新工科背景下以OBE為導向的“機械系統(tǒng)設計”課程教學改革

徐鵬 唐慶菊 劉訓濤

摘? ? 要：“機械系統(tǒng)設計”作為機械專業(yè)的必修課程，在新工科背景下進行課程教學改革勢在必行。結(jié)合專業(yè)特色和課程特點，以OBE理念為導向，從課程目標、課程內(nèi)容以及評價體系等方面提出改革思路和措施，對機械類專業(yè)學生知識、素質(zhì)和能力的提升提供有益的支撐。

關(guān)鍵詞：新工科;OBE理念;“機械系統(tǒng)設計”;教學改革

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2022）01-0091-02

“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”重大戰(zhàn)略和“一帶一路”建設等，體現(xiàn)了國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的信心，新工科的提出是對這些國家戰(zhàn)略積極有效的反映。在新工科建設的背景下，我國高校工程教育認證工作更加蓬勃地開展，并在新格局下，產(chǎn)生新姿態(tài)。成果導向教育（OBE）是工程教育專業(yè)認證的核心理念，是一種以學生的學習效果為導向的教育理念。新工科背景下以OBE為導向的課程教學改革勢在必行。

“機械系統(tǒng)設計”課程是高等工科院校本科機械類專業(yè)的一門專業(yè)必修課，設置本課程力求使學生能從人—機—環(huán)境的整個系統(tǒng)的角度了解機械產(chǎn)品設計的一般規(guī)律和特點，拓展學生的知識面，擴大機械結(jié)構(gòu)設計知識，增強機械設計能力，掌握機械產(chǎn)品設計基本方法和技術(shù)，并注重系統(tǒng)的綜合評價。結(jié)合實驗和專業(yè)課程設計等實踐教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的知識、能力及素質(zhì)，為今后從事設計工作打下良好的基礎。

一、確定精準支撐的課程目標

課程目標體現(xiàn)著教學目的，是畢業(yè)要求及培養(yǎng)目標的執(zhí)行表達。制定課程目標時，要注重知識、能力、素質(zhì)的“三融合”，同時要符合時代發(fā)展的需求，要體現(xiàn)新工科的要求。

課程研討組在理解社會需求、學校導向和課程自身特點后，確定了“機械系統(tǒng)設計”課程目標，其與畢業(yè)要求精準支撐關(guān)系如表1所示。

目標1：掌握機械系統(tǒng)的相關(guān)概念、系統(tǒng)組成、各子系統(tǒng)的工作原理等知識，能應用機械系統(tǒng)設計的基本原理解決復雜機械工程問題。

目標2：能夠運用機械系統(tǒng)的功能描述、功能分解及可行性分析等方法，分析機械系統(tǒng)設計的影響因素，并獲得有效結(jié)論。

目標3：能夠應用機械系統(tǒng)設計的方法，設定技術(shù)指標，考慮相關(guān)影響因素，確定總體設計方案。

目標4：能夠?qū)嵤C械系統(tǒng)的相關(guān)實驗，進行實驗參數(shù)處理，獲得正確結(jié)論。

二、優(yōu)化課程理論與實驗內(nèi)容

針對新工科專業(yè)的多學科交叉融合的特征和對新工科專業(yè)卓越工程科技人才在知識、能力和素質(zhì)上更高的要求，理清“機械系統(tǒng)設計”課程中的知識點，重組知識結(jié)構(gòu)，將涉及學科前沿的知識引入理論和實驗內(nèi)容當中，將具有黑龍江科技大學特色的內(nèi)容也同時加入到課程內(nèi)容當中，對課程目標進行有效精準支撐。課程內(nèi)容與課程目標及學習方式對應關(guān)系如表2所示。例如，在機械系統(tǒng)總體設計（C2）中，增加滾筒采煤機“黑箱”法進行功能的描述、增加最新巷道掘進機總體布局設計、增加最新采煤機總體布局設計;在執(zhí)行系統(tǒng)（C4）中，增加礦車推車機、液壓支架、鏟斗式裝載機、采煤機搖臂調(diào)高機構(gòu)來說明執(zhí)行系統(tǒng)的功能;在傳動系統(tǒng)（C5）中，增加礦用提升機的變速機構(gòu)和制動機構(gòu)來說明變速和制動的工作原理;在控制系統(tǒng)（C7）中，增加采煤機牽引速度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)等典型的自動控制系統(tǒng)的介紹。

