錢韋吉 莫麗

摘 ? ?要：文章在詳細分析“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程傳統(tǒng)教學模式中存在的問題的基礎(chǔ)上，以西南石油大學“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程為例提出建設(shè)路徑，即引入賽教融合與OBE（成果導向教育）理念，以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標，開展課程建設(shè)與研究，制定既能滿足課程通用性，又能兼顧各專業(yè)特色，突出創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教學大綱，將各類技能或?qū)W科競賽充分融入課程教學過程中，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建多層次的實驗教學體系與多元化的課程評價體系。課程建設(shè)試點情況表明，學生的設(shè)計創(chuàng)新能力、學習主動性、團隊協(xié)作能力均得到了顯著提升。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力；賽教融合；一流課程；“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1002-4107（2023）08-0058-04

一、引言

隨著全球產(chǎn)業(yè)鏈分工的不斷變化，我國作為“世界工廠”，正在從傳統(tǒng)的勞動密集型產(chǎn)業(yè)鏈向科技創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)鏈全面升級，各類新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，對創(chuàng)新型科技人才的需求顯著增大。培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的新型工程人才，已經(jīng)成為高校課程建設(shè)與教育教學改革的重要課題[1-2]。

在普通高校中，“機械設(shè)計基礎(chǔ)”是一門面向近機類

專業(yè)學生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有學生覆蓋面廣、專業(yè)跨度大、層次多等特點[3]?！皺C械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的理論性和實踐性較強，既強調(diào)知識的綜合性、實用性，又強調(diào)創(chuàng)新能力、綜合分析能力和解決生產(chǎn)實踐問題能力，在學生的培養(yǎng)體系中發(fā)揮承上啟下的關(guān)鍵作用[4]。西南石油大學機電工程學院的“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程在2021年被認定為四川省本科線下一流課程。教研組以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標，通過引入賽教融合與OBE（成果導向教育）理念，積極推進課程教學內(nèi)容、模式和方法的改革與探索。創(chuàng)新源于實踐，只有在教學過程中實現(xiàn)課程內(nèi)容與實踐的相互融合，才能最大限度地提高學生的創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)。各類學科競賽可以為學生提供大量高質(zhì)量的實踐鍛煉機會，賽教融合的教學手段可以有效地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、工程實踐能力及團隊交流與協(xié)作能力[5-6]。同時，通過實施OBE理念，以學生的預期學習產(chǎn)出（創(chuàng)新能力，畢業(yè)要求）為出發(fā)點，對整個課程的教學內(nèi)容、教學設(shè)計、教學實施與評價要求進行反向設(shè)計，可以有效地培養(yǎng)與提高學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力[7]。

二、高校“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學現(xiàn)狀與存在的問題

（一）教學現(xiàn)狀

目前，西南石油大學“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的授課對象覆蓋機械類專業(yè)及多個近機類專業(yè)的學生，然而，任課教師在教學目標、教學設(shè)計上仍沿用統(tǒng)一的課程要求，并沒有針對不同專業(yè)的培養(yǎng)目標進行相關(guān)優(yōu)化。課程的實踐教學內(nèi)容較為單一，且實踐教學學時相對較少，難以培養(yǎng)學生的工程實踐能力與設(shè)計創(chuàng)新能力。例如，機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計是“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的重要教學內(nèi)容，也是教學難點，但受傳統(tǒng)教學手段的限制，機械類專業(yè)及各近機類專業(yè)的學生對此方面內(nèi)容的掌握比較困難。

（二）教學中存在的問題

在教學目標方面，“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的教學目標

多為知識目標與能力目標，素質(zhì)目標相對較少，且在教學實施與考核過程中，也側(cè)重對知識目標與能力目標的達成與考核，不利于提高學生的思想品質(zhì)與綜合素質(zhì)。

