专业认证背景下《机械设计》课程教学方法探讨

曹波　刘春辉　姚智华　石文柯

摘 要：《机械设计》课程是高校机械类专业开设的重要课程之一，对创新型人才的培养起着非常重要的作用。为了达到专业认证的要求和培养高水平应用型人才，分析了机械设计的教学改革研究现状及存在的主要问题，对机械设计课程的教学方法、创新能力培养、考核方式、教师能力提升以及产教研融合体系的建立等方面进行了探讨和改进，旨在教师的教学水平，提升学生的创新能力，激发学生的学习主动性，培养能解决工程问题的创新型人才。

关键词：机械设计 教学方法 创新能力 产学研融合体系 专业认证 考核方式

1 前言

《机械设计》是机械类的一门主干技术基础课程，在专业培养体系中起着承前启后的作用，在本专业人才培养过程中占有极其重要的地位。该课程内容理论性强，知识点多，知识面广，内容庞杂等特点，学生学起来比较吃力，理解难度较大，很多学生反应该课程学不会，从而导致学生对实际应用难度增加。而且实际的授课课时较少，导致很多内容无法详细的讲解，容易忽略具体知识点在复杂工作中的应用。为此，Yang [1]借鉴麻省理工大学的本科课程设置模式，分析了当前陕西省高等教育课程，并将该模式进行实践，数据显示该改革方式取得了一定的成效。秦艳[2]分析了目前机械设计课程的教学普遍的现状，提出了基于PBL模式的机械设计课程教学改革方式。史勇[3]结合自身申请教研教改项目，通过多方调研，提出了基于交互式与案例式相融合的教学方法。通过课堂互动、案例分析、案例库建设、考核机制改革等教学环节，加强学生的自主学习能力和实践创新能力。Jiang [4]分析了机械设计课程存在的问题，针对这些问题尝试了一些改革方法，取得相对较好的教学效果。

为了顺应国际工程教育的发展方向，快速推动我国高校的教育改革，切实提升本科的教育质量，教育部在2006 年启动工程教育专业认证试点工作[5]。经过多年的努力部署，2016年，我国的专业认证得到国际的认可，对我国的教育改革起着重大的作用[6]。为了适应国家的发展方向和培养目标，本文以安徽科技学院的当前情况，以获得专业认真和提升机械设计课程的教学质量为目的，对机械设计的实际教学情况开展了一些探索，提出了相关的教学改革方案。

2 教学改革措施

2.1 多元教学方法并用

对于某些难以理解的抽象的教学内容，必须通过多媒体动画的形式展现出来，让学生易于理解接受，促进学生学习的兴趣，同时可以将企业的实际案例引入到课堂中，让学生更进一步明白该理论或者原理的应用场景，对毕业后从事的工作性质有了一定的掌握。教师在课堂教学过程中，严格管理好自己的课堂，用自己的人格魅力和渊博的知识吸引学生，赢得学生的尊重[7]。对某些零件的加工工艺和工作原理，通过语音直接讲解，可能比较枯燥乏味[8]，因此，教师应该充分利用视频教学，教师在备课前就需要查阅各种视频资料，便于教学时应用，通過视频播放和教师的讲解，学生能够更深入的理解相关的知识点内容。对于某些相对简单的容易理解的内容，教师可以通过翻转课堂教学，学生需要进行自学查找各种相关的资料来准备需要讲解的内容，能够增加学生的学习主动性。此外，慕课也作为一种较好的教学手段，教师自己将需要重点讲解的内容拍摄成视频，并对视频中的重点难点进行详细的解释，放置在共享群里，供学生课后多次反复的复习，充分理解教材中的难点内容。合理的分配机械设计课程线上教学和线下教学的内容，线上教学过程中以学生自主学习为主体，学生可以多次反复的进行线上学习。除了线上授课的授课方式外，也可以开展线下授课，主要是由授课教师在课堂上进行讲解，以教师的教学内容为主体。然而由于进行课程改革后，课程的课时大大压缩，导致线下课授课的内容无法进行详细的讲解，很多重要的理论公式，无法从原理上进行推导，使得很多学生感觉很迷茫，无法深入了解其原理，在课堂有限的时间内，无法非常详细的讲解每个知识点。因此，对于难点重点知识点，学生可以充分的利用线上资源，认真的去琢磨难点，线上教学能很好的弥补线下教学，能极大的促进学生的学习能力。

2.2 提升教师的能力

在应用型水平高校的建设过程中，要求授课教师必须具有较高的教学素养，也要具备深厚的理论功底。因此需要加强教师的能力培养，加强对老师的能力进行考核。从学校层面来看，学校需要制定行相关的文件及鼓励性措施。学校应该定期组织相关的授课教师外出学习先进的理论和教学方法，从而提升教师自身教学能力和科学研究能力。另外，教师应该不断培训自己的实操能力、编程能力、业务能力、写作能力、语言表达能力、教学能力、绘图能力、交流能力、管理能力、研发能力等，全面拓展教师自己的知识面，学校或者学院应积极鼓励教师参加关于机械设计的国内外的学术交流、授课经验以及相关的会议，分享自己的科研成果以及教学经验，学习他人的科研技术以及授课模式，做到与时俱进；教师也可以通过线上的方式听取业界内相关学者的报告，不断地丰富完善自身的知识体系。另外，教师需要积极的指导学校举办各种赛事，辅助学生制定可行的研究方案，并进行方案论证，将自己的知识充分的利用。作为青年教师，利用假期或者周末的时间可以前往相关的企业实践锻炼，学习企业的先进技术和设计方案，发现企业中存在的问题，并提出优化解决的方案，也可以将这种工程问题交给学生，让学生参与到实际的工程中，解决实际的问题，挖掘学生的潜力，增强学生的做科研的意识。同时，教师与企业进行交流沟通过程中，可以充分挖掘企业中的研究课题，并将其转换为横向课题进行研究，提升教师自己解决工程中的复杂问题。教师在实习过程中可以有针对性的对企业的典型设备进行拍照，通过编辑处理作为授课的工程案例，丰富课堂上教学内容，这些实际的工程应用案例，能够吸引学生的学习兴趣。

