SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘 要：《现代设计方法》是石河子大学机械类专业开设的一门必修课程，对新疆产业升级转型中应用创新型机械工程的人才培养发挥着具有重要作用。本文通过对《现代设计方法》课程教学现状的分析，基于石河子大学现有课程体系，有机开展“项目驱动式”教学，在课程主体内容项目化基础上，将课程教学大致划分为三阶段，三阶段的侧重不同但又相辅相成，以有效帮助学生建立课程内容与后续毕业设计及未来专业应用的联结通道。
关键词：新工科；现代设计方法；项目驱动式；教学研究
本文引用格式：雷金 , 秦新燕 , 葛建兵 . 以“新工科”建设引领的《现代设计方法》课程“项目驱动式”教学模式研究 [J]. 教育现代化 ,2021,8(40):108-111.
research on "Project driven" Teaching mode of "modern design method" Course led by "New Engineering" ConstructionLEI Jin, QIN Xinyan, GE Jianbing（College of Mechanical and Electrical Engineering, Shihezi University, Shihezi Xinjiang）
Abstract: "Modern Design Method" is a compulsory course offered by mechanical specialty of Shihezi University, which plays an important role in the cultivation of innovative mechanical engineering talents in the process of industrial upgrading and transformation in Xinjiang. Through the analysis of the current teaching situation of modern design method, this paper, based on the existing curriculum system of Shihezi University, organically carries out "project driven" teaching. On the basis of project-based main content of the course, the course teaching is roughly divided into three stages, with different emphasis but complementary, in order to effectively help students establish the connection channel between the course content and the subsequent graduation design and future professional application.
Keywords: new engineering; Modern Design Method; project driven; teaching research
一 引言
我国高校的“新工科”建设日益处于工程教育发展的引领位置，其对工程技术人才的知识结构、创新能力等提出更高、更全面的要求 [1]。另一方面， 自发生席卷全球的新型冠状病毒肺炎，对世界教育领域产生重大影响。二者的不期而遇，直接对传统培养模式提出挑战，要求高校的课程教学改革必须顺应新时代、新形式。《现代设计方法》是石河子大学机械类专业开设的一门必修课程，其特点是课程综合性很强、教学内容涵盖的体系庞杂、涉及到多个学科的交叉融合，并随着先进科技的迅猛发展和计算机的深入应用而不断拓展。