在教學內(nèi)容方面，“機械設(shè)計基礎(chǔ)”是專業(yè)基礎(chǔ)課，具有教學內(nèi)容多、總學時少的特點，一般側(cè)重理論知識的講解和學習，安排的實踐練習相對較少。因此，學生在知識認知方面存在表面性、膚淺性，以及創(chuàng)新性培養(yǎng)不足等問題。目前，常用的“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的基礎(chǔ)教材內(nèi)容較為陳舊，設(shè)計案例單一，存在與機械行業(yè)工作崗位需求脫節(jié)的問題。

在實踐環(huán)節(jié)方面，“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程實驗與實踐

環(huán)節(jié)相對簡單，且學時較少，主要完成機構(gòu)認知實驗、常用零部件認知實驗、機構(gòu)運動簡圖的測繪、帶傳動、減速器拆裝等傳統(tǒng)機械設(shè)計實驗項目。大部分實驗項目均為演示性與驗證性實驗，無法實現(xiàn)對“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程基本原理與知識的綜合性、創(chuàng)新性應用與練習，與工程實際的聯(lián)系相對較少，且各實驗項目之間缺少相關(guān)性。

在考核方式方面，大多數(shù)普通高校的“機械設(shè)計基

礎(chǔ)”課程的考核方式均以“平時成績+期末考試”為主，這種考核方式注重對基本概念與知識點的考核，缺乏對學生運用所學知識解決實際工程問題能力的考核，不利于培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力。

三、面向創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的一流課程建設(shè)的思路與措施

（一）“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程建設(shè)與改革的思路

針對“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的教學現(xiàn)狀與存在的問

題，西南石油大學提出了基于賽教融合與OBE理念的新教學模式的探索研究思路（圖1）。首先，教研組基于OBE理念，根據(jù)學校各專業(yè)的預期學習產(chǎn)出（畢業(yè)要求），對

“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程現(xiàn)有的教學大綱進行調(diào)整、優(yōu)化。其次，依據(jù)學生需要掌握的設(shè)計任務(wù)，按不同的設(shè)計情境對“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的教學內(nèi)容進行重組，將各類學科競賽充分融入到教學過程中，突出對學生的動手能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建多層次的機械設(shè)計基礎(chǔ)實驗教學體系。最后，結(jié)合“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程設(shè)計及各類學科競賽，建立多元化的課程評價體系。

（二）“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學模式改革措施

1.對教學大綱進行優(yōu)化設(shè)計

現(xiàn)行的“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學大綱的教學內(nèi)容與教學目標主要集中在常用機構(gòu)與通用零部件的一般設(shè)計方法及理論上，很少涉及學生的創(chuàng)新能力與團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)與考核等內(nèi)容。同時，“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程一般面向各近機類專業(yè)（如過程裝備與控制工程專業(yè)、石油工程專業(yè)等）學生開設(shè)，具有專業(yè)覆蓋面廣的特點。因此，教研組以O(shè)BE理念為基礎(chǔ)，結(jié)合各專業(yè)的培養(yǎng)特點與教學目標，對“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學大綱進行優(yōu)化設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上將校內(nèi)外各類競賽項目合理地融入到課程的教學過程中，制定既能滿足課程通用性，又能兼顧各專業(yè)特色的教學大綱。具體優(yōu)化內(nèi)容如下。

（1）教研組基于OBE理念，對機械相關(guān)行業(yè)、企業(yè)的工作崗位要求進行廣泛調(diào)研，同時，依據(jù)“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程覆蓋的各專業(yè)的培養(yǎng)目標對課程教學目標進行調(diào)整。以過程裝備與控制工程專業(yè)為例，在滿足“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程基本目標的基礎(chǔ)上，增加了“能夠綜合應用所學基本原理與專業(yè)技能提出過程裝備等相關(guān)專業(yè)的復雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足高效、節(jié)能、環(huán)保等特定工程需求的裝備，具備一定的機械設(shè)計創(chuàng)新能力”的教學目標。

