PDCA 模式下高职“机械设计基础”课程教学改革研究

田 川，董欢欢

（陕西机电职业技术学院，陕西 宝鸡 721001）

0 引言

近年来，打造职业教育“金课堂”，充分发挥课堂育人在“三全育人”中的突出作用被放到了更加重要的位置[1]。“机械设计基础”课程作为高职装备制造大类专业的核心基础课程之一，其主要学习内容包括常用机构和通用零件的工作原理、机构特点、基本设计理论和计算方法等，其主要目的是培养学生的科学素养、工程技术素质和职业道德修养[2-3]。该课程是学生从理论性、系统性较强的基础课程学习向实践性较强的专业课学习的过渡课程，具有实践性强、独立性强、综合性强、涉及面广等特点。传统的“教师讲、学生听”的单一教学模式已经不能适应新时代背景下人才培养需求，且与该课程的性质及高职学生的学情不相匹配，不能有效达成教学目标。PDCA 简称“戴明循环”，是有效的全过程质量管理模型，已经被广泛应用于工程管理、教学改革、实验研究等各方面。PDCA 分为了规划设计（Plan）、过程实施（Do）、效果评价（Check）和总结改进（Action）等四个阶段。依照事物发展的规律，通过构建PDCA 循环，实现管理目标的质量螺旋上升。将PDCA 引入高职“机械设计基础”课程改革中，可以充分发挥学生在教学中的主体作用，为有效提升课程教学质量提供科学路径和有力保障。

1 规划设计阶段（Plan）

“机械设计基础”课程规划设计阶段的主要任务是借助SWOT 分析法深刻剖析与“机械设计基础”课程教学相关学生、教师、教材、资源等的优势、劣势、存在的风险、机会，通过“强化优势、削弱劣势、把握机会、规避风险”的思路，提出针对课程学习“跳一跳够得着”的目标。同时，充分调研行业、企业最新人才培养需求，在课程国家标准的基础上形成具有本校育人特色的“机械设计基础”课程标准，在课程标准制定过程中可以借鉴SMART 原则，检验标准是否具体、是否可衡量、是否可达到、是否相关联、是否有时限要求等，以保证标准作为实施规范的可操作性、可检验性。

“机械设计基础”课程以“典型机构”和“通用零件”两大知识模块为基础，将机械传动设计、方案设计、磨损与失效、创新设计、标准执行、分析计算等融入课程内容，形成课程知识脉络。在教学手段方面，充分发挥信息化技术、精品在线课程资源和三维仿真软件等工具，进一步优化教学过程、突出教学重点、破解教学难点，形成以“线上自主学习+线下问题导向+综合实践应用”的特色融合教学模式。

2 过程实施阶段（Do）

课程教学实施阶段主要是按照课前、课中、课后三个阶段进行课程任务分解落实，达成课程教学育人目标。由于“机械设计基础”课程知识点的相对分散、知识连贯性不强、对学生运用抽象思维要求较高等原因，传统固有思维方法所确定的课程教学目标任务难免遗漏、交叉、科学性有待提高。思维导图方法由于其形象化、交互强、发散广等优点已被广泛应用于课程教学中[4]。因此，可以将思维导图方法应用于“机械设计基础”课程实施全过程。以“‘机械设计基础’绪论部分知识点”为例进行的思维导图设计，如图1 所示。

图1 “‘机械设计基础’绪论部分知识点”思维导图

2.1 课前

课前，教师梳理课程教学重难点、挖掘课程思政元素、设计课堂教学环节、通过在线学习平台发布学习任务；学生利用线上开放教学资源、微课视频等开展自主预习，并按照课程学习任务的自学掌握理解情况绘制知识点思维导图，进一步强化学生在教学过程的参与性和主动性。表1 为以“机械设计基础”机构的自由度知识点”为例进行的课前设计。

