工程教育認證背景下機械制造裝備設(shè)計課程教學(xué)模式探索與實施

于華 劉玉飛

摘要：本文主要探討在機械制造裝備設(shè)計課程教學(xué)中運用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)手段，徹底改變以往灌輸型教學(xué)模式，形成符合工程教育專業(yè)認證理念的成果導(dǎo)向式教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：工程教育專業(yè)認證；教學(xué)模式；探索；實施

中圖分類號：G642.41 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）26-0125-02

為全面提高工科專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，提高畢業(yè)生就業(yè)競爭力和適應(yīng)就業(yè)市場國際化需求，安徽工程大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)自2012起積極推進工程教育專業(yè)認證工作，以工程教育專業(yè)認證12條畢業(yè)要求[1]為基礎(chǔ)，以中國制造2025和地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為導(dǎo)向，面向高端裝備制造業(yè)和智能制造，建立符合社會需求的人才培養(yǎng)模式和課程知識體系，全面推進課程教學(xué)改革。

機械制造裝備設(shè)計作為機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的主干專業(yè)課，圍繞工程教育專業(yè)認證倡導(dǎo)的“學(xué)生中心理念、產(chǎn)出導(dǎo)向理念、持續(xù)改進理念”[2]，在課程內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法、評價機制等方面做了大量改革工作，特別是結(jié)合本校生源情況探索出一套行之有效的課程教學(xué)模式，提升學(xué)生問題分析和設(shè)計/開發(fā)解決方案能力，具有一定的推廣參考價值。

一、探索新教學(xué)模式的必要性

1.傳統(tǒng)教學(xué)模式教學(xué)效果差。機械制造裝備設(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容多，學(xué)時少，實踐性強。機械制造裝備設(shè)計課程總學(xué)時為48學(xué)時，講解內(nèi)容包括機械制造裝備的設(shè)計方法、金屬切削機床設(shè)計、組合機床設(shè)計、金屬切削刀具設(shè)計及物料運儲裝置設(shè)計。課程改革之前，課程組教師總是抱怨課程學(xué)時少、內(nèi)容多、授課難。以往教師授課是全程灌輸、力求每個知識點都面面俱到，結(jié)果是學(xué)生對各個知識點掌握都很膚淺，不能將各個知識點有機地結(jié)合在一起，難以掌握機械制造裝備設(shè)計精髓，再加上其缺乏實踐經(jīng)驗，導(dǎo)致其設(shè)計的機械制造裝備只能是東拼西湊。

2.適應(yīng)工程教育專業(yè)認證的要求。工程教育專業(yè)認證工作的中心指標(biāo)是“學(xué)生”，認證工作評價的核心是學(xué)生的表現(xiàn)和學(xué)生能否獲取相應(yīng)的素質(zhì)能力，而且必須考慮全體學(xué)生[3]。對于課程教學(xué)效果，其評價標(biāo)準(zhǔn)為在教學(xué)活動完成后學(xué)生學(xué)到了什么，這和以往更加關(guān)注教師教了什么有根本區(qū)別。為此，必須探索以學(xué)生為中心，能確保學(xué)生取得預(yù)期學(xué)習(xí)成果的教學(xué)模式。

二、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的探索與實踐

傳統(tǒng)教學(xué)模式是“先教后學(xué)”，翻轉(zhuǎn)課堂是“先學(xué)后教”，學(xué)生課外通過視頻、課件及其他教學(xué)資源學(xué)習(xí)新知識，課堂通過討論、辯論等形式加深知識的理解，提升綜合應(yīng)用知識分析、解決實際工程問題的能力[4，5]。

本課程組針對主軸組件設(shè)計一節(jié)，借鑒翻轉(zhuǎn)課堂模式，同時考慮到本校學(xué)生的實際能力，為避免采用完全翻轉(zhuǎn)使學(xué)生感到茫然，按圖1所示方式進行教學(xué)模式設(shè)計。

1.課堂搭建知識架構(gòu)。此環(huán)節(jié)教學(xué)不像以往教學(xué)，不是將每個知識點講全、講透，而是讓學(xué)生建立起主軸組件設(shè)計的知識架構(gòu)，使學(xué)生明白性能優(yōu)良的主軸組件應(yīng)具備哪些特征，哪些因素影響到這些特征，針對這些影響因素如何設(shè)計主軸組件才能使其達到性能要求。

2.課后自學(xué)并完成一定數(shù)量的作業(yè)。課堂搭好以上知識架構(gòu)后，教師給學(xué)生提供多媒體課件、各個知識點的微視頻、主軸組件典型結(jié)構(gòu)圖例及相關(guān)文獻資料，要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成課后自學(xué)，并圍繞各知識點布置一些不太復(fù)雜的作業(yè)題且在下次上課前上交。