（2）打破以陳述性知識講授為主要特征的教學模式，對課程學習內(nèi)容進行全面調(diào)整，將課程分為多個學習情境，且每個學習情境都是一個相對獨立的設(shè)計任務(wù)。例如，針對桿機構(gòu)設(shè)計、凸輪機構(gòu)設(shè)計、齒輪傳動設(shè)計、帶傳動設(shè)計等學習內(nèi)容，學習情境由簡到繁進行安排。在每個學習情境內(nèi)，將“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程原有的機械原理與機械設(shè)計兩部分內(nèi)容打散，根據(jù)設(shè)計任務(wù)重組教學內(nèi)容，減少重復性內(nèi)容，降低學習難度，并在此基礎(chǔ)上將學科競賽融入到每個學習情境中。

（3）根據(jù)近機類專業(yè)各自的培養(yǎng)目標，對教學重點進行優(yōu)化。以石油工程專業(yè)為例，根據(jù)石油工程的培養(yǎng)目標（具備一般石油機械的基本設(shè)計能力），對教學重點進行優(yōu)化。例如，結(jié)合工程實際（抽油機、振動篩等），加強對石油機械中廣泛應用的桿機構(gòu)的相關(guān)理論與設(shè)計方法的教學。

（4）優(yōu)化課程思政教學目標與教學內(nèi)容，實現(xiàn)價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)緊密融合的培養(yǎng)目標。教研組以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，結(jié)合中國產(chǎn)業(yè)升級的戰(zhàn)略目標，緊跟時事，深度挖掘“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程中所蘊含的思政元素，對教學內(nèi)容進行梳理和設(shè)計，將思政元素靈活地融入到課程的各教學環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)學生協(xié)作、創(chuàng)新、敬業(yè)、嚴謹、負責的工匠精神和職業(yè)道德，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀和職業(yè)觀，傳承中華傳統(tǒng)美德，堅定文化自信，自覺踐行社會主義核心價值觀。

2.建立較為全面的賽教融合實施機制

通過組織多樣化的校內(nèi)技能/學科競賽，優(yōu)化“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的教學方式與學時分配，將學科競賽有效融入到課程的學習過程中，鍛煉學生的工程實踐能力、團隊合作能力與設(shè)計創(chuàng)新能力。具體改革內(nèi)容如下。

（1）開發(fā)對應的第二課堂活動，保證每個學生在課程學習過程中都能參加一項校內(nèi)技能/學科競賽。校內(nèi)技能/學科競賽按照不同的機械設(shè)計情境，以非標準答案的設(shè)計大作業(yè)的形式開展。學生可以根據(jù)自己的學習情況與興趣愛好自由組隊，由任課教師擔任設(shè)計指導教師。學生完成設(shè)計大作業(yè)以后，以小組為單位進行設(shè)計答辯。校內(nèi)技能/學科競賽評委對每個學生的設(shè)計總結(jié)、貢獻度、成員評價，以及教師評價等內(nèi)容進行設(shè)計過程評分。該評分將作為“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的過程考核評價結(jié)

果，占總成績的20%。

（2）組織校內(nèi)競賽成績優(yōu)秀的學生參加更高級別的校外技能/學科競賽活動。根據(jù)學生在校內(nèi)競賽中的表現(xiàn)情況，每個教學班選出設(shè)計結(jié)果優(yōu)秀、團隊合作良好、積極性高的一兩個小組參加各類省級或國家級機械類技能/學科競賽活動，如全國大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國大學生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、全國周培源大學生力學競賽等。

（3）構(gòu)建具有項目特色的學生競賽訓練營模式。在省級或國家級競賽訓練過程中，邀請具有豐富工程實踐經(jīng)驗與科研經(jīng)驗的教師擔任競賽指導教師，以開放性設(shè)計實驗項目的形式指導學生選題與完成設(shè)計內(nèi)容。在訓練過程中，充分發(fā)揮優(yōu)秀學生的“傳、幫、帶”作用。在競賽訓練分組時，由一名已經(jīng)取得較好競賽成績的高年級學生擔任組長，帶領(lǐng)其他學生進行訓練。這種分組模式既能保證小組成員的不斷更新，又能保持競賽小組的相對穩(wěn)定，有利于互幫互學。

