以学生为中心的“机械设计”课程项目制教学改革与实践

刘平平，李刚俊，文 广，左芳君

(成都工业学院 a. 智能制造学院；b. 宜宾校区，成都 611730)

课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量。《教育部关于一流本科课程建设的实施意见教高〔2019〕8号》强调了深化教学改革要以课程建设为落脚点。本文作者所在高校始终践行“根植地方、魂在应用、产教融合、协同育人”的办学思路，不断推进国家级一流专业的建设，将建设重点落在课程改革上，以“新工科”的创新课程为要求[1]，以“金课”为标准，致力于打造精品课程，持续推进课程改革。

“机械设计”课程是机械及近机类专业的一门学科基础课，主要研究一般尺寸和参数的通用零件的设计理论和方法[2]，知识点多且分散、相对比较抽象、实践性很强。教学中普遍存在学生对知识点认识不清、理论与实际结合困难的问题。知识点过于零散，使整个知识系统割裂，长期以来处于理论无法落地的状态，造成学生缺乏学习积极性，对专业兴趣不大、缺乏专业认同感[3]。另外，“一考定论”的考核方式限制了学生个性化和综合素质的发展，不利于激发创新能力，不利于对应用型工程技术人才的培养[4]。在当前产教融合教育改革趋势下，现有的教学方式无法支撑应用型工程技术人才的培养和应用型高校的建设与发展[5-6]。迫切需要改“教师主导型”课堂为“学生主体型”课堂，即以学生为中心，充分调动学生的主观能动性、允许个性化、鼓励自主学习。

2019年起，本课程面向行业、企业的实际岗位需求，以应用型人才培养为导向，以工程教育专业认证为方向，设计课程目标；联合企、事业单位从课程内容、教法与组织、考核方式等多个层面开展课程改革，重点推进以学生为中心的项目引导式教学，具有鲜明的应用型特色。

1 课程目标设计

课程目标1：掌握一般机械中通用零件的工作原理、组成、性能特点，并能够对其进行工作情况分析。能够综合运用相关理论与方法推演和分析工程实践中机械产品通用零部件的设计与运用的关键问题。

课程目标2：了解和掌握有关标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料，并较为熟练、准确地运用于一般尺寸和常用工作参数下通用零部件的设计。掌握机械设计的共性知识和一般设计规律，针对实际工况条件及使用特性，根据机器设计的一般程序进行机械系统及零部件的设计与问题分析。

课程目标3：掌握通用机械零部件设计的基本要求、设计准则和设计方法，初步具有零部件的选用和设计的能力。了解机械工程相关的社会、健康、安全、法律、文化及环境等方面的知识，关注和学习机械设计领域的前沿技术及发展方向。

2 课程内容建设

根据应用型、技术型、地方性的人才培养目标以及学科发展趋势，优化课程内容，加强课程内容与岗位需求的契合度。首先，从整体上分解课程知识体系，重塑课程内容，将课程知识体系划分为5个模块；其次，将实际案例嵌入到理论教学模块中，实施以学生为中心的合作式、参与式和项目制教学。课程内容安排见表1。

表1 课程内容与学时安排

本课程所采用的案例来源于教师科研和企业实际项目，与知识模块内容对应，也是翻转课堂和课堂理论知识讲授的素材。学科竞赛和项目任务贯穿于整门课程，实行项目制教学，着重培养和锻炼学生的综合能力。

3 教学组织实施

针对各知识模块，分别以知识目标、能力目标和素质目标定位，课堂教学中开展“应用型翻转课堂”，并与线上共享资源和线下实践有机结合。基于对课程教学内容的总体设计、组织和对每一堂课的教学组织，得到各堂课以及知识点之间的逻辑关系见图1。对于应用性比较强或较抽象的知识点，邀请企业一线工程师、专家进入课堂，以真实案例为背景完成教学。

目前，昆明市全市总人口672.8万人，其中少数民族人口127.36万人，占全市总人口的18.9%，少数民族流动人口40万，占全市总人口的5.9%。呈现成份多、分布广、居住散，大多以经商、打工、招聘、婚姻等流动方式出现，他们大多不在城市长期居住，呈现出无定所、居住分散、流动性大、无组织、结构复杂等特点。

图1 课程组织实施逻辑关系

4 教学方法改革

课程创新教学方法，首先，课堂教学中开展以学生为中心的“应用型翻转课堂”；其次，结合课程知识点和授课进度，以项目为引导，实施项目制教学；最后，从课堂教学和项目制教学两方面同时开展“课程思政”教学，注重综合素质的培养。