鉴于此，一些学者对现代设计方法的教学也进行了广泛研究。例如， 刘洪宇就现代设计方法的多元化教学模式与考核方法进行了探讨 [2]；王俊等从教学内容、案例讲解、实践训练以及考核方式四个方面进行教学改革，经过三年的课程实践，证明其措施的可行、有效 [3]。尹强等针对“新工科”背景下对应用型创新人才的培养需求， 以武汉轻工大学机械类专业开设课程中存在的主要三个问题，结合“新工科”背景提出了课程教学改革的研究思路和实施方法逻辑框图，对教学模式进行研究和探讨 [4]。项目驱动教学源于杜威的“做中学”教学理念 [5]，在国内受到许多教育学者广泛关注，但对《现代设计方法》课程开展项目驱动教学模式与评价的研究并不多。本文拟就以新工科建设引领的《现代设计方法》课程“项目驱动式” 教学模式进行研究和探讨。
二 《现代设计方法》课程的教学现状分析
（一） 课程方面的特点及分析
《现代设计方法》是机械类专业本科生一门重要的专业课程。它系统地介绍了现代机械设计的理论和方法， 重点讲解设计领域中普遍运用的科学技术方法及设计规律 [6]。一方面，课程包括了现代设计方法学、优化设计、有限元设计、可靠性设计等传统内容；另一方面，还不断吸收了为反映发展应予以重视和纳入的前沿设计理念和方法，具有较强的知识综合性和学科交叉性。这样课程内容的不断增多和专业课程学时不断减少的问题越来越显著。另外， 在许多高校还存在《现代设计方法》和一些专业课程内容重叠问题，例如一些高校所开设的《有限元方法》《机械振动学》和《优化设计方法》等选修课程的诸多内容。
智能制造开启了提速模式，其广阔的内涵和令人目不暇接的更新速度深刻改变了传统机械制造的节奏和方向。传统机械制造的发展趋势是不断细分， 而智能制造突破技术本身， 要求背景更全面的跨学科人才。因此，目前的《现代设计方法》课程教学必须随时代脉搏而动， 符合新工科建设引领的创新人才培养目标。
（二） 教与学双方的特点及分析
《现代设计方法》现有的课程教学还是以教师讲授为主， 这是因为现代设计方法包含了许多复杂抽象的理论分析和公式推导。如果把过多时间让给学生，实行所谓的以学生为主，实际效果常常是学生茫然不知所学，不知道如何切入，也不明白方法的应用现象背后设计理论是如何作用的。导致不能知其然，且更不能知其所以然的结果。
但是，教师主要采用板书加课件的方式讲授，学生处于被动地位， 虽然提倡师生互动，通过提问解答增加学生的参与度，但课堂时间有限，学生不是受内需驱动，这样的“面子工程”常常难以为继。最终，教与学的结果往往呈现为部分学生大致掌握了教师课上讲授的典型案例，但后期导师在带领学生进行“真刀实弹” 的毕业设计环节时，许多学生在遇到课程相关的工程设计问题时，不仅难以用课堂所学应用于工程实践，甚至根本没有将该课程学以致用的意识和想法。究其原因是，他们自己还没有建立或者没有能力建立这个通道，即将教的内容和怎样用在头脑中打通整合。
三 《现代设计方法》项目驱动式教学模式研究
通过对《现代设计方法》课程教学现状的分析， 基于现有的课程体系：例如石河子大学该课程的总学时只有 32，课程内容很多，且与许多学科关联密切，甚至和一些选项课程有较大的内容重叠。在新工科建设指导思想引领下，课程更应反映现代设计方法的发展前沿。教学目标应从考察学生是否完成指定的几个传统设计方法的具体设计细节学习，转向应用现代设计理论进行创新设计和具体的实践应用。即在系统地介绍课程的理论和方法所蕴含的理念和设计规律基础上，有机开展“项目驱动式”教学， 重点帮助学生建立将课程所学内容和毕业设计即将所用内容联结起来的通道。
（一）“项目驱动式”教学模式的特点及分析
“项目驱动式”拟采用双主体的教学模式。在不同的教学阶段，师生主体侧重不同。改变单纯的“项目驱动式”多以学生为主、教师为辅的形式，教师根据教学目标决定什么时候主导课堂，什么时候作为课堂的组织者、指导者和促进者。以项目任务为明线，以培养学生的知识与技能为暗线，有效提高教学质量和效率。另外，还可紧密与社会连结，通过项目规划和行动导向，进行适合跨学科的综合教学。通过项目与问题的关联，引导学生自己在做任务中探索建构，从而在获取知识的过程中收获相应的经验。
该模式的主要教学思想是在课程主体内容项目化基础上，将课程教学大致划分为三阶段，合理应用多种教学平台和资源。其教学模式框图如图1 所示。