（4）引導學生參與指導教師的各類科研項目，并根據(jù)自己的興趣與擅長的技能進行競賽內(nèi)容的選題、設(shè)計與制作，以此培養(yǎng)學生的自主學習能力和團隊合作能力，進而提高學生的機械設(shè)計理論水平和實踐動手能力。

賽教融合的教學模式能充分鍛煉學生的工程設(shè)計能力與團隊合作能力，促進對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。同時，在競賽過程中，學生親身體驗“優(yōu)勝劣汰”的競爭機制，以及競賽獲獎帶來的成就感與榮譽感，有利于充分調(diào)動學生學習的主觀能動性，增強競爭意識，進而達到提升“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學效果與學生綜合素質(zhì)的目的。

3.構(gòu)建多層次的實驗教學體系

“機械設(shè)計基礎(chǔ)”是一門理論與實踐相互融合的課

程，因此，教研組通過優(yōu)化現(xiàn)有的實驗教學項目和新增創(chuàng)新性實驗教學項目，將課程實驗項目劃分為3個不同的實驗層次，即基礎(chǔ)實驗、高級實驗和創(chuàng)新性實驗，構(gòu)建了一套多層次的實驗教學體系（表1），既滿足了“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的基本要求，又給學有所長、對機械設(shè)計學習感興趣的學生提供了拓展提高的平臺。

（1）基礎(chǔ)實驗主要是“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程學習過程中必須掌握的基礎(chǔ)性、原理性的認知實驗和驗證實驗，是所有學習該課程的學生必須完成的實驗。學生通過基礎(chǔ)實驗對最基礎(chǔ)的機械設(shè)計案例與設(shè)計方法進行認知和實踐，培養(yǎng)最基本的工程觀念及實踐能力。

（2）高級實驗主要是綜合性機械設(shè)計實驗，其主要內(nèi)容為機構(gòu)創(chuàng)新實驗，是對“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程內(nèi)容的全面綜合應用。該類實驗以機構(gòu)創(chuàng)意組合及參數(shù)分析實驗平臺為基礎(chǔ)，要求學生以小組為單位，按不同的設(shè)計要

求，設(shè)計和搭建出滿足不同功能的機構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上對搭建完成的機構(gòu)進行各類性能參數(shù)測試與分析，綜合評價設(shè)計方案。機構(gòu)創(chuàng)新實驗所需的實驗時間較長，實驗難度較大，一般為學生自愿報名參與，可以與過程性評價中的非標準答案設(shè)計大作業(yè)協(xié)同開展。機構(gòu)創(chuàng)新實驗可以較為充分地鍛煉學生的分析問題能力、解決問題能力、評估解決方案的綜合能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設(shè)計能力與工程實踐能力。

（3）創(chuàng)新性實驗主要是基于機械類技能/學科競賽活動的開放性設(shè)計實驗項目，該類實驗主要服務(wù)于各類技能/學科競賽小組的訓練工作。在各競賽小組的訓練過程中，機械設(shè)計基礎(chǔ)實驗室依據(jù)自身的實驗設(shè)備、資源，結(jié)合指導教師提供的各類科研與工程項目資源，為各競賽小組的訓練提供實驗環(huán)境與資源支撐。通過以技能/學科競賽為基礎(chǔ)的各類實驗項目的訓練，學生的機械設(shè)計創(chuàng)新能力、工程實踐能力及學習主觀能動性均得到顯著提高。

在構(gòu)建多層次機械設(shè)計基礎(chǔ)實驗教學體系的過程中，除上述3個層次的實驗教學設(shè)計外，教研組還搭建了“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程虛擬實驗平臺，為實驗教學工作提供更多的資源支撐。