2.3 注重创新能力培养

学生除了掌握课本的内容和教师讲解的内容外，需要重点培养学生的创新能力，鼓励学生参加国家级和省级的机械设计大赛，学院组织的各种比赛，形成“以赛促学，以赛促教”的模式[8-10]，学生通过比赛将所学的所有内容充分融合，激发学生去不断的创新，通过构思机械方案和设计机械产品，逐步提升学生的设计能力和创新能力。同时教师可以根据自己的研究方向为学生设计不同的讨论课题，构思自己的研究方案，在课堂上积极讨论交流，不断拓宽学生的知识面，同时锻炼学生的表达能力。根据学生的汇报，教师对设计方案进行评价并给出设计的建议及优化方案，而且能使教师和学生的设计思路保持一致，鼓励学生自主学习相关的机械产品设计的软件。

2.4 优化考核方式

传统的机械设计考核方式主要是闭卷期末考试作为主要评价，这种考核方式过于单一化、简单化，难以反映出学生对知识点的掌握程度，因此亟需改变传统的考核方式，以满足当前应用人才培养的需求[11，12]。第一，加大平时考核的比例，将平时成绩进行细化，如线上测试、线上学习时长、科技创新论文的写作、课堂考核、课后作业、产品方案设计[13]；第二，完善实验内容，安排合理适当的实验学时，增强学生的动手操作能力；第三，改变闭卷考试的内容，适当增设开放性的设计试题，充分发挥学生自主能力。第四，学生定期的向老师反馈学习中存在的问题，教师有针对型进行讲解，解决学生的学习困难。

2.5 建立产教研的融合体系

调研搜集、归纳整理各种生活及企业生产中的典型案例，建立知识案例库，不断完善丰富教学素材，为学生展示最前沿的科技。鉴于安徽科技学院的特色是以农机为主导，调研与农机相关的机械产品，建立课程内容与农机之间的关联[14，15]，设计新的产品，以新功能为主要导向，将课堂内所学的知识用来解决实际的生活案例，促进教师的科研内容。同时带领学生深入企业，了解机械设备的工作原理，发现企业存在的问题，并根据企业的要求积极商量探究解决问题的方案及具体详细的实施措施，利用产教研合作的形式，促进学生的学习能力，提升教师的科研能力，构建新形势下的产学研教一体化的教学内容。

3 教学效果对比

为了突出新教学模式的优点和教学效果，对2022届和2023届机械电子专业的学生期末考试成绩进行统计，其中2022届学生新教学模式尚未使用成熟，2023届学生完全使用新的教学模式，根据学生的期末考试成，计算出平均分数，表1统计了这两届学生的期末考试平均分、最高分、最低分。根据统计结果可以看到，2023届学生的学习成绩明显优于2022届学生的考试成绩，尽管两届学生考试的最高分相差不大，但是2023届的平均考试成绩比2022届的考试成绩提升了12.7%， 考试的最低分也得到改善，最低分提高了8分，这些统计数据说明新模式的教学方式能够激发学生的学习兴趣，促进学生积极投入到学习中，能提高学生的成绩，教学效果得到明显的提升，而且学生对教师的评价也得到改善，对教师的认可度明显提升。

4 结论

为了建设应用型高水平大学和获得国际工程教育专业认证，分析了机械设计课程存在的问题，并针对性的提出了建设的意见，对机械设计课程的教学方法、创新能力培养、考核方式、教师能力提升以及产教研融合体系的建立等方面进行了探讨和改进。通过对两届学生的考试成绩进行对比分析，结果表明新的教学模式能提高学生的成绩，教学效果得到明显的提高。将机械设计的理论知识与实践结合起来，激发学生的学习热情和积极主动性，培养学生解决工程应用能力，将人才培养和课程教学改革相结合，培养高素质高水平人才。

基金項目：安徽省质省级“六卓越一拔尖” 工程项目：机械电子工程专业卓越工程师教育培养计划（2022zybj025）；安徽省省级质量工程项目：专业认证视域下高校本科教学管理方法研究（2022jxgl017）；《机械设计课程思政》（Xj2023040）；安徽科技学院教 “校级示范实验实训中心：机电与汽车工程”（Xj202088）；安徽科技学院项目：新工科背景下机械设计基础课程教学改革（Xj2022210）。

参考文献：

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[3]史勇，李雪莲，郭俊先，等.交互式和案例式教学法的研究与应用——以机械设计基础课程为例[J]. 新疆农机化，2022（03）： 38-41.

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