首先是课程总述阶段。这个阶段继承传统模式的优势即在有限的时空里，集中教学资源特别是发挥教师的组织教学能力。以教师为主体，主要采用课堂讲授方式，讲授诸如概论、设计方法一般知识、现有各种现代设计方法典型特点等基础内容。
从而， 一是保证在有限的学时所有同学都能对该课程建立起一个整体、全面的体系印象，以保障理清和后续教学环节的关系；二是保证没有选修其中一些单独设课的与《现代设计方法》关系密切课程的学生也能掌握其基础知识。例如，在石河子大学，优化设计、有限元设计都已经单独成课，如果为了节省课时完全省去这些内容，没有选学这些课程的同学就会缺失对该方法的基本认识。三是作为项目驱动式教学的知识储备，使学生理解后续课程示范和深化阶段中相对需要学生更多介入的教学内容。
其次是课程示范阶段。这个阶段是基于对当前教育技术的迅速发展，而学生还未脱离应试教育桎梏惯性的认识提出的。以师生双方作为主体，师生共建为主要方式。采用课堂讲授和其他教学方式混合教学形式。讲授内容主要是相关的工作案例和往届学生正面及反面项目研究解析。这样的安排有三方面的考虑：一是根据课程特点，将本课程拟重点讲授的设计方法，在有限的课时里较为详细和贴近工作实际地展示给学生，重点是以其为载体使学生掌握设计方法的一般程序和精神。二是为学生示范几种重要的计算机设计方法和工具，以及获取它们深入学习的途径，而非将其作为重要课程内容。
因为， 一方面受限于课时，另一方面，学生的学习情况各不相同，一些同学会由于已经选修了相关课程，如果再重复，显然不会收到好的效果。三是以往届学生的项目驱动成果从正反两方面进行比较，保障后续教学环节的有效开展。否则，学生已经习惯跟着教师走，猛一丢手，学生不但不能很好地自主驱动， 更可能地是“放了鸭子”，而茫茫然不知所措。
最后是课程深化阶段。这个阶段是针对新工科建设的迫切需求从服务国家战略、满足产业需求和面向未来发展的高度提出的。以学生作为主体，教师根据教学需求设计项目任务，学生以团队小组的形式选择题目，以问题为导向按照要求完成选题。这个阶段的教学主要以学生自主实施项目的攻关形式展开，在课时安排上，可以将课程的上机实验打通， 以学生自主研究结合上机实验的教学形式，注重知识的理解、吸收及转化。
虽然以学生为主体，但教师在实施中的作用有三：一是充分考虑到学生是习惯了应试教育模式的学情，当学生各项目普遍进行不畅，不知道如何继续时，教师要及时安排合适的课堂讨论、共享、点评，从而起到类似竞赛项目中， 教练会根据比赛状况、队员竞技状态及时叫停比赛， 以及时干预进行指导，避免教学流于形式。二是当大家普遍畏难不想自己钻研时，要进行动员，使其转变学习态度。三是及时给学生以反馈，使其在“最近发展区”的状态中开展最有效的学习。
（二） 教学模式的实践及研究
2020 年的新年伊始是备受挑战的一个学期，受新冠肺炎疫情影响新学期的教学形式采用线上线下混合穿插进行。面对这种特殊情况，根据对课程内容的重新调整和梳理，结合石河子大学网络教学和培训经验，对《现代设计方法》的教学按照如前所述的教学模式进行教学实践。
（1）课程总述阶段
在石河子大学，4 月中旬前由于所有学生均不能返校，课堂教学采用完全的线上方式进行。在此阶段以教师为主导，对教学内容及时间进行统一的规定和要求，按照教学计划有组织地进行。因此， 在现代教育技术使用方面，考量了众多直播交互平台，选择了更为稳定流畅的钉钉和腾讯会议进行课堂授课。
在教学内容方面，集中讲授适用于所有学生有关设计方法的基础知识，并提供学生就课堂内容可供课下继续扩展的丰富教学资源，例如精品课程的课件、参考书目等。在教学安排方面，由于这部分内容是集中班级授课，以拉主线、进度快、为保障后续课程精简课时为主要特点。在教学监测方面，选择石河子大学对教师多次进行过信息技术培训的雨课堂平台，利用其强大的学情数据反馈功能， 实时分析在线学生的内容掌握情况，作为调整教学内容和进度的有力工具。
（2）课程示范阶段
