羅曉蘭++張鳳麗++張仕民

以工程專業(yè)認證為標準，結合工程專業(yè)認證通用標準中對高等工科學生的12條畢業(yè)要求，從“機械設計基礎”課程的教學方法改革入手，通過讓學生明確所學知識的應用方向，激發(fā)學生學習興趣的方式，構建“以學生為本”的教學形態(tài)；通過引入機構的功能性、效率性及經濟性等條件，以“機構組合和創(chuàng)新設計”為主題，創(chuàng)建多層次的工程實踐教學平臺；通過有針對性地引入科研項目為綜合訓練模式和多元化的課程考核評價方式，探索工程教育與創(chuàng)新教育并重的“機械設計基礎”課程的新教學方法。

專業(yè)認證機械設計基礎高等工程技術人才教學方法我國于2013年6月19日獲得《華盛頓協議》全會全票通過，成為該協議第21個成員（預備成員）。加入《華盛頓協議》，表明我國高等工程教育專業(yè)認證工作將成為今后高等工程教育的工作重點。其主要目的就是為經過我國專業(yè)認證的工程類學生走向世界提供國際質量標準的“通行證”，為我國實施職業(yè)工程師制度打下基礎，為我國職業(yè)工程師的國際流動打下基礎，為我國制造業(yè)總體實力和國際競爭力提升打下基礎。

“機械設計基礎”課程是機械及相關專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課，是一門多學科復合，工程實踐很強、涉及面很廣的課程。它在培養(yǎng)學生的機械綜合設計能力和提高學生解決工程實際問題、工程創(chuàng)新能力方面，特別是在專業(yè)認證要求的強化工程實踐訓練和培養(yǎng)學生解決復雜工程實際問題的訓練中占有十分重要的地位。但現行的“機械設計基礎”教學模式已不能適應新形勢的發(fā)展，主要表現在：

1.以理論教學為主旨，缺少對學生應用本學科知識進行解決工程問題能力的培養(yǎng)。

2.課程教學總是以教師為核心，學生被動聽課，特別是由于學生學習過程中，不知道課程知識用于何處，造成學生缺乏學習主動性，教學效率不高。

3.在課堂學時和實驗條件的限制下，學生缺少實際操作的機會，限制了學生解決工程問題能力和創(chuàng)新能力的提高。所有這些都與專業(yè)認證要求的，培養(yǎng)學生具有理解和評價工程領域內復雜工程問題的能力的要求存在很大差距。因此，提高“機械設計基礎”課堂教學質量，實現高等工程專業(yè)人才的培養(yǎng)，必須對現行的課程教學方法進行改革。通過基于滿足專業(yè)認證要求的教學方式的探索，努力引導學生個性思考、自主學習，在教師精心組織的工程案例和工程設計方法引導下，培養(yǎng)掌握機械工程的基本理論、設計方法和基本技能的工程技術人才。

一、以專業(yè)認證要求為目標，構建“以學生為本”的教學形態(tài)

教學的根本目的是為了學生更好地學。因此，在課程教學中，教師必須創(chuàng)造條件，努力引導學生建立起課程知識與工程實踐或工程復雜問題之間的聯系，讓學生明確所學知識的應用方向，通過明確的工程應用目的，激發(fā)學生的學習積極性。為此，課堂上教師充當“導演”，讓學生成為“主角”，通過精心設計課堂情景，以提問、討論等互動方式，引導學生通過探求、分析、辨析等手段，消化知識，應用知識及形成解決工程問題的思路。

例如，在講解“曲柄存在條件”“四連桿機構急回特性”等基礎知識時，將其運動機構與工程實際當中的活塞壓縮機運動機構設計、機床工作行程設計等工程問題相聯系。通過討論、提問及學生課下查找資料并撰寫小論文的形式，解剖兩、三種常見工程機械的運動機構；將這些工程機械通過與“曲柄存在條件”和“急回特性”等知識點相聯系，講解機構工作行程和機構結構設計的思路、方法。這種教學方式一方面，讓學生明確所學知識的應用方向，激發(fā)學生學習興趣；另一方面，通過將本章知識與工程問題有機結合，拓展學生解決工程問題的視野、活躍學生思維，達到培養(yǎng)學生解決工程問題能力的目的。

二、以自主學習為目標，創(chuàng)建多層次的工程實踐教學平臺

按照專業(yè)認證的畢業(yè)要求，學生除了必須具備利用專業(yè)知識解決復雜工程問題的能力，還必須具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發(fā)展的能力。為此，以課程教學內容為引導，激勵學生養(yǎng)成自主學習的能力就具有深遠的意義。所謂自主學習，就是學生作為學習的主體，通過獨立地分析、探索、實踐、創(chuàng)造等方法來實現學習目標。因此，教師在完成基礎理論學習之外，必須構建學生自主學習的平臺，并通過這個平臺教會學生自主學習的方法，并通過自主學習讓學生嘗到自主分析、探索、實踐、創(chuàng)造的樂趣。

第一，可以通過“機械設計基礎”教學平臺，以“傳動機構設計”不同背景為題目，將課程中的“傳動機構設計”與工程問題緊密結合，從工程問題中的不同需求如功能性、效率性及經濟性等各個方向提供“傳動機構”的不同設計思路，營造出“設計”沒有標準答案的實際案例，激發(fā)學生強烈的求知欲和積極的自主學習心態(tài)。

