基于学生知识、能力、素质一体化培养的机械设计课程教学改革

纪华伟　叶红仙

【摘要】针对机械设计课程在教与学过程中存在的不足，基于学生知识、能力、素质一体化培养的教学原则，从教学理念、教学方法以及考核方式等方面展开研究，教学实践证明，有效的促进了学生掌握机械设计的基本知识，锻炼了学生解决机械工程复杂问题的能力，提高了学生从事机械工程专业工作的工程素养。

【关键词】机械设计 教学理念 教学方法 考核方式

【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）50-0229-02

机械设计课程是高等学校工科专业机械设计制造及其自动化本科专业中培养学生机械设计能力和创新能力的一门主干技术基础课，是学习专业课程和从事机械产品设计的必备基础，对学生学习专业课程起着承上启下的重要作用。它主要研究以一般通用零件的设计为核心的设计性问题，并论述它们的基本设计理论与设计方法。从进入这门课开始，学生就从单一学科（或单一技术为主体）的课程学习过渡到综合运用多种学科（或多门技术）并考虑多方面因素以解决机械工程问题为主的课程学习，它是逐步实现向“工程综合”及工程应用实践转变的机械类各专业十分重要的主干技术基础课。因此，机械设计课程的学习对机械工程类学生非常重要。

一、机械设计课程教与学现状

根据工程教育专业认证的要求，课程的学习由原来的“知识”的灌输全面转化为“掌握知识、提高能力、培养素质”的“知识-能力-素质”一体化教学模式。“机械设计”作为机械设计制造及其自动化专业的专业核心课，对机械设计制造及其自动化专业学生打好机械工程技术基础，培养分析和解决问题的能力，尤其是培养工程实践动手能力和机械创新设计能力起着重要的作用。但当前机械设计课程教学方法与人才培养要求还存在着一些不相适应的方面，具体表现在：

1.“知识-能力-素质”一体化要求与目前“知识”灌输式教学方式的不适应。

“机械设计”课程教学现状仍处于以教师和课堂讲授为中心的课程教学模式。一是课堂讲授所占学时比例大，缺少讨论课，重视课堂教学，而忽视课外辅助教学和答疑工作，教师与学生的交流较少，二是课堂讲授还普遍为灌输式讲授，讲得多，讲得细，课堂信息量小，内容更新少。三是教学手段单一，依赖PPT电子讲稿讲授，而粉笔黑板和教具用得很少，课堂互动性较差。由此而导致当前的“机械设计”课程教学效果普遍为“教师讲得多，学生接受的少，真正掌握的就更少”。

教学思想方面，没有很好地转变，教学仍然没有脱离普教的模式。过多地强调学科的完整性，没有做到以“学生为中心，目标导向，持续改进”为导向组织教学，还没有充分突出工程教育的特点，对学生能力和素质的培养不够。

教学计划方面，课程设置固定，过份强调“知识体系”。

教学内容方面，课程内容多、覆盖面广，但没有突出重点。教学中往往是将课时平均分配，这就必然出现很多内容学生工作后用不上，而需要的内容又相对不足。

教学以基本理论知识讲授为主，缺乏实际应用能力的培养，学生职业技能训练内容在教学计划之外，不能作为正式的课程进入课程表，只能用课下时间来训练，因而教师与学生的重视程度不够，同时既浪费了时间又增添了学生的负担。训练没有达到预期的效果，如何使学生通过课程的学习打下一定的基础，并具备一定的自学能力和应用能力是目前教学尚未解决的一个重要问题。

教学方式方面，强调和实行的是理论讲授和实验相结合，但实验课和理论课之间的信息交换不顺畅，理论讲授和实验相脱节，达不到二者结合所达到的效果。另外，理论讲授的方式单一，教师一言堂的现象还很严重，学生处于接受教师提供信息的地位，属传授型、继承型，不利于学生学习主动性的充分发挥。

