基于新工科背景下的机械制造技术课程设计教学改革探索

史立秋 方贵盛 于峰

摘 要：文章以机械设计制造及其自动化专业为研究对象，基于成果导向为目的的械制造技术课程设计进行教学模式的探索。在传统的知识体系上融入虚拟制造的仿真环节，根据工程教育认证“以学生为中心”的教学教育理念，用“五段”式实践法，重点锻炼学生的实际操作能力和知识运用能力，展现复合型人才培养的特色。构建多样化考核评价标准，采用“知识+技能+态度”三位一体考核方式，确保课程设计对毕业要求指标点的达成度。

关键词：新工科 OBE 机械制造技术 课程设计

中图分类号：F016.3;G642.0  文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2022）01-197-02

近年来，教育部为了服务中国制造2025等策略大力推进新工科建设，即“卓越工程师教育培养计划2.0”。新工科建设的提出与开展是深入学习贯彻执行习近平总书记新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神，写好高等教育“奋进之笔”。如何能培养出新时代需求的具有创新精神的应用型人才是每一所高校应该思考的问题。现阶段，摆在高等院校面前最重要的难题就是工程教育认证，要想通过认证就必须“以学生为中心，以成果为导向（OBE）”，这是必经之路。

高校作为培养高层次、高素质人才的摇篮，要时刻把握时代发展的脉搏，在理论和实践教学中重视学生的过程产出，而不是仅凭期末的一份报告、一张试卷就能作为整个学期的考核标准，通过几年大学阶段的培养，提升学生走入社会的竞争力。机械类专业作为工科院校的代表，更应该重视起学生的实践和创新能力的培养，如何重视？如何构建？这就要从合理构建机械学科的实践教学体系着手，其中一些重要课程配套的课程设计首当其冲。它的桥梁作用不可忽视，高校教师必须行动起来，除了对理论教学进行改革，实践教学模式同样需要创新。

目前机械类课程设计环节在教学方法和考核形式上普遍保持一成不变的传统，为了辅助理论教学内容而搭配一定周数的课程设计，因为形式枯燥导致教师和学生在这方面参与度和积极性都不高，最终以上交设计报告形式草草了事，这样的课程设计从OBE理念出发的话很难符合要求。

本文结合我国工科院校这方面的需求与特点把OBE教育理念引入进来，分析如何能更好的提高和改善工科类毕业人才的社会竞争力，培养出我们真正需要的适合企事业单位需求的创新应用型人才。下面是结合笔者所在的浙江水利水电学院这类专业性较强大学的实际情况制定的一系列研究方案，如图1所示。

一、对机械制造技术课程设计的内容进行OBE理念的提升

我校机械设计制造专业进行工程认证迫在眉睫，机械制造技术作为其中重要的专业基础课必须以这个目标为指引，同时依据该专业的人才培养方案以及前辈们的授课经验，课程设计中融入OBE理念，建立健全的人才培养模式和提升实践环节的重要性，不断打造人才培养目标——成果产出——设计内容——考核标准之间的闭环系统。

机械制造技术课程设计在培养方案中主要支撑以下毕业设计指标要求：

1.毕业要求3设计/开发解决方案：能够设计针对机械工程领域复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的机电液气一体化系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在机械系统设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

2.毕业要求8职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在机械工程领域工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。

3.毕业要求9个人和团队：能够在多学科背景下的项目团队中，以及在机电产品或系统的构思、设计、实施、运行等过程的工程实践中，承担个体、团队成员以及负责人的角色，并开展有效的团队合作与组织管理工作。

4.毕业要求10沟通：能够就机械工程领域复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

针对毕业要求指标点的权重值，在下发课程设计任务时，除了典型零件的加工工艺编写外，同時要求学生融入数字仿真的内容，用CAD进行二维图纸的绘制，并用三维软件进行建模，建模后对编写的工艺过程进行仿真加工，通过仿真模拟整个加工过程能更加直观的纠错，可以对前期的工艺规程进行闭环修正。经过这样的任务实施，整个课程设计过程中学生能够身临其境的去脚踏实地设计，改变了以往纸上谈兵的状态。

二、通过引入“五段法”锻炼学生的实践创新能力

第一段——选题下发任务书：根据指导教师下发的课程设计任务指导书内容，学生会有一个明确的查资料目标，对课程设计题目进行筛选，找到适合自己的，查文献资料的过程对学生来说是一个很好的锻炼机会，能够充分的调动学生的主动性与积极性，锻炼他们积极思考问题和分析问题的能力。

