基于OBE理念的“机械设计”混合式课程建设＊

周 征，蔡玉强，冯立艳，张雪雁，崔冰艳

（华北理工大学机械工程学院，河北 唐山063210）

1 课程建设背景及OBE教学理念

2018-06，陈宝生部长在新时代全国高等学校本科教育工作会议上指出，“人才培养是大学的本质职能，本科教育是大学的根本；要坚持以本为本，推进四个回归，实现内涵式发展，加强新工科建设”[1]。其中的内涵式发展具体是指大学要自觉建立学生中心、产出导向、持续改进的质量文化，这也是工程教育专业认证遵循的基本理念。基于OBE成果导向教育已成为美国、澳大利亚等国教育主流趋势，中国作为华盛顿协议成员国中的一员，进行成果导向教育理念为引领的教育实践改革具有重要意义[2]。

OBE成果导向教育强调学生学到了什么而不是教师教了什么，强调教育过程的输出，而不是输入。其教育的产出包括培养目标（专业教育的产出）、毕业要求（学生学习的产出）、课程目标（课程教学的产出）等方面的学习成果。

2 “机械设计”课程培养目标

为适应新时代对创新人才的需求，以国家本科教育质量标准和专业认证标准等为依据，按照OBE理念要求构建机械专业人才培养目标，促进学生知识、能力、素质的综合提高。机械专业着力培养具有良好人文素养、职业道德，具备扎实的机械设计、机械制造、信息化等方面的专业知识，具有进行机械设计、制造工艺与装备设计、自动化系统设计等方面的工程实践和科技创新能力的高素质应用型人才。

所谓课程目标是课程所要实现的目的，也就是该课程要让学生掌握的基本知识与技能，形成和发展的智力、体力、能力，养成的情感、态度、品德等。“机械设计”课程培养目标是顺应新工科发展潮流，以机械通用零部件设计为主线，使学生掌握机械零件的工作原理、结构特点和设计方法，能够运用标准规范、查阅技术资料、掌握一定的实验方法和技能训练等能力。同时将立德树人、创新创业、科研反哺融入到“机械设计”课程教学中，培养基础雄厚、可持续发展能力强、适应面广的高素质应用型人才。

3 “机械设计”混合式课程教学实践

3.1 课程建设总体思路

吴岩司长指出，线上的课、线下的课，发展到一定程度，就成了模糊了分界的混合课，翻转课堂就是线上线下混合式教学的有效策略。要大力推广线上线下混合式金课，使高等教育的人才培养质量实现质的飞跃[1-5]。“机械设计”课程为了适应OBE要求，践行“以学为主、以学生为主体、以学习效果为目标”的教育理念，打造一流金课，推动一流人才培养和一流大学建设，实现了如下转变：把灌输课堂转变为对话课堂，把知识课堂转变为能力课堂，把封闭课堂转变为开放课堂，把重学轻思转变为学思结合，把重教轻学转变为教主于学。只有这样，才能使课程进一步难起来、学生真正忙起来、培养效果实起来、教育质量提起来，从而培养新时代的建设者和接班人。

3.2 课程建设具体实施

教学模式的多阶段性。“机械设计”线上线下混合式教学，即通过课前、课中、课后三个阶段来传授、深化和巩固知识的教学。在课前、课后鼓励学生根据教师提供的课件、课程重难点讲解视频和习题讲解视频等，提高学生学习的主动性和参与度，同时培养学生自主学习的能力。在课堂上，教师通过思维导图的方式展开讲解，可以帮助学生更好地记忆知识点内容；根据课程特点，有意识地培养学生的逻辑思维和形象思维能力，并挖掘和提升学生的空间想象力和动手实践能力。

线下教学中注重情景教学和互动教学。课程组教师优化教学设计，整合教学资源，实施了基于创设情境、启发思考、合作交流、反思提高的探究式教学。课程之父泰勒指出，学习经验是学习者与外部环境条件之间的相互作用，学生学到了什么取决于他做了什么，而不是教师做了什么。在“机械设计”教学过程中，开始时就组织课堂活动，包括引导学生关注课程目标以及对课程内容理解方面，营造出相应的教学情境。教师确保学生对学习情景有所认识，并且随时根据学生的认知情况调整教学情境，从而提升教学效果。另外，教师让学生通过参与讨论、协同合作等方式发现问题、深入思考并最终解决问题，使学生成为课堂的中心，实现了理论课和实验课翻转课堂的效果，如图1、图2所示。学生通过对知识的充分挖掘、对学习环境的充分适应、与教师和同学间的积极互动、与自我的反思对话，大大提升了其对学习内容的深刻理解程度及应用知识解决问题的能力。