課程實驗內(nèi)容突出綜合性和設計性。實驗項目包括：機械系統(tǒng)的載荷特性和動力選擇實驗、傳動系統(tǒng)設計實驗。通過設計、組裝及檢測，應用檢測分析軟件對機械系統(tǒng)傳動參數(shù)進行實時檢測，并分析機械系統(tǒng)的性能、安裝狀況、運行工況，以便對系統(tǒng)的設計和安裝進行調(diào)整。設計多級傳動系統(tǒng)，自動進行傳動參數(shù)的檢測和分析，處理有級變速系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)，繪制變速機構(gòu)轉(zhuǎn)速圖。通過實驗使學生從完備性系統(tǒng)的角度去發(fā)掘機械產(chǎn)品在設計過程中的共性，并培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，提高學生解決復雜工程問題的能力。

三、構(gòu)建多指標綜合課程評價

作為專業(yè)課程，其評價應具有全面性、有效性，要體現(xiàn)在過程以及終端結(jié)果上?！皺C械系統(tǒng)設計”課程以試卷、作業(yè)、閱讀筆記、報告、討論、實驗等形式進行考核，多指標綜合課程評價方式及評價標準如表3所示。過程考核要注重客觀性和量化指標，力求制定完備的評價標準來提升過程考核的質(zhì)量的同時，還應加強過程考核的體驗性，增強學生的融入感，可增加學生的自評和互評環(huán)節(jié)。建立學生的反思和反饋環(huán)節(jié)，通過課前和課后的調(diào)查問卷形式，完善多指標綜合課程評價。

根據(jù)《黑龍江科技大學課程考核工作管理辦法》和教學大綱考核要求，專業(yè)負責人還需對課程的考核方式進行審查，采用多種考核方式，避免考核方式單一，注意課程考核內(nèi)容與考核方式的匹配。課程試卷考核內(nèi)容包括審查課程試題對教學大綱的教學內(nèi)容覆蓋情況、課程目標支撐情況以及試題對畢業(yè)要求指標點的考核情況和分值比例。

在新工科建設背景下，以OBE教學理念為導向?qū)Α皺C械系統(tǒng)設計”課程進行綜合改革符合時代需求，符合應用型高校發(fā)展的需要。通過課程目標的精準定位、理論與實驗內(nèi)容的不斷優(yōu)化，以及全面且具有時效性的多元評價體系的建立，課程授課質(zhì)量和學生的滿意度進一步提升，課程的自評和互評效果良好，為新業(yè)態(tài)、新需求下的專業(yè)課程發(fā)展提供了新的思路和借鑒。

參考文獻：

[1]陳燕.新工科研究進展與前瞻[J].天津大學學報（社會科學版），2020，22（3）：214.

[2]馬廷奇.高等工程教育轉(zhuǎn)型與工科專業(yè)建設的實踐邏輯[J].國家教育行政學院學報，2018（2）：36.

[3]齊書宇，李國香.《華盛頓協(xié)議》畢業(yè)生素質(zhì)規(guī)定及其對地方高校工程人才培養(yǎng)的啟示[J].高校教育管理，2018，12（1）：48.

[4]鐘宇光，史東巖，展勇.基于CDIO模式的機械系統(tǒng)設計課程教學改革研究[J].大學教育，2016（1）：114.

[5]邱明明，陳球勝.以能力為導向的《機械系統(tǒng)設計》課程改革探索與實踐[J].教育教學論壇，2019（22）：161.

[6]徐鵬，趙存有，劉訓濤，等.新工科建設背景下礦山機械系列課程教學改革研究與實踐[J/OL].教育現(xiàn)代化，2020，7（17）：78[2021-01-20].https：//kns.cnki.net/kns8/defaultresult/index.

[7]姜曉坤，朱泓，李志義.面向新工業(yè)革命的新工科人才素質(zhì)結(jié)構(gòu)及培養(yǎng)[J].中國大學教學，2017（12）：14.

■ 編輯∕丁俊玲

收稿日期：2021-01-25? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 修回日期：2021-03-11

作者簡介：徐鵬（1981—），男，黑龍江哈爾濱人，黑龍江科技大學機械工程學院講師，研究方向：機械設計及理論。

基金項目：2020年度黑龍江省教育科學“十三五”規(guī)劃重點課題“新工科建設背景下礦山機械系列課程教學改革研究與實踐”（GJB1320320）;2020年度黑龍江省高等教育教學改革研究項目“立體化的‘礦山機械’精品資源共享課程建設研究與實踐”（SJGY20200634）;2017年度黑龍江省教育科學“十三五”規(guī)劃重點課題“基于工程教育專業(yè)認證的機械專業(yè)應用型人才培養(yǎng)模式構(gòu)建研究”（GBB1317111）