工程教育认证背景下机械制造装备设计课程教学模式探索与实施

于华 刘玉飞

摘要：本文主要探讨在机械制造装备设计课程教学中运用翻转课堂教学手段，彻底改变以往灌输型教学模式，形成符合工程教育专业认证理念的成果导向式教学模式。

关键词：工程教育专业认证；教学模式；探索；实施

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）26-0125-02

为全面提高工科专业人才培养质量，提高毕业生就业竞争力和适应就业市场国际化需求，安徽工程大学机械设计制造及其自动化专业自2012起积极推进工程教育专业认证工作，以工程教育专业认证12条毕业要求[1]为基础，以中国制造2025和地方产业发展需求为导向，面向高端装备制造业和智能制造，建立符合社会需求的人才培养模式和课程知识体系，全面推进课程教学改革。

机械制造装备设计作为机械设计制造及其自动化专业的主干专业课，围绕工程教育专业认证倡导的“学生中心理念、产出导向理念、持续改进理念”[2]，在课程内容设置、教学方法、评价机制等方面做了大量改革工作，特别是结合本校生源情况探索出一套行之有效的课程教学模式，提升学生问题分析和设计/开发解决方案能力，具有一定的推广参考价值。

一、探索新教学模式的必要性

1.传统教学模式教学效果差。机械制造装备设计课程教学内容多，学时少，实践性强。机械制造装备设计课程总学时为48学时，讲解内容包括机械制造装备的设计方法、金属切削机床设计、组合机床设计、金属切削刀具设计及物料运储装置设计。课程改革之前，课程组教师总是抱怨课程学时少、内容多、授课难。以往教师授课是全程灌输、力求每个知识点都面面俱到，结果是学生对各个知识点掌握都很肤浅，不能将各个知识点有机地结合在一起，难以掌握机械制造装备设计精髓，再加上其缺乏实践经验，导致其设计的机械制造装备只能是东拼西凑。

2.适应工程教育专业认证的要求。工程教育专业认证工作的中心指标是“学生”，认证工作评价的核心是学生的表现和学生能否获取相应的素质能力，而且必须考虑全体学生[3]。对于课程教学效果，其评价标准为在教学活动完成后学生学到了什么，这和以往更加关注教师教了什么有根本区别。为此，必须探索以学生为中心，能确保学生取得预期学习成果的教学模式。

二、翻转课堂教学模式的探索与实践

传统教学模式是“先教后学”，翻转课堂是“先学后教”，学生课外通过视频、课件及其他教学资源学习新知识，课堂通过讨论、辩论等形式加深知识的理解，提升综合应用知识分析、解决实际工程问题的能力[4，5]。

本课程组针对主轴组件设计一节，借鉴翻转课堂模式，同时考虑到本校学生的实际能力，为避免采用完全翻转使学生感到茫然，按图1所示方式进行教学模式设计。

1.课堂搭建知识架构。此环节教学不像以往教学，不是将每个知识点讲全、讲透，而是让学生建立起主轴组件设计的知识架构，使学生明白性能优良的主轴组件应具备哪些特征，哪些因素影响到这些特征，针对这些影响因素如何设计主轴组件才能使其达到性能要求。

2.课后自学并完成一定数量的作业。课堂搭好以上知识架构后，教师给学生提供多媒体课件、各个知识点的微视频、主轴组件典型结构图例及相关文献资料，要求学生在规定时间内完成课后自学，并围绕各知识点布置一些不太复杂的作业题且在下次上课前上交。

3.课堂讨论内化知识。课堂讨论分三个阶段，第一阶段由教师根据学生完成作业的情况，对学生掌握不太好的共性问题集中研讨。第二阶段为学生提问互答阶段，学生可将自己在自学过程中有疑惑的地方提出来，由其他同学作答，有不同意见的可讨论争辩，随着讨论争辩的进行，答案逐渐明确，通过讨论不仅有利于强化知识，还有利于强化学生存在感，提高其主动学习的积极性。第三阶段为教师布置一些有一定难度的需要综合运用各知识点才能解决的项目，让学生分组讨论汇报，教师根据学生的汇报情况作适当的引导，各讨论组课下继续讨论完善答案，并作为课后作业上交。

课堂讨论要求每位学生必须发言，教师对每一位学生参与讨论的情况作好记录，作为平时成绩的组成部分，以此来督促在此环节不太积极的学生，达到增强所有学生沟通能力的目的。

4.课堂总结提升。通过前三个环节，学生已经掌握了本节各知识点内容，并具备一定的综合运用所学知识分析、解决实际工程问题的能力，此时教师在课堂上对相关知识点归纳总结，加深学生所学知识的系统性，在此基础上再进一步拓展，介绍一些前沿知识，以目前处于技术领先厂家生产的高端主轴组件为例，介绍主动控制型轴承磁浮轴承及采用磁浮轴承的電主轴结构，以及如何在电主轴上采用声发射传感器、位移传动感器、温度传感器监测主轴的振动、变形和温度，从而对主轴的工况进行实时监控。通过此环节，开阔学生视野，激发学生求知欲，提升学生创新意识。

5.收集反馈意见。在本轮教学环节完成之后，课程组通过问卷调查的方式对此种教学模式的效果进行了调研，调研结果如表1所示。

本节教学设计完全打破了传统教学模式，有些学生还不能完全适应，第一次实施能取得这样的反馈结果属正常。由于课程组前期做了充分的准备工作，学生对教学资源的满意度较高。学生不积极参与讨论的原因是多种多样的，有的学生是怯场，不敢在人多的场合发言；有的学生是课前没有自学，对大家讨论的问题不知所云，没办法参与讨论。

6.持续改进。针对本轮翻课堂模式实施过程中存在的问题，课程组做了研讨，下轮课程教学过程中，首先做好动员引导工作，让学生从习惯于被动喂食到习惯于主动觅食，其次进一步完善各教学环节的准备设计工作，让学生在轻松的氛围中参与讨论，提升学生的主动参与性。

三、实施成效

机械制造装备设计课程要达成两个培养目标，支撑两条毕业要求。课程达成度分析如表2所示。

本课程教学模式改革在机械设计制造及其自动化专业2014级实施，从表2可以看出，同2013级相比，课程目标2达成度提高近20个百分点，课程综合达成度提高近15个百分点，通过教学模式改革，课程教学效果显著提高。

综上所述，本课程组教师以工程教育专业认证为契机，进一步理清思路，形成以学生为中心、产出为导向并持续改进的教学理念，通过采用翻转课堂教学彻底改变以往的灌输型教学模式，形成符合工程教育专业认证理念的成果导向式教学模式。

参考文献：

[1]中国工程教育专业认证协会.工程教育认证标准（2015版）[S].2015.

[2]李志义.对我国工程教育专业认证十年的回顾与反思之一：我们应该坚持和强化什么[J].中国大学教学，2016，（11）：10-16.

[3]丁晓红，李郝林，钱炜.基于成果导向的机械工程创新人才培养模式[J].高等工程教育研究，2017，（1）：119-144.

[4]杨春梅.高等教育翻转课堂研究综述[J].江苏高教，2016，（1）：59-63.

[5]朱叶秋.“翻转课堂”中批判性思维培养的PBL模式构建[J].高教探索，2016，（1）：89-94.