信息技术助力线上教学。课前和课后阶段是课中阶段的重要延伸和拓展，主要是靠互联网信息技术实现的，分为录播和直播两种方式。课前导学以及知识点预习以录播方式为主，借助爱课程网络教学平台、中国大学慕课平台等，引入微课、慕课、在线开放课程等教学手段，把预习微视频和导学案例资源推送给学生，鼓励学生发挥主观能动性提前预习，开展自主性、研究性学习。课后习题讲解和重点难点讲解主要采取直播的方式，把钉钉平台和学习通平台相互融合，将其各自优点集成在一起。使用钉钉平台屏幕分享的模式，将PPT推送到学生那里，并且确保声音和图像的一致性。在直播过程中，可以加入学习通的各种功能，比如签到、投票、选人等，让学生积极参加到课程活动中来，回答问题正确后会有相应加分，充分调动了学生学习的积极主动性，课堂教学环境丰富多样，每个学生都积极的参与到课堂的学习中，真正实现了以学生为中心的转变。另外，学习通平台对学生的活动都有相应的记录，可以对学习过程进行全面考核；钉钉平台直播后的课程具有回放功能，学生可以根据自己的需要和对知识点的把握程度，来进行多次反复学习。

融入思政元素、探索考试改革。立德树人是混合式课程建设与人才培养的出发点和落脚点，发现并凝练课程知识中的思政元素，将社会主义核心价值观和优秀传统文化理念融入到“机械设计”课程中，让知识传授与价值理念教育发生同频共振。比如把哲学思想里面矛盾观点、辩证统一的观点等加入到机械设计中来，这样才能站在系统和全局的高度设计产品，使其满足一定的经济性和社会性要求。以学生能力达成为导向，积极探索非标准答案考试改革，让试题更具有灵活性与探究性；综合应用案例分析、研究报告、成果作品等多种形式，全面考核学生，建立多元化学业考核评价模式，助力学生的德智体美劳全面发展。

4 课程建设成果与特色

4.1 课程建设项目平台

华北理工大学“机械设计”课程自2008年以来一直是河北省精品课程，2019年又转型为河北省精品在线开放课程，《机械设计》和《机械设计课程设计》是国家级规划教材和国家重点出版物。

近三年，课程改革亮点频出，教学改革深入推进，课程组教师完成教育部教改项目“慕课环境下机械基础虚拟实验平台的开发与应用研究”、河北省教改项目“能力导向学训结合的机械原理及设计优质创新性资源共享平台的构建”等教学研究工作[6]。另外，课程组教师正在进行河北省教改项目“机械动力学分析与设计教学案例库建设”“机械设计金课优质教学资源建设”“基于雨课堂智慧教学的机械设计多元化教学设计与实践”等教研工作。

4.2 学生参与科研项目

在“机械设计”金课建设和课程改革探索的同时，加强课程、项目、平台等多要素联动，促进学校、企业、政府等多主体协同，推动校内与校外、课内与课外、教学与科研等多维度融合。针对学生对现有生产系统工艺和机械设备缺乏了解的情况，以现场实际需求为依据，以学生参与科研项目的兴趣来驱动，形成典型的工程设计案例，构建机械模块化结构及部件资源库。资源库内容全面涵盖了机电系统通用零部件的选型，结合现代主流分析软件，学生高效地完成了机构和机械系统的设计与分析，从而将本科阶段所学课程有机串联在一起。通过资源库和案例库的建设实践，引导学生掌握设计方法、熟悉设计流程，提高创新能力。

4.3 学生参与科技竞赛

大力加强学生参加科技活动的力度，真正让学生学有所用，并形成了多维立体科技创新人才培养体系。以全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生工程训练能力大赛等科技竞赛为抓手，理论与实践相结合，锻炼了学生的各个方面的能力和素质，并使学生体会到了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的深刻含义[6-8]。图3、图4、图5分别为全国大学生创新创业项目作品自动灌溉器、全国大学生机械创新设计大赛作品采摘机械手、全国大学生工程训练综合能力竞赛作品智能无碳小车。

图3 自动灌溉器

图4 采摘机械手

图5 智能无碳小车

5 结束语

总之，“机械设计”课程改革以培养高素质应用型人才为中心，优化知识、强化能力、内化素质、融入思政，具有创新性、高阶性和挑战度。学习课程知识的同时，注重能力和素质的提升，包括知识运用、问题分析、设计开发、思考研究等专业能力，现代工具使用、个人团队工作、沟通交流、项目管理等通用能力，工程社会、可持续发展、伦理职业规范、终身学习意识等社会素养。在OBE理念引领下，在课程组教师和学生的共同努力下，“机械设计”混合式课程建设取得了阶段性成果，课程组教师将不忘初心、在教学实践改革的道路上继续前行。