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摘 要：以工程教育认证为导向，深化机械原理教学改革。构建“124”模块化教学体系，强化基础认知能力、工程应用能力以及创新实践能力培养。建立过程评价与结果评价相结合的教学质量评价体系。通过具体实施，有效增强了学生对机械原理课程学习的主动性，营造了浓厚的科技创新氛围，提升了学生的创新意识和实践应用能力， 取得了良好的教学效果。
关键词：教学体系；实践创新；人才培养；学科竞赛
本文引用格式：刘春东 , 张东辉 , 王久强 , 等 .“学生中心”的机械原理模块化教学模式探索与实践 [J]. 教育现代化 ,2021,8(41):163-166.
Exploration and Practice of the Teaching Mode of the Mechanical Principle Coursecentred on Student
LIU Chundong, ZHang Donghui, Wang Jiuqiang, HU Yilong(HeBei University of architecture, Zhangjiakou HeBei)
Abstract: The teaching of the mechanical principle course is reformed deeply oriented by engineering education accreditation. in order to strengthen the ability training of basic cognition, engineering application and innovative practice, the “124”modularizedteaching system is construct.The evaluation system of teaching quality to combine process evaluation and outcome evaluation is founded in the same time. After the actual implementation, the student’s learning of the mechanical principle course is more actively, and a strong atmosphere of scientific and technological innovation is formed, in the meantime, the innovative consciousness and practical ability of student is improved. The teaching results is to be provenexcellent.
Keywords: teaching mode; practical innovation; personnel training; discipline competition
一 引言
在新经济背景下，以多元化、综合创新型工程技术人才培养模式为主线，大力培养学生的工程实践能力和创新创业能力，对实现高等教育强国和中华民族伟大复兴的中国梦具有重要意义 [1]。课程是人才培养的细胞，也是最小活动单元，课程教学质量将直接影响人才培养的质量。国家对本科教育提出了指导性意见，这就要求我们落实教育教学改革，把教育教学改革取得的成果深植于课程建设中 [2]。
“机械原理”课程为我校一流建设课程，为提升课程建设水平，坚持 OBE 理念，以学生为中心、以成果为导向开展教学改革，进一步固化教学体系、精化教学内容、细化实验环节、优化课程设计、强化创新培育。
二 “124”模块化教学体系建立
机械原理课程是机械类专业非常重要的一门专业技术基础课，是开启专业知识学习的钥匙，该课程学习的好坏直接影响后续专业课程的学习，也称之为专业启蒙课。为确保学生学好这门课程，以激发学习动力和专业志趣为着力点，构建了“124”模块化教学体系，即 1 个基础、2 根支柱、4 段横梁， 如图 1 所示。
“1”表示 1 个基础，即课堂理论教学，这是整个学习过程中最重要、起决定性作用的一环；“2”表示 2 根支柱，即课程设计和实验教学，是将理论知识付诸实践的基本环节，巩固和加强理论知识的学习；“4”表示 4 段横梁，即学科创新竞赛、学生创新创业、参与教师科研以及各类兴趣小组，是将理论知识外延到实践应用中，培养学习兴趣、训练实践应用、提升创新能力的关键一环。
三 实现各种能力培养的途径
本门课程知识点繁多，内容大多抽象难懂，需要在教学上狠下功夫。通过内挖式、外延式相结合的教学模式，帮助学生系统地掌握理论知识，强化学生动手操作能力，实践应用能力、开拓创新能力等综合素养的培养。
（一） 基础认知能力培养
课堂讲授是本课程理论教学环节的主要模式和基础，培养学生的基础认知能力。在课堂讲授中， 积极推进多媒体资源共建共享和线上线下混合模式。由于很多抽象的理论知识难学难懂，为解决这个难题，建立了“WPaS”混合联动的教学方式。“W” 即 Words，以文字的形式讲解、描述各机构的结构特点， 设计原理， 应用局限性等；“P” 即 Picture，以图片的方式向学生展示各种机构，特别是各种不同类型的齿轮机构、绘制运动简图的机构等；“a”即 animation，利用影像视频资料真实展示机构的运行过程，如展示齿轮的啮合传动等；“S”即 Shape，一是将实物模型“搬进”课堂。二是将学生“带出” 教室，利用实验室的“机械创新设计语音多功能陈列柜”等设备，让学生详细了解机构的真实形状和运行状态。通过“一进一出”的方式，解决了“眼见为实”的难题，扣上了理论学习的“最后一粒扣子”。