表1 “机械设计基础”机构的自由度知识点课前设计

2.2 课中

课中，以教师梳理的课程教学重难点和前期学生自学发现的问题为基础，充分发挥“学生主体”作用，引导学生有针对性的进行学习，结合对思维导图的优化和补充进一步完善知识体系。同时，积极利用在线学习平台，创设头脑风暴、小组讨论、课堂演练等丰富课堂活动，进一步调动学生积极性、活跃课堂氛围。针对“机械设计基础”中机构自由度、机构传动、机构设计等教学重难点，借助三维仿真技术有针对性的开发相关动画、视频、微课等资源，系统化的破解教学重难点。在有关机械系统性设计、创新设计等教学过程中，将历届全国机械创新设计大赛经典案例引入课程教学，实现教学与大赛的衔接，培养学生增强创新思维。

2.3 课后

课后，为了进一步做好知识点的查漏补缺，一是通过在线学习平台发布课后线上作业，线上作业以多选、单选、判断、填空等题型为主，通过练习，让学生快速夯实课程基础知识；二是以学习小组为单元布置线下实践作业，线下作业以项目调研、综合设计、问题探究等形式为主，进一步增强学生的综合应用能力和团队协作能力；三是引导学生完善形成课程最终思维导图并在学生之间进行分享学习，进一步增强知识的“举一反三”和学生的发散思维能力。例如，“机械设计基础”中四杆机构部分知识点的课后作业设计，可包括三种形式：一是以“四杆机构的类型有哪些？四杆机构中各杆件的名称是什么？”等题型的线上强基作业；二是以“小组为单元，利用木棍、图钉等手边材料设计出曲柄摇杆机构、双摇杆机构和双曲柄机构，探索它们的特点”等类似的线下实践作业；三是以“完成四杆机构部分的思维导图并与同学分享，互相学习、查漏补缺”的分享学习作业。

3 效果评价阶段（Check）

课程教学质量的落脚点就是通过课程实施后发现问题、改进问题，以保证课程教学育人质量的螺旋上升。“机械设计基础”课程结合课程特点可以采用“师评+互评”“过程性评价+结果性评价”等方式相结合的评价模式。同时，结合课程标准、行业标准、企业岗位标准制定科学的评价指标体系，精准发现教学问题。通过实施发现问题后，如何诊断问题的原因是改进解决问题的前提。为了减少分析问题解决问题的盲目性，可以引入鱼骨图根原因分析法对问题进行剖析。鱼骨图根原因分析方法是一种把与某个问题有关的所有知识组织起来并用图形加以描述的工具[5]。鱼骨图的基本构成包含了鱼头（表示需要解决的问题）、主骨（连接作用）、大骨（表示出现问题的原因类别）、中骨（表示某个原因类别中的第二层原因）、小骨（表示第三层原因）。以“‘机械设计基础’课程网络学习质量低”问题为例分析建构鱼骨图模型，如图2 所示。

图2 “‘机械设计基础’课程网络学习质量低”的鱼骨模型

4 总结改进阶段（Action）

分析得到课程教学问题的原因后，如何获得解决问题的理想解是课程总结改进阶段的核心。传统依靠教师个人经验的改进策略缺乏一定的创新性和系统性，改进效果不明显。TRIZ 理论被译为“发明问题解决理论”，其包含的问题解决工具有：冲突解决原理、物场分析、科学效应库、系统进化法则、ARIZ 方法等，这些工具已被广泛应用于技术领域、管理领域和教学领域[6-7]。通过对问题的分析，可以利用TRIZ 理论提供的工具开展问题的程式化解决过程。基本流程是：首先将课程诊断得到的初始问题描述为TRIZ 标准问题；其次再按照标准问题的类型使用具体工具得到TRIZ 标准问题的解；最后，按照TRIZ 标准问题的解决思路及案例演绎推理出初始问题的解。利用TRIZ理论工具开展课程问题改进的具体实施流程可参考文献[8]。

5 结语

“机械设计基础”课程作为高职装备制造类专业的核心基础课程之一，其教学质量的提升和教学手段的改革作用重大。将PDCA 循环引入“机械设计基础”课程教学，提出了应用SWOT 分析、SMART 原则确定课程目标标准，应用思维导图方法实施教学任务落实，应用鱼骨图根原因分析模型诊断教学问题，应用发明问题解决理论TRIZ 等进行教学问题的创新改进的方法，形成了“机械设计基础”课程全过程的改革思路，加强了学生学习的内生动力，建立了课程教学的内部质量保证体系，这对于推动相关课程的改革提供了有益参考。