4.1 以学生为中心的启发式、合作式、参与式教学

课程以学生为中心，突出培养学生的自主学习能力、自我驱动能力和创新意识，开展启发式、合作式、参与式教学。第一，教学过程中，通过工程案例支撑知识点的讲解，以解决问题为出发点，引导学生产生求知欲。第二，本课程关键知识点的课堂教学采用“应用型翻转课堂”的模式，教学组织见图2。

图2 “应用型翻转课堂”教学组织

教师不再是课堂的主导者，而是作为一个灵活的课堂教学组织者，将工程案例引入课堂，通过“应用型翻转课堂”、问题伴学等方式带动教与学的完美契合。教学中充分利用现有教学资源和科研优势，使知识点的讲授与吸收都饱满、高效。

4.2 以学科竞赛、项目为依托的项目制教学

“项目制教学”是以项目为载体，学生为主体，教师作为组织者、指导者、监督者，学生独立或组队完成具体项目并进行自我评价、展示和外界评价的一种教学方法。项目制教学要求学生主动寻找解决问题方法、学习必要的知识和使用工具，重点在学习的过程。该方法实现了学生和教师角色的换位，更能调动学生的主观能动性，发挥其创造性。“项目”是锻炼学生综合实践能力，体现本课程应用型的关键部分。学生在完成项目的过程中，可不同程度地学会团队协作，将知识点应用到项目中，提高综合实践能力。

4.2.1 项目制教学思路

本课程以项目引导，实施分层次的项目制教学，打破理论无法落地的状态，力求系统的、立体式的思维引导。第1层次，以学科竞赛主题为背景开展项目制教学，要求全员参加，同时，鼓励参加学科竞赛。第2层次，来源于教师科研或企业的实际项目，每期1项，由学生自愿并通过选拔加入实际项目组，为对课程感兴趣、有精力的优秀学生提供进阶平台。

项目制教学的具体实施流程见图3。

图3 项目制教学流程

项目制教学的考核采用以答辩为主，答辩表现和设计成果按比例分配的方式。团队撰写设计报告，并通过答辩的形式展示设计成果，每位队员都要接受评委的提问和考查。

2020—2021学年第1学期，2018级机械电子工程专业共计236名同学参加了本课程的项目制教学改革，组建学生团队50个，参加答辩团队50个。

项目成果的展示和答辩环节可充分锻炼学生的表达能力，展示自我，为日后的面试和工作打好基础，也为同学们提供了技术交流和学习的平台。答辩中发现，学生团队协作意识很强，他们的设计成果精彩纷呈，总有惊艳的作品展现出来。他们的设计报告充分体现了学生对本课程性质的理解，对本课程知识点的消化、吸收和综合应用。

4.3 与翻转课堂和项目制教学结合的“课程思政”教学

在“应用型翻转课堂”和项目制教学的实施过程中，本课程将思政育人元素自然、无痕地嵌入教学过程中，见图4。做到思政点、知识点、能力点三合一，实现全过程、全环节的课程思政育人。既培育了专业认同感，也帮助学生树立了世界观、人生观和价值观。

图4 课程思政嵌入教学中

5 考核方式

本课程改变传统的“一张试卷”考核方式，采用了过程化与个性化相结合、形成性评价与结果性评价相结合的考核方式，着重于能力考核。经实践，明确了项目制教学考核办法，实施“全过程考核”模式，见表2。

表2 项目制教学全过程考核方式细则

本课程将学科竞赛作为必不可少的考核加分项，激发学生的学习动力和创新潜能。

6 结语

本课程以学生为中心，从课程目标、课程内容、教学方法和考核方式等多方面进行项目制教学改革与实践。

1)课程知识体系模块化，通过工程案例支撑模块知识点，内容饱满，教学高效。

2)引入“应用型翻转课堂”，教师作为灵活的课堂组织者，打破课堂沉默状态，焕发课堂生机活力。

3)开展分层次项目制教学，理论联系实际，锻炼学生自主学习能力、团队协作能力，激发创新潜能。

4)将“课程思政”自然地嵌入“应用型翻转课堂”和项目制教学过程中，实施三全育人。

5)明确了项目制教学考核办法，考核更注重过程化与个性化的结合，着重于能力考核，凸显公平性原则。

本课程注重以学生为中心、以项目为引导实施项目制教学，真正使学生忙了起来，同学们纷纷表示，在完成项目的过程中真正做到了“手脑并用，学做合一”，学习能力、团队协作能力和创新能力都得到了提高，具备了基本的解决复杂工程问题的能力。基于本课程的项目制教学改革，学生参加学科竞赛获省级以上奖励33项，其中，国家级5项。学生获授权专利2项，发表论文7篇。教学改革效果显著。