机械类专业基础课教学过程中高阶性实现方法探索

董志奎，张 楠，姚建涛，李大龙，邱雪松

（燕山大学 机械工程学院，河北 秦皇岛 066004）

机械是如今人类生存和发展不可缺少的工具之一，经济的发展与科技的进步都需要机械的参与。我国高度重视机械行业的发展，三大改造完成之后我国建立了较完整的机械工业体系，为国家经济发展做出了突出贡献[1]。随着“中国制造2025”等重大战略的提出，机械行业又一次迎来了全新的发展机遇，机械行业人才需求不断增加[2]，高校作为该行业最大的人才培养基地，其教学过程很大程度上影响了高校对于机械人才的培养质量。机械类专业课最好的掌握方式是实际应用、实践理解，而教学过程中学生直接面对的是晦涩难懂的课本、比较抽象的图纸和模型，专业知识难以理解，缺少趣味性等问题日渐突出，最后形成学生学习主动性降低、学习难、掌握慢、遗忘快和实践差等现实现象[3]。教学过程中如何通过有效的教学解构和融合设计、有效的课程教育教学改革解决目前出现的这种现象，达到人才的高阶性培养，是一个值得深入思考的问题。

一、人才培养新理念

一场席卷全球的公共卫生突发事件严重影响了人们正常的学习生活和工作方式[4]，严重阻碍了高校教学计划的实施，传统的以学生为中心、学生直接与老师接触的教学理念与教学模式出现了问题。为了响应教育部所提出的“停课不停教不停学”的要求，机械类专业课的教学引入新的教学理念——以学习为中心。

（一）教师教学知识体系重解构

首先考虑机械类专业基础课知识体系的完整性、系统性和稳定性，在理论、技术、应用三个层面将各门基础课的知识点进行合理的解构处理（图1），进行模块化划分，将知识点模块化串联，然后根据各学科自身知识体系的教学安排，将不同教学内容的模块分解为底层、中层、高层知识和能力，在三层知识体系中，寻找各学科之间的关联，在教学过程中突出关联的重要性。

图1 知识体系重解构过程

（二）学生知识体系重构建

坚持以学生学习为中心、学生能力培养为核心，尊重和发挥学生的主体地位，学生可根据自己基础知识的掌握程度和学习能力的不同，自主选择经重解构后的不同知识模块来学习。学习过程中注意本课程与其他专业课模块的关联性，激发学生对学习内容的探索，成功建立学生对各专业课的初步认识，做到温故知新、相互促进。通过课程知识体系解构与学生选择性模块学习，最后形成学生的知识体系，达到学生高阶性培养目标。利用好各模块与实现高阶性培养的关系是构建学生知识体系的关键（图2）。

图2 各模块与高阶性目标关系

二、教学过程新模式

改变传统的以书本、课堂为基础的教学模式，实施以赛促教、线上线下混合教学模式，充分利用和融合好现有的教学资源，在理论、技术、应用层面进行基础知识、专业能力、工程素质“三位一体”融合式高阶性培养。

（一）以赛促教教学模式

对于机械专业而言，熟练掌握专业课知识是最基本的要求[5]。为了促进“教”与“学”的有机结合，机械制图创新教育被各高校广泛关注。在遵循创新教育理念的前提下，学科竞赛能够使课内理论知识与课外生产实践密切联系，竞赛过程中二者优势互补，以赛促教，帮助学生掌握专业知识，从而更好地培养高技能、高素质的创新型、专业型人才。教学过程中充分利用竞赛的激励和引导作用，鼓励学生积极参加各种制图类大赛，提升学生对机械制图等专业基础课的兴趣[6]，真正做到“以赛促教”教学模式。

燕山大学机械专业进行了“以赛促教”教学模式试点工作。具体教学内容在试点班展开，包括学科竞赛的赛前指导、赛事承办和赛后总结等。学校积极鼓励学生参加竞赛活动，将理论知识与实践活动有机结合，各方面综合提升学生的能力。目前来看学生参与率、获奖率大幅度提高，特别是省级、国家级等高级别竞赛中获奖数人明显增多。通过竞赛熟练掌握专业课理论知识，完成定量的工程素质训练，实现高阶性培养目标。试点班学生部分高级别证书如图3 所示。

