PDCA 模式下高職“機械設計基礎”課程教學改革研究

田 川，董歡歡

（陜西機電職業技術學院，陜西 寶雞 721001）

0 引言

近年來，打造職業教育“金課堂”，充分發揮課堂育人在“三全育人”中的突出作用被放到了更加重要的位置[1]。“機械設計基礎”課程作為高職裝備制造大類專業的核心基礎課程之一，其主要學習內容包括常用機構和通用零件的工作原理、機構特點、基本設計理論和計算方法等，其主要目的是培養學生的科學素養、工程技術素質和職業道德修養[2-3]。該課程是學生從理論性、系統性較強的基礎課程學習向實踐性較強的專業課學習的過渡課程，具有實踐性強、獨立性強、綜合性強、涉及面廣等特點。傳統的“教師講、學生聽”的單一教學模式已經不能適應新時代背景下人才培養需求，且與該課程的性質及高職學生的學情不相匹配，不能有效達成教學目標。PDCA 簡稱“戴明循環”，是有效的全過程質量管理模型，已經被廣泛應用于工程管理、教學改革、實驗研究等各方面。PDCA 分為了規劃設計（Plan）、過程實施（Do）、效果評價（Check）和總結改進（Action）等四個階段。依照事物發展的規律，通過構建PDCA 循環，實現管理目標的質量螺旋上升。將PDCA 引入高職“機械設計基礎”課程改革中，可以充分發揮學生在教學中的主體作用，為有效提升課程教學質量提供科學路徑和有力保障。

1 規劃設計階段（Plan）

“機械設計基礎”課程規劃設計階段的主要任務是借助SWOT 分析法深刻剖析與“機械設計基礎”課程教學相關學生、教師、教材、資源等的優勢、劣勢、存在的風險、機會，通過“強化優勢、削弱劣勢、把握機會、規避風險”的思路，提出針對課程學習“跳一跳夠得著”的目標。同時，充分調研行業、企業最新人才培養需求，在課程國家標準的基礎上形成具有本校育人特色的“機械設計基礎”課程標準，在課程標準制定過程中可以借鑒SMART 原則，檢驗標準是否具體、是否可衡量、是否可達到、是否相關聯、是否有時限要求等，以保證標準作為實施規范的可操作性、可檢驗性。

“機械設計基礎”課程以“典型機構”和“通用零件”兩大知識模塊為基礎，將機械傳動設計、方案設計、磨損與失效、創新設計、標準執行、分析計算等融入課程內容，形成課程知識脈絡。在教學手段方面，充分發揮信息化技術、精品在線課程資源和三維仿真軟件等工具，進一步優化教學過程、突出教學重點、破解教學難點，形成以“線上自主學習+線下問題導向+綜合實踐應用”的特色融合教學模式。

2 過程實施階段（Do）

課程教學實施階段主要是按照課前、課中、課后三個階段進行課程任務分解落實，達成課程教學育人目標。由于“機械設計基礎”課程知識點的相對分散、知識連貫性不強、對學生運用抽象思維要求較高等原因，傳統固有思維方法所確定的課程教學目標任務難免遺漏、交叉、科學性有待提高。思維導圖方法由于其形象化、交互強、發散廣等優點已被廣泛應用于課程教學中[4]。因此，可以將思維導圖方法應用于“機械設計基礎”課程實施全過程。以“‘機械設計基礎’緒論部分知識點”為例進行的思維導圖設計，如圖1 所示。

圖1 “‘機械設計基礎’緒論部分知識點”思維導圖

2.1 課前

課前，教師梳理課程教學重難點、挖掘課程思政元素、設計課堂教學環節、通過在線學習平臺發布學習任務；學生利用線上開放教學資源、微課視頻等開展自主預習，并按照課程學習任務的自學掌握理解情況繪制知識點思維導圖，進一步強化學生在教學過程的參與性和主動性。表1 為以“機械設計基礎”機構的自由度知識點”為例進行的課前設計。