4.建立多元化的成績評價體系

賽教融合與OBE理念均以學生能力培養(yǎng)為中心，要求學生對課程內(nèi)容的掌握不能局限于課本上的知識點，其重點在于培養(yǎng)學生運用所學知識解決工程實際問題的能力。因此，衡量學生成績的優(yōu)劣，不能以一次考試成績作為評定依據(jù)，應在對學生進行全面考核的基礎(chǔ)上，建立多元化的成績評價體系?？己嗽u價內(nèi)容應包括以下幾方面。平時評價主要是結(jié)合課堂提問、學生小作業(yè)、課題討論表現(xiàn)等進行評價，占總成績的20%；過程考核評價是根據(jù)學生參加校內(nèi)技能/學科競賽的情況進行評價，占總成績的20%；實驗考核評價是根據(jù)學生完成課程實驗的情況給出成績，占總成績的10%；期末測試以傳統(tǒng)的考試方式考查學生的學習成果，占總成績的50%，其中包含

15%的非標準答案試題。以“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的過程考核評價為例，分析評價內(nèi)容與權(quán)重（表2）。

四、實施效果與存在的問題

教研組于2021年春季學期至2022年春季學期，在西南石油大學過程裝備與控制工程專業(yè)及石油工程專業(yè)中選擇2個教學試點班級，在“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的教學過程中，實施了基于賽教融合和OBE理念的教學模式，取得了一定的教學成果。

第一，教師通過在教學過程中進一步梳理課程知識點，以及設(shè)計情境式教學內(nèi)容，學生對課程的學習目的與最終成果有更加清晰明確的認識，進一步消除了學生對課程學習的迷茫感，有效提升了學生學習的積極性。問卷調(diào)查結(jié)果表明，學生課堂問答參與率顯著提高，對“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程課前預習與課后學習的積極性提升了27%。

第二，通過積極參與多樣化的校內(nèi)外技能/學科競

賽，試點班級的學生取得了較好的競賽成績，先后獲得7項全國大學生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽獎、3項全國大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽獎、2項中國智能制造挑戰(zhàn)賽獎。在競賽過程中，學生的團隊協(xié)作能力、解決工程實際問題能力及機械設(shè)計創(chuàng)新能力均得到了提高。

第三，多元化的成績評價體系，拓寬了學生提高學習成績的方式與渠道，有效激發(fā)了學生學習的主觀能動性，大大減少了考前突擊復習的現(xiàn)象。試點班級學生的“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程平均成績較普通班級學生提升明顯，不及格率顯著下降。問卷調(diào)查結(jié)果顯示，兩個試點班級學生對“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的滿意度分別為91.5%與93%。

在實施基于賽教融合和OBE理念的教學模式的過程中，也存在一些問題。例如，個別學生對技能/學科競賽的參與熱情不高，想方設(shè)法逃避參與競賽；部分競賽內(nèi)容與課程教學內(nèi)容結(jié)合不緊密；由于學生學習與動手能力存在差異，同一競賽小組中，存在學生貢獻度差異過大等問題。上述問題可以通過進一步優(yōu)化課程目標及課程內(nèi)容、競賽環(huán)境與競賽資源，以及競賽訓練方法和機制來改進和解決。

五、結(jié)束語

文章以O(shè)BE理念為基礎(chǔ)，通過賽教融合的方式，對“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程進行新型教學模式的探索與研究，

進行了基于OBE理念的教學大綱優(yōu)化、建立較為全面的賽教融合實施機制、構(gòu)建多層次的實驗教學體系，以及建立多元化的成績評價體系等教學改革嘗試。教研組在課程教學過程中的實施情況與取得的成績驗證了基于賽教融合和OBE理念的新型教學模式是切實可行的，有利于培養(yǎng)新時代的創(chuàng)新型人才，為成果導向型教學理論的應用與實踐提供了一定的方法和思路。

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編輯∕陳晶