（二） 工程应用能力培养
（1）实验教学
学院的机械基础实验中心 2015 年被评为河北省实验教学示范中心。利用中心的硬件资源，认真开展实验教学。实验项目包括基础验证性实验项目和机构组合创新性实验项目两种类型 [3]。
指导学生独立完成传统验证性实验项目，掌握实验所涉及的理论知识。利用中心的“机械设计基础创意组合实训平台”“机器时代创新套件”“探索者机器人创新套件”等创新实验设备机构组合创新性实验项目。在实验老师的指导下，根据既定题目要求，自主组合搭建创新机构，并完成调试和运行。完成“机构创新设计”、和“组合机构及机构方案创意设计”等机构组合创新性实验项目。
通过实验教学，巩固和加深课堂讲授的理论知识，训练学生运用实验方法研究机械的初步能力， 培养学生的创造性思维和机构创新能力。
（2）课程设计
机械原理课程设计作为一个重要实践环节，完成曲柄压床的机械运动学和动力学分析与设计。将课程设计与数字化与智能化设计技术相融合，借助SolidWorks 等软件进行模拟仿真分析，简化了传统课程设计枯燥烦琐的计算和绘图过程，让学生抽出更多的时间和精力，用于课程设计的方案论证、结构改进优化等应用性、创新性较强的内容 [4]。图 2 所示为我院本科生利用模拟仿真软件完成课程设计， 并总结的创新成果。通过课程设计改革，不仅激发了学生的学习兴趣，培养锻炼了学生的机械传动设计优化、机构创新能力以及借助分析工具对实际中各种机构进行分析和设计能力 [5]。
（三） 创新实践能力培养
（1）学科创新竞赛
在学校的大力支持下，以机械原理课程为平台， 积极组织学生参加机械类相关科技竞赛，特别是以机构创新为主的大学生机械创新设计大赛，并取得了不错的成绩。近几年来，共参加了各级各类学科竞赛 75 项，其中，国家级 43 项，一等奖 8 项，二等奖 17 项，三等奖 13 项，优胜奖 3 项；省级 31 项，特等奖 3 项，一等奖 6 项，二等奖 8 项，三等奖 14 项，图 3 所示为全国大学生机械创新设计大赛获奖证书。同时形成了一套较为完备的学科竞赛保障和激励机制 [6]，而且任课教师都具有非常丰富的带队参加比赛的经验。
将课程教学外延，与学科竞赛接轨。学期初， 根据具体竞赛项目提前制定可行的教学计划融入到教学日历中，将学科竞赛引入课堂，以课堂专题的形式， 结合所需的理论知识详细讲解作品设计、制作步骤。
新创业训练项目的结题证书。在训练项目的申报和实际实施过程中，任课教师以指导教师的身份一对一跟踪指导，帮助学生解决技术难题。由此也催化出一大批由学生主导的研究成果，如实用新型专利、学术论文等。指导学生挖掘创业项目，帮助申请入驻学校大创园进行创业。目前已有 3D 个性化打印工作室、无人驾驶汽车辅助产品研发工作室等多个项目入驻学校大创园进行孵化。
通过大学生创新创业训练项目及创业训练，不仅锻炼了学生的创新潜能， 提高了实践应用能力，同时也激发了学生创业活力 [10]。并利用课余时间，指导学生完善参赛作品的方案设计和作品实物加工制造 [7]。通过学科竞赛与课程教学深度融合。让更多学生参与学科竞赛，提高创新实践能力，培育团队协作和吃苦耐劳精神 [8]。
（2）学生创新创业
社会要发展，科技要进步，需要大力倡导大众创业、万众创新，要激发社会创新潜能和创业活力， 首先要从学生入手 [9]。依托机械原理课程，以国家、省、校三级创新创业训练项目为抓手，锻炼学生的创新创业能力， 取得了不错的成绩。近年来，共组织学生申报各级创新创业训练项目 40 余项，其中，国家级项目 8 项，省级项目 21 项，校级 12 项，图 4 所示为国家级创新创业训练项目结项。
（3）参与教师科研
以任课教师的各级各类科研项目，特别是横向课题为平台，引导学生参与科研实践。一是学生熟悉指导教师的科研项目研究内容，查阅有关资料， 了解国内外的研究现状，对信息进行汇总、过滤和分析。二是让学生全程参与项目研究方案、研究手段和技术路线的讨论，明确项目的研究意义和目的、研究内容以及需要的关键技术路线，通过完成分配的研究任务，掌握项目从立项到实施，再到结项鉴定的所有程序和过程 [11]。通过学生参与教师的科研活动，可以培养学生的理论分析能力，训练学生的科研思维，使学生掌握科学研究的大体流程和实施方法，为将来独立从事科研工作打下良好的基础 [12]。
（4）各类兴趣小组
为提高学生对专业的学习志趣，营造浓厚学习氛围，充实课余生活，在学院的支持下，成立了多个兴趣小组，如无人机科创小组，智能机器人创维小组，3D 设计与打印小组等，图 5,6 分别为无人机科创小组及 3D 设计与打印小组开展活动。每个兴趣小组配备 1-2 个指导教师， 进行专业指导， 并提供活动场地，给予经费支持。每个小组学期初都要在老师的指导下，制定详细的工作计划，编制活动清单。期中进行中期汇报；期末进行总结，为后续计划的制定做好准备。年底各兴趣小组统一进行工作述职汇报，表现突出的小组给予嘉奖，适当加大经费投入。
四 结语
以工程教育认证理念为核心主导，以培养学生机构创新和实践应用能力为目标，构建“124”模块化教学体系，进一步细化教学活动的各环节。同时， 建立了过程考评与结果评价相结合的教学效果评价体系。评价涉及教学活动的各个环节步骤，确保教师教学水平和学生实践能力双螺旋提升 [13]。
经过三轮的实际操作执行，成效较为明显。学生对机械原理课程学习的主动性越来越强了，夯实了基础理论知识，营造了较为浓厚的知识学习和科技创新氛围，学生的机构创新和实践动手能力都得到了明显提高。期间还挖掘出了一大批的创新巧手、实践高手和创业能手，学院的人才培养质量得到大幅提升。
参考文献
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