“赛教融合”教学模式下机械设计基础课程改革与探索

摘 要：对于机械类专业而言，机械设计基础课程是实践体系中的关键部分。本文参照工程教育认证标准进行设计和实施，采用OBE方式作为教改理论依据，将课程教学与机械类学科竞赛相结合，对课程内涵、教学方式及评价体系等进行更新，引入专业课程中的思政元素，加大对学生创新能力的培育力度，旨在提高课程教学质量和人才培养水平。课程改革通过实践，不断提升学生的积极性和创新能力，在各种学科竞赛中取得优异成绩，呈现出不断向好的发展趋势。

关键词：OBE 机械设计基础 学科竞赛

《中国制造2025》是党中央、国务院发布的关于国家大力推动和实施“大国制造”的一项重要的战略性文件与行动纲领，其中对机械领域的专业人才需求日益增长[1]。以结果为中心的教学思想（OBE）是我国工科院校教学质量管理体系中的重要组成部分。和传统教育理念相比，OBE教育理念强调学生中心、成果导向、持续改进。且以学生为主体，以培养目标为指导，通过不断地改善来推动人才的成长。以教育教学理念的转变为契机，结合一系列的教学改革，进一步提升人才培养的质量[2-3]。

1 机械设计基础课程教学现状

机械设计基础课程的定位是机械制造及其相关领域的核心课程，主要聚焦于机械组件的功能表现与计算方法。课程内容涵盖了对传统材料的选择与应用、加工特性及标准化问题的深入探讨。该课程详细介绍了多种二维平面结构的构建与动态分析，常见机械机构的工作原理与设计策略；同时，还包含了连接与传动元件设计技术的讲解，以及轴与轴承套的联结、轴承、联联轴器、弹簧等关键部件的强度校核与实践操作指导。通过本课程的学习，学生深入理解常见设备的基本属性、运作原理以及设备动力学的核心概念，并且掌握机械运动规划的方法；在此过程中，学生掌握常用零部件的失效机理，深挖设计思想，掌握使用机械设计手册和运用文献检索相关材料的能力，为学生的毕业设计打下坚实的基础[4]。

在全国范围内多数工科院校普遍设置了“机械设计基础”这一课程，该课程拥有深厚的历史底蕴。课题组利用中国知网进行关键词如“机械设计基础”的搜索，发现了超过2500条相关成果。这表明广泛地对该课程的教育内容、教学手段、考核过程以及课程设计等方面进行了深入探讨。众多院校积极吸收先进的教学观念和技术，不断优化课程内容，对机械设计基础课程进行了革新。这种改进不仅仅局限于教室内的理论教学，还把减速器的设计、学生的课外科技活动、机械创新设计比赛以及工程实训等多方面内容融为一体，实现了课程内容与实践活动的完美衔接，并且取得显著成效。但该课程教学过程中仍然存在一些问题，主要表现在以下几个方面。

1.1 教学模式单一

在当前，大部分高等院校在机械设计基础的课程教学上，多数采用讲授的教学方式。这种方式强化了知识的整体性和精准性的传递，但是缺少了对学生工程思维、技能和创新意识的培育和激发。课程的内容主要是以学科书籍为模板来构造教学大纲和规划授课，以确定学习的目标。因此，教学的内容通常只局限于书本的知识，造成了课程内容的单一。同时，机械行业的最新进展很少能够与课程内容形成有效链接，更不用说直接融入课堂教学中。这样的教学模式造成学生掌握的专业知识体系不够完善，难以满足行业和企业不断进步的需求。

1.2 实践教学环节弱化

在“机械设计基础”的教学实践环节中，缺乏综合性和创新性的实验，当前所设定的常规实验和实践内容主要集中在较为简单的操作和教学时长有限的范畴内，诸如基础机构的识别、常见部件的了解、机构运动简图的绘制、带传动以及减速器的拆卸和组装等传统项目。这些实验大多属于演示和验证类，它们并不足以深入应用和练习“机械设计基础”课程中的核心原理和知识，创新性较低，与实际工程环境的联系也显不足。此外，实验内容之间的互联和互补性也相对薄弱。

2 赛教融合实施机制

通过开展多样化的学科竞赛，改善“机械设计基础”这一课程的授课方式和学时设置，将学科竞赛与课程的学习有机结合起来，从而提高学生的工程实践、团队合作和设计创意的能力。这些改革的特别举措包括以下内容：

（1）在学生的教育过程中，本研究通过引入“第二课堂”模式，确保学生至少有一次机会参与校园内的技术或学科比赛，从而增加其学习动力和实践机会。这类学科比赛通常围绕多样化的制图环境进行，且以项目作为核心载体，其中项目的解决方案并非既定，允许学生根据自身知识储备和兴趣偏好自主组队，并在课程教师的指导下进行项目开发。完成项目后，各团队需就其设计方案进行详细阐述。评审委员会将根据学生的整体设计方案、贡献度、团队内部评价以及教师评价等多个维度进行综合评分。

（2）在校内竞赛中，优秀的同学被挑选出来，去参加更高级别的学科技能比赛。依据学生在校赛中的表现，评选出表现优异、团队合作能力强、学习积极性高的小组，参加全省乃至国家级的同类型学科竞赛。如包括全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、周培源全国大学生力学竞赛等活动。

