面向一流本科專業(yè)建設(shè)需求的課程建設(shè)與實踐
——以重慶理工大學(xué)“機(jī)械設(shè)計”課程為例

2022-07-22 14:14:04路世青

教育教學(xué)論壇 2022年26期

黃霞，路世青，丁軍

（重慶理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，重慶 400054）

2019年，教育部提出“雙萬計劃”，建設(shè)一萬個國家級一流專業(yè)點和一萬個省級一流專業(yè)點。不同類型的普通本科高校都可建設(shè)一流本科專業(yè)，鼓勵分類發(fā)展、特色發(fā)展。一流本科專業(yè)建設(shè)是繼一流學(xué)科和一流高校建設(shè)戰(zhàn)略后又一重大高等教育發(fā)展計劃，是一流本科教育建設(shè)的邏輯推演和政策延伸.實施一流本科專業(yè)建設(shè)計劃是一個系統(tǒng)性工程，其中課程建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的重要支撐，需要以新理念、新方法、新標(biāo)準(zhǔn)為引領(lǐng)，建設(shè)適應(yīng)創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求的一流本科課程。

2020年重慶理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)被認(rèn)定為國家一流本科專業(yè)建設(shè)點，專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)能夠從事機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計、制造、生產(chǎn)管理和運(yùn)維等工作，具有一定創(chuàng)新精神和可持續(xù)發(fā)展理念的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。面向我校機(jī)械設(shè)計制造專業(yè)一流本科專業(yè)建設(shè)需求，“機(jī)械設(shè)計”課程組遵循工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，緊密圍繞建設(shè)“金課”的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度內(nèi)涵要求，建設(shè)機(jī)械設(shè)計線上線下混合式金課，以期解決當(dāng)前本門課程中存在的課程教學(xué)內(nèi)容陳舊、課程資源匱乏、教學(xué)方式傳統(tǒng)、與先進(jìn)的實踐手段和方式脫節(jié)以及教學(xué)評價手段單一等問題。

一、提升課程高階性

建設(shè)“金課”的第一個要求就是確保并提升課程的高階性，其本質(zhì)內(nèi)涵是課程所傳授的知識、培養(yǎng)的專業(yè)能力和養(yǎng)成的專業(yè)素質(zhì)三要素充分融合，以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的綜合能力和高級思維。“機(jī)械設(shè)計”課程是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的專業(yè)核心課程之一，按照工程教育專業(yè)認(rèn)證委員會的界定，其所傳導(dǎo)的專業(yè)知識，培養(yǎng)的學(xué)生能力和養(yǎng)成的專業(yè)素質(zhì)必須支撐專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，根據(jù)專業(yè)畢業(yè)能力要求指標(biāo)點分解，確定“機(jī)械設(shè)計”課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，如圖1所示。要求學(xué)生學(xué)習(xí)本課程后達(dá)到如下目標(biāo)。（1）知識目標(biāo)：掌握通用零部件的設(shè)計原理、方法和機(jī)械設(shè)計的一般規(guī)律，構(gòu)建面向機(jī)械學(xué)科前沿和國家需求的整機(jī)設(shè)計視野與大局觀；（2）能力目標(biāo)：能夠綜合應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行滿足特定使用要求的機(jī)械傳動件、軸系零部件、常用連接以及其他常用零部件的設(shè)計和一般機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計，具備機(jī)械系統(tǒng)的綜合設(shè)計能力和一定的創(chuàng)新精神；（3）素質(zhì)目標(biāo)：能夠理解和評價機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計工程實踐過程對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。具有科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，精益求精的工匠精神，遵守工程師職業(yè)道德規(guī)范，履行法律及社會責(zé)任。

圖1 “機(jī)械設(shè)計”課程高階性建設(shè)思路

高階性的核心要件是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，這個能力正是工程教育專業(yè)認(rèn)證重點考察的核心能力之一，按照“機(jī)械設(shè)計”課程以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力為主線，將該能力分解為數(shù)學(xué)建模分析能力、正確的受力分析能力、運(yùn)用CAD建模和CAE分析軟件進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)分析的能力、運(yùn)用先進(jìn)制造手段如3D打印加工制造、實體裝配的能力。在進(jìn)行金課建設(shè)中，我們采用以“課程設(shè)計”為項目驅(qū)動，以機(jī)械產(chǎn)品規(guī)劃—設(shè)計—制造的全生命周期為載體，以學(xué)習(xí)小組為單位在項目驅(qū)動下完成學(xué)習(xí)和設(shè)計任務(wù)，理論學(xué)習(xí)和工程實踐融合并行，在“學(xué)中做，做中學(xué)”中，將這些能力培養(yǎng)串聯(lián)起來。課堂內(nèi)外將愛國精神、專業(yè)精神、工匠精神和實踐精神有機(jī)融入促進(jìn)學(xué)生價值觀和工程職業(yè)素養(yǎng)的建立和提升。

