學設計

本課程以課堂講授為主，以啟發式、討論式教學促進學生積極思考，培養學生思考問題、分析問題和解決問題的能力，同時本課程為校級精品在線開放課程，可以提供較靈活的自主學習平臺，提高學生課下自學能力。對于重點知識可以采用在線開放課程結合案例法、討論式教學方法等，通過典型工程實踐實例結合機械加工生產實際詳細講解。通過重視課堂例題的講解，使學生進一步加強在實際問題中對基礎知識的應用能力，進而通過作業或測驗的形式讓學生獨立進行夾具實例的定位夾緊問題及加工誤差等問題的探究，提高學生運用基礎理論知識分析實際問題的能力。課程組織實施過程可以參照下圖所示進行，首先根據課程目標及能力要求確定具體的教學講授內容，梳理各教學內容之間的關系，然后制定教學環節和方法，最后進行教學活動。根據學生的學習情況通過課堂測驗、提問、討論等方式檢驗教學效果及學生的學習效果，根據結果課后進行反思并持續改進，從而形成閉環控制，進一步提升教學質量。

課程組織實施過程

為了更好地提高課程教學質量，還可以考慮從以下方面進行教學活動。

1.積極推進項目化教學。根據課程教學大綱要求掌握的內容，考慮設計實際應用背景的工程項目。通過圍繞項目目標制定模塊化教學單元，構建以項目帶動教學的模塊化課程體系。

2.虛實結合，情境引導，激發學生的學習興趣。根據課程的整體設計與內容，在課程中與實踐結合的重要環節，考慮借助學校的相關實訓車間、工程技術中心與虛擬仿真實驗室，讓學生身臨其境，引導學生仔細觀察、認真思考，增強學生理論知識與實踐相結合的意識。

3.線上線下混合教學。根據線上教學和線下教學的優勢，合理分配課程知識的教學方式，逐步建立完善的線上線下教學資源并合理優化配置資源。學生在課前、課后利用學校專有線上SPOC課程進行自主學習，并進行線上單元測試及檢驗，學生和教師在線交流學習經驗并參與答疑討論，滿足學生不受時間和空間限制的個性化學習需求。

三、課程考核與評價方法

（一）學生考核方式改革

在工程認證背景下，為了更好地評價學生的課程學習效果和基本能力，對學生的考核過程與評價方式進行合理改進，更加注重學生的形成性和過程性評價。根據本課程實際，為了更好地實施過程性評價，課程的考核方式如表3所示，平時考核和實驗成績占比達到40%，期末考試成績占比60%。

表3 課程目標考核與評價方式

在平時考核中，平時作業可以考慮從下面幾方面開展：課后作業、課堂測驗、課堂提問、討論等共占20%，任課教師參照學生的上述實際表現，根據考核的課程目標進行合理性評價，給出評價分數或評價等級。在線周測主要考慮到該課程是在線開放建設課程項目，因此學生采用線上線下相結合的學習方式，學生可以利用在線開放課程資源進行自主學習，學習后需要在線進行單元測試，測試結果和成績直接存儲在系統，任課教師可以從系統直接導出數據進行分析。

在占比60%的期末考核中，近期可以考慮將在線開放課程線上考試部分納入考核評價范圍，占比10%，這部分主要考核課程要求掌握的基礎知識。線下考試部分（占比50%）突出能力考核，學生需要綜合所學知識解決與實際相結合的緊密問題。

（二）課程評價方式改革

課程評價是學習效果評價的重要方面，也是對課程教學的持續改進起重要作用的重要步驟。以前的課程評價以學生評教為主，主要評價教師對該課程教授的優劣，然而新的評價機制主要是面向學生學到什么，學習的效果如何，從“評教”轉向“評學”。根據這一需求，本課程的課程評價主要分為兩個方面。

1.教師評價

學生課程學習和考核結束后，教師需要收集按課程目標評價的學生過程學習和考核數據（例如課后作業、課堂測驗、課堂提問討論、實驗、線上和線下考試等）并進行整理，填寫《工程認證課程考核分析報告》。該分析報告主要包含針對該課程的所有課程目標進行考核和評價的數據來源、觀測點、學生的評價結果，分析學生的考核結果對于課程目標的達成情況，總結分析薄弱環節，查擺問題，提出改進意見和建議，特別是要針對達成度最低的課程目標給出原因分析并提出下一步的改進措施，以便后續對課程教學環節的持續改進。同時，教師要對學生的課程目標達成情況進行個性化統計分析，找出每個課程目標達成情況最差的學生，并對其進行原因分析。

2.學生自我評價

課程結束后，為了更加客觀地了解學生對本課程的學習效果、學習情況等，可以通過學習通中的問卷星設置調查問卷，讓學生根據自己的學習實際對本課程的課程目標和畢業要求的了解和達成情況進行自我評價。從平時作業情況、教學方式、考核方式、課程整體學習效果、本課程的學習難點以及對本課程的建議等方面進行調查和自我評價，以此全面了解學生的學習情況和效果，并根據結果進行綜合性分析。