表1 “機械設計基礎”機構的自由度知識點課前設計

2.2 課中

課中，以教師梳理的課程教學重難點和前期學生自學發現的問題為基礎，充分發揮“學生主體”作用，引導學生有針對性的進行學習，結合對思維導圖的優化和補充進一步完善知識體系。同時，積極利用在線學習平臺，創設頭腦風暴、小組討論、課堂演練等豐富課堂活動，進一步調動學生積極性、活躍課堂氛圍。針對“機械設計基礎”中機構自由度、機構傳動、機構設計等教學重難點，借助三維仿真技術有針對性的開發相關動畫、視頻、微課等資源，系統化的破解教學重難點。在有關機械系統性設計、創新設計等教學過程中，將歷屆全國機械創新設計大賽經典案例引入課程教學，實現教學與大賽的銜接，培養學生增強創新思維。

2.3 課后

課后，為了進一步做好知識點的查漏補缺，一是通過在線學習平臺發布課后線上作業，線上作業以多選、單選、判斷、填空等題型為主，通過練習，讓學生快速夯實課程基礎知識；二是以學習小組為單元布置線下實踐作業，線下作業以項目調研、綜合設計、問題探究等形式為主，進一步增強學生的綜合應用能力和團隊協作能力；三是引導學生完善形成課程最終思維導圖并在學生之間進行分享學習，進一步增強知識的“舉一反三”和學生的發散思維能力。例如，“機械設計基礎”中四桿機構部分知識點的課后作業設計，可包括三種形式：一是以“四桿機構的類型有哪些？四桿機構中各桿件的名稱是什么？”等題型的線上強基作業；二是以“小組為單元，利用木棍、圖釘等手邊材料設計出曲柄搖桿機構、雙搖桿機構和雙曲柄機構，探索它們的特點”等類似的線下實踐作業；三是以“完成四桿機構部分的思維導圖并與同學分享，互相學習、查漏補缺”的分享學習作業。

3 效果評價階段（Check）

課程教學質量的落腳點就是通過課程實施后發現問題、改進問題，以保證課程教學育人質量的螺旋上升。“機械設計基礎”課程結合課程特點可以采用“師評+互評”“過程性評價+結果性評價”等方式相結合的評價模式。同時，結合課程標準、行業標準、企業崗位標準制定科學的評價指標體系，精準發現教學問題。通過實施發現問題后，如何診斷問題的原因是改進解決問題的前提。為了減少分析問題解決問題的盲目性，可以引入魚骨圖根原因分析法對問題進行剖析。魚骨圖根原因分析方法是一種把與某個問題有關的所有知識組織起來并用圖形加以描述的工具[5]。魚骨圖的基本構成包含了魚頭（表示需要解決的問題）、主骨（連接作用）、大骨（表示出現問題的原因類別）、中骨（表示某個原因類別中的第二層原因）、小骨（表示第三層原因）。以“‘機械設計基礎’課程網絡學習質量低”問題為例分析建構魚骨圖模型，如圖2 所示。

圖2 “‘機械設計基礎’課程網絡學習質量低”的魚骨模型

4 總結改進階段（Action）

分析得到課程教學問題的原因后，如何獲得解決問題的理想解是課程總結改進階段的核心。傳統依靠教師個人經驗的改進策略缺乏一定的創新性和系統性，改進效果不明顯。TRIZ 理論被譯為“發明問題解決理論”，其包含的問題解決工具有：沖突解決原理、物場分析、科學效應庫、系統進化法則、ARIZ 方法等，這些工具已被廣泛應用于技術領域、管理領域和教學領域[6-7]。通過對問題的分析，可以利用TRIZ 理論提供的工具開展問題的程式化解決過程。基本流程是：首先將課程診斷得到的初始問題描述為TRIZ 標準問題；其次再按照標準問題的類型使用具體工具得到TRIZ 標準問題的解；最后，按照TRIZ 標準問題的解決思路及案例演繹推理出初始問題的解。利用TRIZ理論工具開展課程問題改進的具體實施流程可參考文獻[8]。

5 結語

“機械設計基礎”課程作為高職裝備制造類專業的核心基礎課程之一，其教學質量的提升和教學手段的改革作用重大。將PDCA 循環引入“機械設計基礎”課程教學，提出了應用SWOT 分析、SMART 原則確定課程目標標準，應用思維導圖方法實施教學任務落實，應用魚骨圖根原因分析模型診斷教學問題，應用發明問題解決理論TRIZ 等進行教學問題的創新改進的方法，形成了“機械設計基礎”課程全過程的改革思路，加強了學生學習的內生動力，建立了課程教學的內部質量保證體系，這對于推動相關課程的改革提供了有益參考。