3.課堂討論內(nèi)化知識。課堂討論分三個階段，第一階段由教師根據(jù)學(xué)生完成作業(yè)的情況，對學(xué)生掌握不太好的共性問題集中研討。第二階段為學(xué)生提問互答階段，學(xué)生可將自己在自學(xué)過程中有疑惑的地方提出來，由其他同學(xué)作答，有不同意見的可討論爭辯，隨著討論爭辯的進行，答案逐漸明確，通過討論不僅有利于強化知識，還有利于強化學(xué)生存在感，提高其主動學(xué)習(xí)的積極性。第三階段為教師布置一些有一定難度的需要綜合運用各知識點才能解決的項目，讓學(xué)生分組討論匯報，教師根據(jù)學(xué)生的匯報情況作適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，各討論組課下繼續(xù)討論完善答案，并作為課后作業(yè)上交。

課堂討論要求每位學(xué)生必須發(fā)言，教師對每一位學(xué)生參與討論的情況作好記錄，作為平時成績的組成部分，以此來督促在此環(huán)節(jié)不太積極的學(xué)生，達到增強所有學(xué)生溝通能力的目的。

4.課堂總結(jié)提升。通過前三個環(huán)節(jié)，學(xué)生已經(jīng)掌握了本節(jié)各知識點內(nèi)容，并具備一定的綜合運用所學(xué)知識分析、解決實際工程問題的能力，此時教師在課堂上對相關(guān)知識點歸納總結(jié)，加深學(xué)生所學(xué)知識的系統(tǒng)性，在此基礎(chǔ)上再進一步拓展，介紹一些前沿知識，以目前處于技術(shù)領(lǐng)先廠家生產(chǎn)的高端主軸組件為例，介紹主動控制型軸承磁浮軸承及采用磁浮軸承的電主軸結(jié)構(gòu)，以及如何在電主軸上采用聲發(fā)射傳感器、位移傳動感器、溫度傳感器監(jiān)測主軸的振動、變形和溫度，從而對主軸的工況進行實時監(jiān)控。通過此環(huán)節(jié)，開闊學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生求知欲，提升學(xué)生創(chuàng)新意識。

5.收集反饋意見。在本輪教學(xué)環(huán)節(jié)完成之后，課程組通過問卷調(diào)查的方式對此種教學(xué)模式的效果進行了調(diào)研，調(diào)研結(jié)果如表1所示。

本節(jié)教學(xué)設(shè)計完全打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，有些學(xué)生還不能完全適應(yīng)，第一次實施能取得這樣的反饋結(jié)果屬正常。由于課程組前期做了充分的準(zhǔn)備工作，學(xué)生對教學(xué)資源的滿意度較高。學(xué)生不積極參與討論的原因是多種多樣的，有的學(xué)生是怯場，不敢在人多的場合發(fā)言；有的學(xué)生是課前沒有自學(xué)，對大家討論的問題不知所云，沒辦法參與討論。

6.持續(xù)改進。針對本輪翻課堂模式實施過程中存在的問題，課程組做了研討，下輪課程教學(xué)過程中，首先做好動員引導(dǎo)工作，讓學(xué)生從習(xí)慣于被動喂食到習(xí)慣于主動覓食，其次進一步完善各教學(xué)環(huán)節(jié)的準(zhǔn)備設(shè)計工作，讓學(xué)生在輕松的氛圍中參與討論，提升學(xué)生的主動參與性。

三、實施成效

機械制造裝備設(shè)計課程要達成兩個培養(yǎng)目標(biāo)，支撐兩條畢業(yè)要求。課程達成度分析如表2所示。

本課程教學(xué)模式改革在機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)2014級實施，從表2可以看出，同2013級相比，課程目標(biāo)2達成度提高近20個百分點，課程綜合達成度提高近15個百分點，通過教學(xué)模式改革，課程教學(xué)效果顯著提高。

綜上所述，本課程組教師以工程教育專業(yè)認證為契機，進一步理清思路，形成以學(xué)生為中心、產(chǎn)出為導(dǎo)向并持續(xù)改進的教學(xué)理念，通過采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)徹底改變以往的灌輸型教學(xué)模式，形成符合工程教育專業(yè)認證理念的成果導(dǎo)向式教學(xué)模式。

參考文獻：

[1]中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會.工程教育認證標(biāo)準(zhǔn)（2015版）[S].2015.

[2]李志義.對我國工程教育專業(yè)認證十年的回顧與反思之一：我們應(yīng)該堅持和強化什么[J].中國大學(xué)教學(xué)，2016，（11）：10-16.

[3]丁曉紅，李郝林，錢煒.基于成果導(dǎo)向的機械工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式[J].高等工程教育研究，2017，（1）：119-144.

[4]楊春梅.高等教育翻轉(zhuǎn)課堂研究綜述[J].江蘇高教，2016，（1）：59-63.

[5]朱葉秋.“翻轉(zhuǎn)課堂”中批判性思維培養(yǎng)的PBL模式構(gòu)建[J].高教探索，2016，（1）：89-94.