以学生为中心的机械制造基础课程教学创新改革与实践*

2023-09-07来佑彬张嘉阳彭世通

中国教育技术装备 2023年2期

来佑彬张嘉阳彭世通

汕头大学工学院广东汕头 515063

0 引言

当前我国高等教育的发展已经步入了新时代，社会各行各业对于创新型人才的需求与日俱增。作为教书育人主要途径之一的课堂教学是培养人才的关键环节，直接关系高校教育质量的高低。传统的课堂教学采用说教式的讲授方法，以教师为中心，以教材为中心，重灌输，轻理解，导致学生学习的主动性大打折扣，采用这种教育模式培养出来的学生创造性不足，不能满足当前社会对于人才的需求。因此，改革传统的教学方法，贯彻“以学生为中心”的教学理念，让学生真正地参与教学活动，充分调动学生学习的积极性，加强能力、素质方面的培养，是高等教育教学改革的重要方向[1-2]。

本文在充分分析当前机械制造基础课程教学痛点的基础上，把“以学生为中心”的教学理念贯彻到课程教学改革探索中，强调学生为主体、教师为主导，结合课程特点，有效融入思政元素，培养学生的工匠精神、科学家精神等，激发学生们的学习热情，制定有温度的机械类专业课程教学方案。

1 课程简介与学情分析

机械制造基础是机械类专业必修的一门专业基础课，该课程综合性和实践性较强，涵盖机械制造基础理论与知识等内容，是培养学生专业素质、实践创新能力的有效课程，对完成专业培养目标、达到毕业要求起重要支撑作用[3-5]。本课程的任务是使学生了解金属切削过程、机械加工表面质量、机械加工精度和机械装配方法等基本知识，了解金属切削机床和刀具，掌握解决工件的定位和夹紧、机械加工工艺规程设计等工程实际问题的理论和方法。培养学生的综合素质，为完成后续相关的教学环节奠定基础。该课程面向大学三年级机械设计制造及其自动化专业学生开设，通过调研发现他们具有如下典型特点：

1）对信息化手段适应能力较强，易接受新的教学模式；

2）多数同学有较好的自学能力，但先修课程基础较弱，课堂参与度低；

3）理论与实践脱节，工程创新能力有待加强；

4）缺乏对工匠精神、科学家精神等方面的有效认知。

2 教学痛点剖析

结合课程特点和学情分析，发现原有的课堂教学存在如下较为突出的五大痛点。

2.1 重教师轻学生

以教师为中心，教师在教学过程中占据主体地位，学生无法深度参与到课堂教学活动中，师生之间缺少必要的互动，忽视了学生的学习效果，不能有效发挥学生的主观能动性。

2.2 重新知轻基础

学生虽有一定的先修课程基础，但知识体系较为孤立，学生机械基础知识储备与课程教学需求不匹配，导致学生对机械制造基础知识较为生疏，学习积极性大打折扣，课堂参与度较低。

2.3 重理论轻实践

以课堂理论讲授为主，学生需掌握的机械加工制造知识仅从教材和课堂案例中获得，停留在“纸上谈兵”层面，与实际应用严重脱节。缺少对学生创新实践能力的培养，与课程定位不符。

2.4 重知识轻思政

关注对课程知识点的讲授，缺少针对机械类课程的思政教育，未能将思政元素贯穿课程教学全过程，缺乏对工匠精神、科学家精神、科技报国等方面的引导教育，对素质方面的培养缺少支撑。

2.5 重结果轻过程

课程考核方式过于单一，无法有效激发和促进学生的全过程学习，侧重期末“一考定终身”的终结性评价，忽视过程性评价，导致学生们普遍存在考前突击而平时学习积极性较差的问题，考核方式不够合理。

3 教学创新举措

针对上述课程教学中存在的问题，对本课程的教学工作进行了全面改革与创新。将思政元素贯穿课程教学全过程，构建“以学生为中心”的机械制造基础课程教学设计新思路，使教学痛点不再痛。

3.1 革新教学理念与目标

3.1.1 教学理念

以学生为中心，以学生产出为导向，持续改善教学质量。增加学生的课堂参与度，提升学生的综合素质，落实立德树人的根本任务，培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人[6]。

3.1.2 教学目标

基于布鲁姆教育目标分类法，结合机械学科特点和学情分析，对标教育部“金课”的“两性一度”要求，重新梳理课程目标，将其分为知识目标、能力目标和素质目标。

1）知识目标：获得金属切削过程、机床和刀具、机械加工表面质量、机械加工精度和机械装配方法等基本知识；具备解决工件的定位和夹紧、机械加工工艺规程设计等工程实际问题的能力。

2）能力目标：能够应用基础科学知识与工程基础知识，实行工程推理并解决问题；能够选择工艺参数来构建实验并进行实验测量、分析和报告；能够在企业和社会环境中，理解应用系统思维的方法，找到影响工程问题的因素，选择并使用解决问题的办法，完成机械加工工艺规程设计。

3）素质目标：了解中国辉煌灿烂的机械文明史，增强民族自豪感和文化自信；以精益求精的工匠精神完成机床夹具设计和加工工艺规程的制订；怀揣科技报国之志，学习科学家精神，爱岗敬业。

3.2 重构课程内容

机械制造基础课程包括金属切削基本理论、加工装备知识、工件定位与夹紧、加工质量与控制、零件制造的工艺过程、机械装配工艺等内容。结合学科特点和专业培养方案，对教学内容进行重构和创新。删减陈旧低阶的内容，增加具有前沿高阶性、创新性和挑战度的内容，渗透机械专业思想，反映机械工程学科前沿。通过归纳整理，构建从低阶到高阶渐进式知识模块，并绘制各模块思维导图，将各章节核心知识点关联起来，形成体系。