进入 5 月份，陆续为疆外学生返校并隔离、疆内学生返校，课堂教学采用线上线下同时进行方式。为了既打破传统教学模式，又收到实效。基于学生的实际情况，要给予充分的示范。主要包括示范项目选择、项目推进示范、往届项目分析三项内容。关于示范项目选择：其一，选择前几届优秀团队的成果作为本学期的“精品课程”内容，旨在是从学生作品中选出，使得学生到了第三阶段知道做什么、做成什么样、也有充分的信心完成它们。其二，侧重选择具有代表性的、最能体现课程核心设计方法的项目，使其具有示范普遍性。关于项目推进示范： 旨在为学生演示项目完成的推进过程，其演示不是简单的文字说明或简单的流程展示，而是针对示范项目，以教师扮演团队负责人带领大家推进项目， 同时将以前的学生团队所做相同项目作为本项目的对手，营造“项目驱动式”的竞争氛围，为后续多个小组做相同项目该如何更有效开展进行示范。
另外， 在教学示范中最大限度地发挥比较教学法的优势和作用。通过对比分析，理解和体会现代设计方法的先进性和重要性。关于往届项目分析：将前几届学生团队成果进行梳理展示， 利用学生自己的实例突出现代设计方法的重要特点。例如如何突破思维定势，培养发散的设计思维，如何通过计算机建模和分析使对产品的工况突破静态计算和动态估算状况等。还可以借此环节为学生展示“热点”内容， 例如如何通过人工智能和专家系统技术等完成具有创造性的设计工作等。通过成果展示分析，将枯燥的理论知识以往届学生作品为载体呈现和传递， 学生理解起来更直观、态度上更主动，动机上更积极。
（3）课程深化阶段
本课程的最后安排为一定课时的上机实验。一方面，一些防疫重点地区的学生还没有返校；另一方面， 为了防疫，实验室制定了更为严格的上机要求。针对这种情况，实践将项目驱动模式引入到教学中，并将课程的上机实验打通，以保障满足新工科建设的迫切需求，即面向未来发展的教学目标。在此阶段主要通过项目选择、项目推进、项目展示三个环节展开。
关于项目选择：其一，教师首先向所有线上线下学生下发本阶段课程通知，并利用雨课堂及时获取选题分析的调查问卷，掌控学生组队、选题和确定项目思路等过程。旨在既保证教学内容的覆盖，又兼顾学生的个性发展；其二，通过项目思路的确定，在项目推进之前保证项目符合课程体系范畴，不至于后期无法把控， 学生偏离课程教学目标。这里的项目和实际科研项目要有区别，它首先应体现属于课程深化阶段的内容， 是对真实科研项目的初探或模拟，要注意其教学功能的体现。关于项目推进：其一，形成竞争机制，以小组对决模式培养学生的团队意识和协作精神，完成仿真模型或项目方案；其二，学生制作幻灯片，课堂上小组间进行汇报交流。关于项目展示：将学生团队成果进行梳理展示，利用学生自己的实例再一次突出现代设计方法的重要特点。
四 结束语
《现代设计方法》作为石河子大学机械类本科生的专业必修课程，在应用创新型人才培养中作用重大，关系到西部边疆地区高校新工科人才的创新创业能力培养探索，以及新疆产业升级转型中实践型机械工程的人才培养。笔者基于“新工科”大背景和和后疫情时代，采用双主体的“项目驱动式”，进行《现代设计方法》课程的教学模式摸索和探讨。实践证明通过课程内容项目化，合理应用各种教学平台和资源，通过三个课程环节的有机衔接，可有效帮助学生建立课程内容与后续毕业设计应用的联结通道，并为今后学生从事新形势下的相关技能铺平道路。
参考文献
[1]于志晶 , 刘海 , 岳金凤 , 等 . 中国制造 2025 与技术技能人才培养 [J]. 职业技术教育 , 2015(21):10-24.
[2]刘洪宇 . 现代设计方法课程的多元化教学模式与考核方法探讨[J]. 科技创新导报 , 2020,17(05):235+237.
[3]王俊 , 万能 , 习文辉 . 新工科背景下车辆工程专业现代设计方法课程课堂教学与实践 [J]. 中国现代教育装备 , 2020,347(10):56-58.
[4]尹强 , 严清华 , 宋少云 , 等 .“新工科”背景下现代设计方法课程的教学改革及实践 [J]. 武汉轻工大学学报 , 2019(3) :105-110.
[5]约翰·杜威. 民主主义与教育 [M] . 北京：中国轻工业出版社 , 2014.
[6]赵松年 , 佟杰新 , 卢秀春 . 现代设计方法 [M] . 北京：机械工业出版社 , 2001.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jiaoyulunwen/32447.html