第二段——设计与分析：为了发挥每位同学的团队协作与沟通能力，每个题目一组，每组4人，同时为了调动每位同学的积极性，一个题目四组数据，如此一来既有共同点又有不同点，并实施组长负责制。每组对设计题目进行分析，每人设计出一个方案，最后对比选择一个最佳方案进行论证。

第三段——数字建模和仿真加工：每组同学对最佳方案进行二维图纸的绘制和三维模型的建立，并对三维模型进行装配和仿真加工。在这个过程中，能很好地培养学生的实际动手能力。

第四段——成果汇总：学生对前面三阶段的过程进行汇总，根据任务书中的内容撰写课程设计报告书，此阶段为后续学生的毕业设计奠定坚实的写作基础。

第五段——成果提交与展示：为了给学生提供一个展示的平台，课程设计结束后要进行答辩展示和交流。学生利用PPT介绍设计过程和成果，老师和同学对内容进行提问和建议，最后根据综合评价指标进行成绩评定。

三、基于OBE的课程设计成绩评定方法改革

课程设计结束后的成绩评定不只是指导教师给一个成绩的过程，更重要的是在答辩的这个过程中，给学生提供一个展示自己综合能力的舞台，通过与不通过都是传统的评价观念，OBE理念的考核评价更注重过程性考核和产出，不能再用以前老的考核方式去一刀切，否则无法满足现代教学方法的需求。因此，机械制造技术课程设计我们提出多元化考核方法，给学生更多的发展空间，采用“知识+技能+态度”三位一体考核方式。

机械制造技术课程设计是根据机械设计制造及其自动化专业培养目标的要求，对机械制造技术基础理论和基本知识进行深化的一个重要的实践性教学环节，目的在于消化、巩固课程讲授的内容，培养学生能够把所学的基本理论和基本知识初步运用于工程实践之中。具体任务是针对一个典型机械零件，要求学生编制该零件机械加工的工艺规程，目的在于提高学生理论联系实际和分析、解决工艺设计问题的能力。

传统的课程设计成绩评定方式比较单一，大部分都是分组进行，设计结束提交设计报告即可。这种方式的弊端很多：首先，分组进行的话，每组学生题目一样，难免学生之间会有搭便车的现象发生，复制拷贝完成任务;其次，学生设计的整个过程缺乏全程的质量监督，没有紧迫感和奖惩措施，最终交个报告又能学到什么？一份报告定成绩的评定方式单调而无严格的考核标准，对努力上进的学生来说没有公平可言，体现不出真实成绩。如果从课程设计的培养目标出发的话，提出一套行之有效的考核办法是非常必要的。

基于OBE理念提出“知识+技能+态度”三位一体考核法，把整个设计过程分为几个评定区间，从学生分到设计任务开始进行全程的质量跟踪，实行一人一题制，过程性考核中将平时出勤+课堂态度+实际动手能力+设计创新能力+沟通表达能力等作为考核标准里的采分点，相比于传统的考核方式更重视学生的实际能力的培养和塑造，真正的体现学生个人能力的差距进而反映到最终的成绩评定中，这种考核方式的改革，不仅能调动学生做设计的积极性，打消部分学生寄希望于他人的消极思想，更能体现学生的付出与产出。几轮下来，总结考核方法中存在的不足，在下一次的设计中不断完善和改进，争取从设计内容、设计方法和设计手段等方面都能得到提升，最终目标是通过课程设计培养出综合能力较强的复合型人才。具体考核方法见表1。

四、结束语

本文通过对新工科背景下的基于OBE教学理念的机械类专业实践环节进行分析，以机械制造技术课程设计为教学改革目标，与时俱进，在传统的教学方法上进行课程革新，不但能提高教学质量，更新教育观念，深化教育改革，使高校教育与市场需求真正地接轨;同时，本项目的研究成果可推广应用到国内同类院校机械类专业的课程改革中，具有广泛的理论和应用价值。

[基金项目：浙江水利水电学院新工科研究与实践项目《OBE理念下的机械制造技术课程改革探索》（2020.1-2021.12）]

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（作者单位：浙江水利水电学院机械与汽车工程学院 浙江杭州 310018）

[作者简介：第一作者，史立秋（1978—），女，博士，硕士生导师，教授，研究方向：超精密加工;通讯作者，于峰（1975—），男，硕士，讲师。]

（责编：若佳）