2.毕业要求与学生学习动力不适应

根据工程教育专业认证要求，学生通过“机械设计”的学习，必须满足下列毕业要求：

具有运用机械工程基础知识和机械设计制造及其自动化专业基础知识解决问题的能力，具有一定的机械工程实践和社会实践经历，了解机械工程领域前沿技术及发展趋势。

具有创新意识和严谨求实的科学与工程基本素养，初步具有综合运用所学理论與技术、现代设计方法及开发工具分析并解决机械工程问题的基本能力。

但目前绝大多数的学生仍处于以教材为中心的应试式学习状态。一是学生普遍缺乏主动性，不善于自主学习。二是学习方法普遍沿用了中学应试式的学习方法，主要表现为：平时作业靠参考习题解答完成，缺乏独立思考，讨论少，答疑少；考试靠突击复习，死记硬背，缺乏真正理解和掌握；课程学习仅靠一本教材，最多看一些解题指导书，而很少阅读相关专著和研究文献等。三是学习手段单一，不善于利用课程的各种教学资源进行辅助学习，动手实践环节薄弱。由此反映出当前多数学生还缺乏对知识的真正理解和掌握，知识面较窄，思维不活跃，学习能力不强。

3.教学理念、教学方法和教学效果与毕业要求不适应

从整个“机械设计”课程教学质量现状来看，目前我们的教学存在“讲三、学二、考一”的课程教学特点。究其原因，主要是课程教学在教学观念和教学目标上仍停留在知识传授的层面上；课程教学与学习方法则停留在灌输式教学和应试式学习上；教师对待课程教学工作还投入不够。国内在课程教学硬件条件方面并不差，而课程教学资源建设方面甚至好于欧美以及亚洲等教育发达国家，但在课程教学理念、教学方法和教学效果方面却存在明显差距。他们的教师讲得少，讨论多，并设有专门的讨论课；教师只提供讲授提纲或教案，并指定一些参考书，学生主要靠自主学习，要看很多的参考资料；考试题量大，难度大，主要考核学生的知识面和学习能力。所培养的学生知识面宽，思想活跃，学习能力强，反映了国外“讲一、学二、考三”的课程教学特点。因此，转变课程教学观念，改革课程教学方法，促进学生自主学习和培养学习能力是当前课程教学改革的关键，也是提高课程教学质量的突破口。

二、机械设计课程教学改革思路

当今经济的全球化，科技进步日新月异，各国间的竞争加剧，综合国力集中反映在知识水平和创新上。尤其是计算机、网络多媒体技术的迅猛发展和普及，使知识传播与更新速度明显加快。特别新工科专业建设和“工程教育专业认证”认证专业，对人才培养提出了更高的要求，要求学生系统地掌握数学和自然科学、机械工程学科基础知识以及机械设计、机械制造、自动化技术等专业知识；具备独立思考、分析和解决机械工程问题的基本能力；具有较好的表达、人际交往、团队协作能力和初步的跨文化交流能力；具有成为本领域高级工程技术人才并能驾驭和应对未来的潜质，包括具有健全人格和健康体魄、社会责任感和职业道德、创新精神和终身学习能力和意识。为了适应这一人才培养的要求，首先要转变教学观念，改进教学方法和课程考核方式，以此推进课程教学的改革。

1.教学理念改革

应将传统单一知识传授的教学观念，转变为“知识、能力、素质”一体化的课程教学观念。从知识教育层面来看，既要让学生掌握课程中经典的、基础性知识，又要融会贯通课程中的分析和解决问题的思想与方法，还要了解本学科和相关学科现代的、先进性的知识和最新发展，开阔学生的视野；从能力培养的层面来看，要着力解决促进学生自主方式学习，加强学生学习能力、实践动手能力及创新能力的培养；从素质教育的要求来看，既要重视学生做人做事基本素质培养，又要加强从事机械工程专业技术的工程素质培养；通过“知识、能力、素质”一体化培养，提高学生创新能力，着力构建和营造让学生能参与创新设计实践活动或科学研究的教学条件和教学氛围，促进学生的个性发展。基于这一教学理念，“机械设计”教学理念改革的思路应该是：从课程改革出发，进一步明确各教学内容分工，通过各环节教学内容协调，加强知识的融合和学生的能力培养；合理设计各教学环节内容与方法，构建理论教学、实验教学、设计训练与工程训练的课程教学新体系，体现“教”与“学”、理论与实践、课内与课外教学相结合的特点，体现“知识、能力、素质”一体化的教学理念；强调教师在培养学生学习能力和开发学生创造力潜能上下工夫，促进学生自主学习和个性发展，实现因材施教。