3.3 创新教学方法

3.3.1 基于师生共建的“翻转课堂+BOPPPS”教学模式让学生深度参与课堂

机械制造基础课程内容量大、难点多。为了解决学生机械基础知识薄弱，无法深度参与课堂的问题，利用信息化手段辅助教学，提出基于师生共建的“翻转课堂+BOPPPS”教学模式。翻转课堂（Flipped Classroom）的教育实践开始于美国，之后陆续在世界各知名高校推广[5]。翻转课堂教学模式体现了“以学生为中心”的教育理念，是在明确教学目标的前提下，安排学生课前根据自身情况观看相关微课视频或其他教学材料进行学习，要求学生将在学习过程中遇到的问题及时反馈给教师，教师在课堂教学环节中有针对性地进行讲解和答疑，并开展一定的测试，实时跟进了解学生对相关知识点的掌握情况。这种教学模式可大幅度提升学生学习的积极性和主动性，有利于培养目标的达成[7-9]。BOPPPS教学模型是根据教育学的认知理论提出的一种教学设计，是一种以教育目标为导向，“以学生为中心”的教学新模式。它包括六个教学环节，即课程导入（Bridge）、学习目标（Objective）、预评估（Pre-assessment）、参与式学习（Participatory Learning）、后评估（Post-assessment）和总结（Summary）[10-13]。

综合翻转课堂和BOPPPS 教学理念提出一种基于师生共建的“翻转课堂+BOPPPS”教学模式。通过翻转课堂，学生们有效学习并掌握相关基础知识。通过BOPPPS，教师可以引导学生深度参与课堂教学[14]，鼓励学生们进行小组汇报展示，自主收集和构建相关素材和案例。学生的案例往往具有新颖性，教师可以把学生反馈的思路整合到教学内容中，实现对教学内容的迭代优化，师生共建，教学相长。课堂上师生角色互换，教师和其他学生共同审视、思考讲解过程，然后进行教师点评和学生之间的互评。整个过程学生精力非常集中，各自独立思考，表现欲望强烈，课堂如赛场，教学效果极佳。根据情况给予一定的加分奖励并记入平时成绩，这样不仅活跃了课堂氛围，还极大地提高了学生们的学习动力。

3.3.2 “实验课程+企业实践+学科竞赛”的实践培养路线让理论联系实际

为了有效破解实践环节教学薄弱难题，开设“实验课程+企业实践+学科竞赛”的实践培养教学路线。针对课程重要知识点设置实验项目，让学生动手参与实验，从中检验学生们对课堂知识的掌握情况；为了让同学们了解行业发展现状，熟悉企业运作和生产流程，提高对机械制造业的认识，熟悉相关设备及技术，深入企业一线，调研并参与典型零部件的机械加工和关键加工工艺规程的制定，将课堂教学与生产实际相结合，学以致用；结合课堂教学内容学习情况，组织学生参加全国大学生机械创新设计大赛、中国大学生机械工程创新创意大赛等相关学科竞赛，极大地延伸和拓展了实践教学的时间和空间，充分增强学生的实践创新和解决问题的能力，达到“学以致用，以赛促学，以赛促教”的效果，实现“教、学、做”合一。

3.3.3 “三维度全过程”课程思政育人模式让机械课程变得有温度

为了实现素质目标，针对课程特点，深入挖掘与课程内容相关的思政案例，贯穿课程教学中，提出一种“师生维度+知识维度+时空维度”的“三维度全过程”课程思政育人模式。让教学不仅有知识还有温度，学生纷纷惊叹机械类专业课程竟然还可以这样学。

1）师生维度方面。“学高为师、身正为范”，教师的一言一行均能潜移默化地对学生产生影响，因此，教师应严格要求自己，做新时代“四有”教师。另外，教师还应该结合课程内容讲述在行业内卓越成就的优秀校友的奋斗故事，激发学生们的学习热情。

2）知识维度方面。让学生了解机械制造业的发展现状和我国制造业水平。当前仍有很多“卡脖子”技术尚待突破，比如数控机床上的数控系统基本上被发达国家垄断，而精密导轨、丝杠等关键零部件国产化率较低。进而引出诸如华为芯片断供、高端光刻机被国外垄断等相关热点话题，使学生认识到我国在高端机械装备制造业方面的不足，勉励学生学好专业知识，胸怀科技报国之志。

3）时空维度方面。在课程导论部分向同学们讲述中国是一个有着辉煌文明的古老国度，在几千年的历史中，中华民族创造了璀璨的文明。辉煌的中国古代科技对世界文明的进步产生了巨大影响，中国是世界上机械发展最早的国家之一，中国古代有许多关于机械的设计和应用，如指南车、木牛流马和被中香炉等都有非常独到之处。由此激发学生们的民族自豪感。

3.4 改革教学评价

教学评价服务教学，可以用于检查教学效果，反馈教学质量。只有教学评价体系与教学改革相配套，才能有效推进改革工作。传统的课程考核评价通常“一考定终身”，评价形式过于单一，仅仅关注期末考试成绩，而忽略学习过程，导致学生普遍存在较为严重的平时懒散、考前突击的问题。基于此，本课程注重过程性考核，结合课程特点采用多样化的考核方式。引导学生们“功夫用在平时”，以适度的学习压力提升学生平时的学习积极性和参与度，实行“全过程考核评价”。