新工科背景下以OBE为导向的“机械系统设计”课程教学改革

徐鹏 唐庆菊 刘训涛

摘    要：“机械系统设计”作为机械专业的必修课程，在新工科背景下进行课程教学改革势在必行。结合专业特色和课程特点，以OBE理念为导向，从课程目标、课程内容以及评价体系等方面提出改革思路和措施，对机械类专业学生知识、素质和能力的提升提供有益的支撑。

关键词：新工科;OBE理念;“机械系统设计”;教学改革

中图分类号：G642      文献标识码：A      文章编号：1002-4107（2022）01-0091-02

“中国制造2025”“互联网+”重大战略和“一带一路”建设等，体现了国家创新驱动发展的信心，新工科的提出是对这些国家战略积极有效的反映。在新工科建设的背景下，我国高校工程教育认证工作更加蓬勃地开展，并在新格局下，产生新姿态。成果导向教育（OBE）是工程教育专业认证的核心理念，是一种以学生的学习效果为导向的教育理念。新工科背景下以OBE为导向的课程教学改革势在必行。

“机械系统设计”课程是高等工科院校本科机械类专业的一门专业必修课，设置本课程力求使学生能从人—机—环境的整个系统的角度了解机械产品设计的一般规律和特点，拓展学生的知识面，扩大机械结构设计知识，增强机械设计能力，掌握机械产品设计基本方法和技术，并注重系统的综合评价。结合实验和专业课程设计等实践教学环节，培养学生的知识、能力及素质，为今后从事设计工作打下良好的基础。

一、确定精准支撑的课程目标

课程目标体现着教学目的，是毕业要求及培养目标的执行表达。制定课程目标时，要注重知识、能力、素质的“三融合”，同时要符合时代发展的需求，要体现新工科的要求。

课程研讨组在理解社会需求、学校导向和课程自身特点后，确定了“机械系统设计”课程目标，其与毕业要求精准支撑关系如表1所示。

目标1：掌握机械系统的相关概念、系统组成、各子系统的工作原理等知识，能应用机械系统设计的基本原理解决复杂机械工程问题。

目标2：能够运用机械系统的功能描述、功能分解及可行性分析等方法，分析机械系统设计的影响因素，并获得有效结论。

目标3：能够应用机械系统设计的方法，设定技术指标，考虑相关影响因素，确定总体设计方案。

目标4：能够实施机械系统的相關实验，进行实验参数处理，获得正确结论。

二、优化课程理论与实验内容

针对新工科专业的多学科交叉融合的特征和对新工科专业卓越工程科技人才在知识、能力和素质上更高的要求，理清“机械系统设计”课程中的知识点，重组知识结构，将涉及学科前沿的知识引入理论和实验内容当中，将具有黑龙江科技大学特色的内容也同时加入到课程内容当中，对课程目标进行有效精准支撑。课程内容与课程目标及学习方式对应关系如表2所示。例如，在机械系统总体设计（C2）中，增加滚筒采煤机“黑箱”法进行功能的描述、增加最新巷道掘进机总体布局设计、增加最新采煤机总体布局设计;在执行系统（C4）中，增加矿车推车机、液压支架、铲斗式装载机、采煤机摇臂调高机构来说明执行系统的功能;在传动系统（C5）中，增加矿用提升机的变速机构和制动机构来说明变速和制动的工作原理;在控制系统（C7）中，增加采煤机牵引速度自动调节系统等典型的自动控制系统的介绍。

课程实验内容突出综合性和设计性。实验项目包括：机械系统的载荷特性和动力选择实验、传动系统设计实验。通过设计、组装及检测，应用检测分析软件对机械系统传动参数进行实时检测，并分析机械系统的性能、安装状况、运行工况，以便对系统的设计和安装进行调整。设计多级传动系统，自动进行传动参数的检测和分析，处理有级变速系统技术参数，绘制变速机构转速图。通过实验使学生从完备性系统的角度去发掘机械产品在设计过程中的共性，并培养学生的创新意识，提高学生解决复杂工程问题的能力。

三、构建多指标综合课程评价

作为专业课程，其评价应具有全面性、有效性，要体现在过程以及终端结果上。“机械系统设计”课程以试卷、作业、阅读笔记、报告、讨论、实验等形式进行考核，多指标综合课程评价方式及评价标准如表3所示。过程考核要注重客观性和量化指标，力求制定完备的评价标准来提升过程考核的质量的同时，还应加强过程考核的体验性，增强学生的融入感，可增加学生的自评和互评环节。建立学生的反思和反馈环节，通过课前和课后的调查问卷形式，完善多指标综合课程评价。

根据《黑龙江科技大学课程考核工作管理办法》和教学大纲考核要求，专业负责人还需对课程的考核方式进行审查，采用多种考核方式，避免考核方式单一，注意课程考核内容与考核方式的匹配。课程试卷考核内容包括审查课程试题对教学大纲的教学内容覆盖情况、课程目标支撑情况以及试题对毕业要求指标点的考核情况和分值比例。

在新工科建设背景下，以OBE教学理念为导向对“机械系统设计”课程进行综合改革符合时代需求，符合应用型高校发展的需要。通过课程目标的精准定位、理论与实验内容的不断优化，以及全面且具有时效性的多元评价体系的建立，课程授课质量和学生的满意度进一步提升，课程的自评和互评效果良好，为新业态、新需求下的专业课程发展提供了新的思路和借鉴。

参考文献：

[1]陈燕.新工科研究进展与前瞻[J].天津大学学报（社会科学版），2020，22（3）：214.

[2]马廷奇.高等工程教育转型与工科专业建设的实践逻辑[J].国家教育行政学院学报，2018（2）：36.

[3]齐书宇，李国香.《华盛顿协议》毕业生素质规定及其对地方高校工程人才培养的启示[J].高校教育管理，2018，12（1）：48.

[4]钟宇光，史东岩，展勇.基于CDIO模式的机械系统设计课程教学改革研究[J].大学教育，2016（1）：114.

[5]邱明明，陈球胜.以能力为导向的《机械系统设计》课程改革探索与实践[J].教育教学论坛，2019（22）：161.

[6]徐鹏，赵存有，刘训涛，等.新工科建设背景下矿山机械系列课程教学改革研究与实践[J/OL].教育现代化，2020，7（17）：78[2021-01-20].https：//kns.cnki.net/kns8/defaultresult/index.

[7]姜晓坤，朱泓，李志义.面向新工业革命的新工科人才素质结构及培养[J].中国大学教学，2017（12）：14.

■ 编辑∕丁俊玲

收稿日期：2021-01-25                                                            修回日期：2021-03-11

作者简介：徐鹏（1981—），男，黑龙江哈尔滨人，黑龙江科技大学机械工程学院讲师，研究方向：机械设计及理论。

基金项目：2020年度黑龙江省教育科学“十三五”规划重点课题“新工科建设背景下矿山机械系列课程教学改革研究与实践”（GJB1320320）;2020年度黑龙江省高等教育教学改革研究项目“立体化的‘矿山机械’精品资源共享课程建设研究与实践”（SJGY20200634）;2017年度黑龙江省教育科学“十三五”规划重点课题“基于工程教育专业认证的机械专业应用型人才培养模式构建研究”（GBB1317111）