图3 试点班学生部分高级别证书

（二）线上线下混合教学模式

利用各种制图软件，进行必要的线上教学活动能够提升学生的学习热情，增加学习趣味性。线上教学具有灵活性高、资源丰富等优点，加上如今教学环境的改变，线上线下混合教学模式成为现行教学模式下的热点模式。然而线上课程的缺点如师生实时互动差、缺乏实时督促等在实际教学过程中也逐渐凸显出来，加之机械制图课程难懂抽象，为机械制图课程线上线下教学模式的开展带来挑战[7]。对于机械制图课而言，其关键主要在于合理设计线上和线下的教学内容，本文将制图类课程的教学内容分为如下模块。

1.线下教学模块

本模块教学过程主要包括老师讲、学生练习、手工绘图、学生讨论及答疑，最终加深理论知识的理解与巩固。老师利用课件和模型等资源进行线下教学，讲授课本上的基础理论、基本概念和常规方法等，根据授课内容布置适当的练习，如手绘完成简单装配体的投影视图等。学生练习手工绘图，可以在学习基本知识后，通过练习掌握所讲内容。线下课堂不局限于课堂本身，老师可根据授课的反馈效果，适当安排答疑及讨论活动，学生及时参与讨论和答疑等可进一步巩固知识。

2.混合教学模块

（1）搭建教学资源。为了满足专业人才需求，实现高阶性教学，培养出综合型人才，授课教师充分利用线上教学平台搭建了部分课程教学资源（图4），如制图基础、机械制图，并在授课过程中利用，进行辅助教学。线上资源授课内容由浅入深，学生可根据自身实际情况选择性学习。线上教学可以帮助教师完成教学内容，提高该门课程的教学质量[8]。

图4 燕山大学部分教学资源

（2）利用教学资源。充分利用计算机等基于二维/三维制图软件如CAD、SolidWorks 进行线上教学，将机械制图抽象难懂的知识用直观的、可交互的实体模型及动画展现给学生，使学生更加容易理解教学内容，激发学习兴趣。通过老师讲授及自学等方法，学生在线上完成制图软件基本操作的学习，在线下课堂上基于软件操作完成相应的零件建模与工程图的制作，完成“教”“学”“练”三项内容。

三、教学考核新标准

以教学过程中实现知识、能力、素质“三位一体”的创新型人才高阶性培养为目标，对传统的教学考核方式进行适当改革，将思政素质考核、学习过程考核和阶段效果考核等内容与期末总体考核综合考虑，形成更合理、更全面、更有效的综合考核新标准。教学考核新标准设计如图5 所示。

图5 教学考核新标准设计

（一）思政素质考核

各大高校的机械制图等专业类课程一般开课时间较长，对于学生的思政素养形成起到积极作用，注重思政素质考核，让学生在学习专业课的同时，形成合作意识、创新意识和竞争意识等，时刻注重标准约束。

（二）过程考核与阶段考核

主要通过实践工程绘图训练、定期开展教学内容答疑等环节综合评定学生的平时成绩。促使学生注重学习过程，增加学生的学习参与感，有效缓解因考核标准单一形成的应付式学习现象。

（三）期末总体考核

主要以期末闭卷考试的形式来实现，考试成绩的高低在一定程度上反映学生的总体学习情况，也从侧面反映出教学过程中课程知识系统中难易点设计是否合理等问题，有利于促进教学的持续向优改进。

四、结束语

本文以“中国制造2025”等战略需求为导向，对机械专业基础课程培养目标、实现方法等进行介绍。为解决学生普遍存在的学习难、掌握慢和遗忘快等问题，提出教学过程中注重知识、能力、素质“三位一体”的深度融合，实现高阶性教学的方法，培养高阶性创新人才。以机械类专业基础课知识体系的完整性、系统性和稳定性为前提，解构专业知识，学生重构专业知识，实现知识高阶性教学。实施以赛促教、线上线下混合教学模式，从理论出发，注重实践应用，鼓励学生参与各种比赛竞赛，充分利用各种教学资源在教学过程中的作用，实现能力高阶性教学。思政素质考核、学习过程考核、阶段效果考核、期末总体考核四方面考核学习过程，实现考核重点从传统的考试分数到综合素质的转变，实现素质高阶性教学。