二、彰顯課程創(chuàng)新性

建設(shè)“金課”的第二個要求是需要彰顯課程創(chuàng)新性，其本質(zhì)內(nèi)涵要求是課程內(nèi)容上要有前沿性和時代性。教學(xué)形式上要體現(xiàn)先進(jìn)性和互動性。學(xué)習(xí)結(jié)果上要具有探究性和個性化。圍繞這三個方面，基于課程目標(biāo)課程組做了以下探索和實踐。

在課程內(nèi)容上，引入先進(jìn)機(jī)械設(shè)計方法和理念，引入先進(jìn)機(jī)械零部件的設(shè)計制造以及學(xué)科前沿技術(shù)，與行業(yè)先進(jìn)實時同頻，不閉門造車。積極組織課程組成員參加新技術(shù)培訓(xùn)、教學(xué)研討、企業(yè)調(diào)研，更新教學(xué)理念，提升教學(xué)水平。“機(jī)械設(shè)計”課程是一門傳統(tǒng)的技術(shù)課程，如果不注意保持與行業(yè)先進(jìn)和前沿“同行”，很容易使培養(yǎng)出的學(xué)生“畢業(yè)即遭淘汰”。通過解析課程組成員科研課題，歷年全國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽題目和機(jī)器人大賽題目更新升級課程設(shè)計題目。將對機(jī)械零部件的設(shè)計上升到對機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計，將對機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計上升到對機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計。

在教學(xué)形式上，實施TBL（Team-Based Learning）+PBL（Problem-Based Learning）的創(chuàng)新教學(xué)模式，以任務(wù)為驅(qū)動激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性與主動性，實行學(xué)習(xí)小組團(tuán)隊協(xié)作，加強(qiáng)溝通、交流、幫扶、帶動。將線上和線下教學(xué)有機(jī)結(jié)合，運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂和研討式教學(xué)，加強(qiáng)師生對話，及時發(fā)現(xiàn)解決學(xué)生在設(shè)計過程中遇到的問題。通過“雨課堂”，學(xué)習(xí)通等，讓學(xué)生充分利用手中的移動智能終端積極參與到課程學(xué)習(xí)中來，讓課堂有Dialogue、Critical和Debate，讓課堂氣氛真正活躍起來，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)課程中“眼中有光”。

在學(xué)習(xí)結(jié)果上打破了期末“一張試卷考到底”的傳統(tǒng)考核方式。學(xué)習(xí)小組所取得的設(shè)計結(jié)果通過3D打印實體裝配呈現(xiàn)，讓學(xué)生獲得滿滿的學(xué)習(xí)成就感。學(xué)習(xí)小組拍攝設(shè)計作品Presentation視頻上傳網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，實現(xiàn)自評、互評和指導(dǎo)教師評價，同時促進(jìn)設(shè)計知識、技術(shù)、能力的交流、深化和提升。課程成績由學(xué)習(xí)過程的形成性評價和期末測試兩部分組成。教師在形成性評價中獲得教學(xué)過程中的連續(xù)反饋，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的教學(xué)數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化改進(jìn)教學(xué)。形成性評價同時激勵學(xué)生的過程性學(xué)習(xí)，促進(jìn)課程目標(biāo)的漸進(jìn)式達(dá)成。教師對最后的考核結(jié)果進(jìn)行課程目標(biāo)達(dá)成分析，提出課程持續(xù)改進(jìn)的措施。

三、加大課程挑戰(zhàn)度

“機(jī)械設(shè)計”課程是一門具有較大技術(shù)難度的專業(yè)基礎(chǔ)課程，它需要學(xué)生綜合運(yùn)用“高等數(shù)學(xué)”“機(jī)械制圖”“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”和“機(jī)械原理”等先修課程知識解決實際工程問題，令許多學(xué)生“聞之則畏”。而建設(shè)“金課”的第三個要求是加大學(xué)生學(xué)習(xí)課程的難度和挑戰(zhàn)度，其本質(zhì)內(nèi)涵是要求教師花時間備課、花精力教學(xué)和花情感育人。要求學(xué)生的課程應(yīng)具有難度和挑戰(zhàn)度，課前、課中、課后都需“努力跳一跳，才能夠得著”。基于“機(jī)械設(shè)計”課程的特點，課程組從教學(xué)前花時間、教學(xué)過程中花精力、導(dǎo)師育人花感情三個方面提升課程的挑戰(zhàn)度。