2.教学方法改革

应将课程教学以教师为中心、课堂为中心和教材为中心的课程教学模式，转变为以教师为主导，学生为主体的教学模式；应将过去课程教学强调教师要“教会”学生的教学方法，转变为要求教师引导学生“学会”，最终达到“会学”的教学方法。这就要求加强教师在整个课程教学中对学生学习的指导作用，建立以课堂讲授为引导，学生课外自主学习和结合讨论与答疑方式学习为核心；以教材内容学习为主导，学生充分利用课程相关教学资源学习为核心；以创新设计活动或科学研究项目为牵引，促进学生自主参与、自主探索研究和自主创新实践学习。因此，教学方法改革的思路应该是：逐步压缩课堂教师讲授的学时比例，增加讨论课，加大实验课学时比例，让学生在讨论、动手中学习，加深对知识的理解和掌握，促进学生发现新问题；加强教师在课程教学中对学生的指导作用，促进教师与学生的交流和讨论；大力推进课程教学与实验资源面向学生的开放使用，让学生能充分利用课程教学资源自主学习。

3.考核方式的改革

考核的范围广，包括社会对“机械设计”课程效果的认知，包括学生、教师的自我评价，学生教师对教务、教学管理部门的考核，督导组要全程参与工程教育改革，改变考核思路。贯穿整个实践过程的考核方式，考核注重的是过程，而不是“机械设计”课程结束时单纯对过程的考核。实行累加式、重能力求创新的考试方法。要求成绩的记载由平时作业、大作业、课程论文（设计）、实验和课程结束时的最终考试成绩累加而成，所有实践项目要求有平时考试，并在成绩记载中占一定比例。考核目标明确，各环节要有明确的目标。根据工程教育改革目标，通过“机械设计”课程在项目设计、实施及考核等方面的研究，最后形成“面向工程、目标明确、层次分明、过程管理”的“机械设计”课程考核方法。

三、总结

通过几轮教学改革，将传统单一知识传授的教学观念，转变为“知识、能力、素质”一体化的课程教学观念。从知识、能力、素质三方面对学生进行培养。

1.以学生为中心，既培养学生掌握课程中经典的、基础性知识，又融会贯通课程中分析和解决问题的思想与方法，还了解本学科和相关学科现代的、先进性的知识和最新发展，开阔学生的视野。

2.通过培养学生自主学习，加强了学生学习能力、实践动手能力及创新能力的培养；做到了既要重视学生做人做事基本素质培养，又加强了学生从事机械工程专业技术的工程素质的培养。

3.通过“知识、能力、素质”一体化培养，提高学生创新能力，着力构建和营造让学生能参与创新设计实践活动或科学研究的教学条件和教学氛围，促进学生的个性发展。

参考文献：

[1]张永安.我国机械设計教学现状的思考及建议.中国大学教学，2013（6）

[2]李延斌，高有华，田方，姜彤.面向培养卓越工程师的机械设计基础课程改革. 实验技术与管理，2012（4）

[3]陈静，张烈平，赵虹.强化工程能力培养的地方高校机械设计系列课程改革.高教论坛，2016（3）

作者简介：

纪华伟（1976.5-），男，汉族，山东寿光人，硕士，副教授，研究方向：微纳驱动与测量，超声加工技术。