（3）塑造独具匠心的学生竞赛训练体系。在参与地市级或国家级比赛的备赛阶段，有意识选择有实际项目经验且拥有科研背景的教师，作为竞赛教练。启动开放性的实践项目，导向学生进行题目挑选和规划。培训期间，充分利用成绩优秀学生的辅导沟通能力，实现“导学、助学、育人”的目的。分组进行竞赛培训时，选择一名在比赛中表现优秀的学长担任组长，带领其他同学一起练习。这种分组方法既保证了队伍成员的交替更新，又保持了比赛队伍的稳定，促使队员们互相帮助，共同进步。

3 竞赛与课程融合具体措施

3.1 基于学科竞赛实际问题的课程教学

在教授专业课程过程中，根据课程的核心知识，提前向学生介绍相关联的竞赛信息。举例来说，教师可以预先告知学生全国大学生机械设计创新大赛的主题以及大学生工程训练全能竞赛的比赛路线，并积极鼓励他们加入。对于有意向参赛的学生，教师可以根据比赛的要求，结合课程信息，为他们合理分配任务，如制定总体设计方案、传动方式、运动模式、部分材料的选择、作品的生产、调试以及编写说明书等。参加学科比赛，学生需要付出大量时间和精力，如果没有足够的知识铺垫和强大意志力，任务很难顺利完成。

围绕竞赛这一主题，无论是竞赛要求的解析、项目方案的制定、项目设计的构建，还是项目评估和成果展示，每一环节都紧扣实际需求，展现了创新、综合、验证等要素。在此基础上，对教师和学生活动的合理组织，独特方案的应对、新工具的运用以及后续实物制作的延伸等环节，对指导教师、学生的能力以及实践支持条件提出了更高标准。

3.2 工程竞赛与实践改革

与“机械设计基础”课程知识关系最为密切、育人目标吻合度最高的是全国大学生机械创新设计大赛。第十一届大赛的主题是“机械创新推进农业现代化、自然和谐迈向仿生新高度”，设计和制作用于生产国产杂粮和蔬菜的播种、管理和收获的小型专用机械。

将“机械设计基础”的理论课程知识点拆解后融合进实验部分，细化内容并结合竞赛要求实施、安排与管理。首先，实践课程开展之前，将竞赛任务分解，提前分配给学生；通过一次批量的工作指派和团队配置，利用理论课堂教学中的交流，来完成初步设想的规划和可行性探讨。在后续的实践操作中，严格遵循流水线的指导和规范管理，维护过程记录和最后成品的质量。对完成的设计计划、预期效益以及团队的辩论表现评估，以此进行工程成果的检验。最后，当课程归结完毕后，为学生提供实践所需的条件，如资金、加工设备以及仪器调试场地，以保证学生熟练完成实物制作任务。

深挖课程思政元素，以“团队协作、精益求精、创新驱动、责任担当”作为思政主线贯穿全实践过程。比如，在进行驱动机构的设计，对螺栓连接进行强度的校验和计算时，可以通过实际的工程实践来说明，从而培养学生严谨细致的工作态度。在初步方案设计时，勇于创新，不局限于常规思路，开拓思维，塑造学生勤于思考的创新意识。具体见图1所示。

4 多元化课程评价体系

赛教融合策略和OBE教育理念，都着眼于学生技能的提升，强调学生不应仅仅掌握教材内的知识，更重要的是能利用所获得的知识去解决实际的工程问题。因此，在评估学生的学业成果时，不能单纯依赖一场考试的成绩，而应该构建一个全方位的评估体系，采用多样化的评价方法。评价的内容应涵盖如下几个重要方面。

常规评估主要由课堂发问、学生小作业和题目讨论等多方面组成，占总分的10%；过程评审则采用观察学生在校内技能或学科竞赛中的表现来进行，同样占总分的20%；对于课程实验采用过程性考核，依据表1来给予评分，这部分占据总分的20%；期末考试按照传统的考核方法来评价学生的学习效果，占据总分的50%，其中15%是由非标准答案的题目组成，见表1所示。

5 结语

通过整合比赛与教学，实现“机械设计基础”与学科竞赛的无缝对接，有效激发了学生在实际操作环节的主动探索精神、设计方案的创意思维以及实践过程中的工程实施能力。本文阐述了与机械创新设计大赛紧密相连的实践课程执行计划，明确划分了理论知识与实践项目的详细教学内容，并搭建多元化的过程性评估体系，确保“机械设计基础”与学科竞赛能够互相促进，实现共赢，从而大幅提升教学改革的成效。

基金项目：安徽省高校质量工程项目“0BE教育理念下‘三聚四融’课程资源建设方案研究—以机械设计基础课程为例”（2022jyxm1788）；安徽省职业与成人教育学会教学研究项目“基于‘三三耦合、六步一体’机械制造类课程混合式教学研究”（AZCJ2023058）。

参考文献：

[1]李养良，张德勤，满达虎，等.学科竞赛与机械基础课程教学融合的改革与实践[J].南方农机，2022，53（16）：171-174.

[2]宋俊，胡飞飞，龚青山.基于OBE理念的机械设计基础课程教学改革探讨[J].现代商贸工业，2019，40（26）：184-186.

[3]卓丽云.基于OBE理念的机械专业应用型人才培养模式研究[J].南方农机，2021，52（14）：189-191.

[4]王莹，王鹏，王晋鹏，等.应用型本科院校《机械设计基础》教改新思路[J].教育教学论坛，2019（37）：141-142.