1.教學(xué)前花時間，遵循OBE理念，反向設(shè)計教學(xué)，確定課程目標(biāo)，依據(jù)課程目標(biāo)甄選更新課程內(nèi)容，豐富課程線上資源建設(shè)，根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)計具體的教學(xué)實施環(huán)節(jié)、教學(xué)方法和教學(xué)手段。良性的教學(xué)設(shè)計反過來支撐課程目標(biāo)的漸進(jìn)式達(dá)成。

2.在教學(xué)過程中花精力，教師定期參與教研討論、新技術(shù)學(xué)習(xí)和企業(yè)調(diào)研，自身學(xué)習(xí)提高常態(tài)化。課中采用“雨課堂”、學(xué)習(xí)通、智慧課堂等先進(jìn)的技術(shù)手段輔助教學(xué)。開展研討式、翻轉(zhuǎn)式、站點式學(xué)習(xí)等多種形式的教與學(xué)活動，分析網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺教學(xué)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)師生互動，及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中存在的問題，調(diào)整教學(xué)節(jié)奏，優(yōu)化教學(xué)，促進(jìn)教學(xué)活動的良性開展。

3.導(dǎo)師育人花感情。作為大學(xué)教師，不僅要教書還要強(qiáng)調(diào)育人，要春風(fēng)化雨，潛移默化，言傳身教，課堂上傳授學(xué)生工程知識，課堂外依托學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地，鼓勵學(xué)生參加全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國機(jī)器人大賽、全國互聯(lián)網(wǎng)+大賽等，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、工程意識，提高學(xué)生的工程實踐動手能力。重慶理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院在2014年開始開展“三全育人”的教育活動，實施四年制導(dǎo)師制，全程、全方位指導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生。從學(xué)生進(jìn)校之初，導(dǎo)師幫助學(xué)生明確建立學(xué)習(xí)的階段性目標(biāo)，一直到本科畢業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生在大學(xué)四年一步一步地實現(xiàn)，落實立德樹人的根本任務(wù)。

四、線上課程學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)用效果研究

線上課程學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)用效果應(yīng)用研究是衡量在線課程建設(shè)質(zhì)量和水平的一個重要因素，建設(shè)后的在線課程由于訪問量小或者使用者少而往往飽受詬病，因此，對于“機(jī)械設(shè)計”在線課程，課程組除了要考慮建設(shè)成高水平的在線資源課程外，還要對其應(yīng)用使用情況進(jìn)行研究。由于“機(jī)械設(shè)計”課程的專業(yè)特殊性，我們首先將用戶目標(biāo)群體鎖定在我校的機(jī)械大類本科生。從“以學(xué)生為中心”的原則出發(fā)，從三個方面開展應(yīng)用研究，如圖2所示，研究手段主要以問卷、座談以及網(wǎng)絡(luò)交流為主。

圖2 線上課程學(xué)習(xí)效果應(yīng)用研究

一是在線開放課程對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的影響，“機(jī)械設(shè)計”課程是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，學(xué)生學(xué)好這門課程至關(guān)重要，不能讓在線課程的學(xué)習(xí)流于形式，要讓學(xué)生通過在線開放課程的學(xué)習(xí)達(dá)到提高自己的自學(xué)能力，并能夠拓展機(jī)械學(xué)科專業(yè)知識和鍛煉、提高機(jī)械設(shè)計能力。二是對學(xué)習(xí)效率的影響，將學(xué)習(xí)者分為三個層面，學(xué)習(xí)潛水者、適度參與者和活躍參與者，監(jiān)控其學(xué)習(xí)效率。這三個層面的學(xué)習(xí)者充分體現(xiàn)了學(xué)生線上學(xué)習(xí)的活躍程度，可以作為學(xué)生學(xué)習(xí)效率的考核指標(biāo)，并能夠從“機(jī)械設(shè)計”課程階段學(xué)習(xí)成績得到適當(dāng)?shù)姆答仭Ｈ窃诰€平臺學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動建議。通過線上課程思維導(dǎo)圖、任務(wù)闖關(guān)、學(xué)科前沿?zé)嶙h、站點式學(xué)習(xí)等，保證學(xué)生從選課、時間段和學(xué)習(xí)內(nèi)容的選取上能夠很好地開展并完成課程的在線學(xué)習(xí)。最終形成“導(dǎo)學(xué)服務(wù)—督學(xué)服務(wù)—助學(xué)服務(wù)—學(xué)生評價—持續(xù)改進(jìn)”的在線開放課程建設(shè)質(zhì)量監(jiān)控和保障的封閉體系。

結(jié)語