第二，注重“機械設計基礎”實驗教學內容的改革和提升，有針對性地設計與工程知識相關的實驗內容、實驗大綱、訓練計劃、訓練方式和訓練手段等，通過實驗教學平臺的建設，強化學生工程能力、創(chuàng)新能力和自主學習意識的培養(yǎng)。如通過“機構的組合和創(chuàng)新設計”實驗，一方面，強化學生對常用傳動機構傳動原理和設計方法等課程大綱要求的基本知識和基本概念的理解；另一方面，通過不同的工程設計條件，再加上傳動效率，機械動力學、經濟性等工程條件，讓學生自主搭建不同功能要求所需“組合機構”，并對此“組合機構”進行相關性能分析。以此培養(yǎng)學生的工程素質和實踐創(chuàng)新能力更好地實現青年學生的精神追求和自身價值，多層次構建培養(yǎng)學生自主學習和終身學習的工程實踐教學平臺。

三、以科研項目為引領作用，構建培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的教學模式

專業(yè)認證的主要建設思路之一就是加強高等工科教育應用基礎知識和專業(yè)知識解決領域內復雜工程問題的能力，培養(yǎng)學生的工程意識，創(chuàng)新能力，使學生具有組織管理能力、表達能力和人際交往能力、終身學習能力、國際視野和跨文化的交流、競爭與合作的能力等工程基本能力和創(chuàng)新素質。有意識有目地將科研課題引入課堂，是培養(yǎng)上述專業(yè)認證要求能力和素質的很好途徑。因為科研課題具有密切結合工程實際，解決的是復雜的工程技術大問題，科研課題的答案是未知的，而且科研課題的研究內容或研究成果又是當今科技發(fā)展的前沿。因此，可以利用科研課題的這些特點，構建培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力新的教學模式。

為此，在組織“機械設計基礎”教學內容中，在講解課程大綱要求的基礎知識的同時，有目的有針對性地將相關的科研課題或實際案例引入教學中。比如，在講解“錐齒輪傳動機構”這章節(jié)時，將“錐齒輪傳動機構”與國家“十二五”重大科技專項“深水水下管匯連接器”中連接器的“二次鎖緊裝置”結合起來。通過布置學生課后查找資料，課堂小組討論，教師引導等方式，首先可以啟發(fā)和引導學生進行開放式思維，尋找如何將錐齒輪傳動應用于“二次鎖緊機構”的思路和方法，以達到提高學生應用基礎知識和專業(yè)知識解決領域內復雜工程問題的能力。其次，在英文資料查閱、小組討論和課堂啟發(fā)互動環(huán)節(jié)中，可以綜合培養(yǎng)學生組織管理能力、表達能力、國際視野和跨文化的交流能力。最后，可以通過科研項目的引導，激發(fā)出學生運用聯想、猜想、推理等拓展性思路，從問題的多個角度，多個層次進行思考。培養(yǎng)學生縱向、橫向的靈活思維方式，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和演繹推理能力，實現課程基礎知識學習朝創(chuàng)新能力培養(yǎng)這個高層次跨越。

四、以教學評價多元性為基礎，構建合理的課程考核體系

在本科專業(yè)認證的引領下，在新的高等工科教育改革的形勢下，以一張考卷分數作為學生學習能力的唯一考核標準，顯然是不合適的。因為，一張考卷只能考核學生對教學大綱要求的基本概念和基本知識的掌握情況，不能準確反映專業(yè)認證要求的解決復雜工程問題的工程和創(chuàng)新能力，更不能準確反映學生的管理能力、表達能力和交流能力。而且這樣的考核方式，時間長了學生會把重心用于追求分數上，只重視課本中有考點的基本概念和基礎知識的學習，忽略如工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力等其他能力的培養(yǎng)。為此，構建合理的課程考核體系，對促進專業(yè)認證目標的實現，促進培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和工程素質的達成具有重要意義。

課程考核評價體系除了側重對基礎知識、基本原理的記憶與再現的考試內容，還應該體現學生獨立思考和創(chuàng)新性能力的考核。所以，根據“機械設計基礎”課程的特點，最終的考試成績的構成可以采取“平時成績+創(chuàng)新活動+課程大作業(yè)+期末考試”的方式。其中平時成績注重考查學生的平時學習情況，包括課堂提問、小組討論、實驗成績和作業(yè)完成情況等；創(chuàng)新活動成績是指任課教師在教學過程中，根據引入的科研項目，要求學生通過查找資料情況，撰寫的項目解決思路、項目成果分析小論文及其小組協作交流情況匯報等，由課題學生小組長計分。課程大作業(yè)是教師在課程內容講解過程中，根據課程內容進展，結合工程實例要求學生撰寫的包含工程應用案例在內的報告等；期末考試主要根據《機械設計基礎》教學大綱要求，考察學生知識點的掌握情況及基本工程應用能力。這樣的考試計分方式，可以考察學生基礎知識的掌握程度，更重要的可通過這樣考核體系，學生獲取高分不能局限于死記硬背，不能進行考前的突擊，以此逼迫和激發(fā)學生自覺地進行工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面考核學生的工程素質，促進專業(yè)認證目標的實現。

五、結論

綜上，打破傳統(tǒng)的教學模式，更新教學理念，以我國加入《華盛頓條約》為契機，開展工程專業(yè)認證標準下的《機械設計基礎》課程的教學方法研究，培養(yǎng)具有工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的新一代工程人才，提升工程教育人才培養(yǎng)質量具有緊迫性和深遠的意義。

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基金項目：中國石油大學（北京）教改項目“基于專業(yè)認證的《機械設計基礎》教學方法探索”，項目編號：23G16001。