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“机械制造装备设计”课程混合式教学改革及创新

发布者: [发表时间]:2023-04-03 [来源]: [浏览次数]:

机械工程与自动化学院 朱晓慧

“机械制造装备设计”是机械设计制造及其自动化专业的专业课程,各高校均有开设,该课程是一门地位重要、知识点综合性强、涉及基础课程较多的综合性课程,也是为学生走上设计岗位、建立初步设计理念奠定基础的专业课。随着国内机械行业不断发展,我国对装备设计与制造方向的人才需求量也不断增大,尤其是重型机械制造和高端机床行业,且国家对专业人才的标准也在逐步提高,从制造业发展角度来看,机械设计制造及其自动化专业的学生肩负着振兴我国机械装备制造业的历史重任,作为学生获取专业知识来源的高校教师,其教育方式的选择至关重要,同时为更好地完成“新工科”建设背景下的专业课程的教学任务,实现高层次应用型人才的培养目标,本课程总结以往教学经验,坚持以学生为中心,在下述方面不断探求创新与改革:

一、教学资源:形成符合应用型人才培养的线上线下教学资源

“机械制造装备设计”课程的线上课程内容在超星系统中录入,相应的配套教学资源已建设完成,并在机械设计制造及其自动化专业教学中广泛应用。线下教学内容教学资源有:“十三五”规划“机械制造装备设计”教材、基于OBE理念的教学大纲、教案、PPT课件、微课视频、雨课堂资源、工程实例资源库、项目任务书、讨论书等。

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线上教学门户展示

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教学资源库                    部分授课ppt

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微课视频

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部分教案

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习题集、任务书、讨论书

二、课程教学内容及组织实施情况

改变教师“主讲”地位,适时关注学生状态,提高学生参与度,在“授人以鱼”的同时更重视“授人以渔”,本课程的线上线下混合模式的具体实施过程如下:

课前:以线上活动为主,在学习通中给出预习任务,以知识点背景调研为主,结合智能制造设备给出背景讲解视频,使学生了解知识来龙去脉,找到问题解决方向,以在线作答或展示的方式提交预习结果,教师针对学生成果,给与评价。

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课前教学过程

将预习成绩按合理百分比计入总成绩,学生在获得知识的同时,提升自身发现问题、解决问题的能力,并从中获得认可,以此激发学生学习兴趣;

课中:线上线下混合进行,因本课程的综合性强,课程诸多内容需要结合专业基础知识进行,因此部分内容,更注重学生对已学专业课知识的回顾、融合,为此,课上应注重将知识点分化,对基础知识内容通过线上所做的讲解视频,将理论结合实践进行授课,根据学生对讲解后存在的疑问或可进一步深入讨论、学习的内容进行线下讲解,并加入有效的互动方式,提升学生学习深度。对重要的、难度不大的知识点,可由学生组队展示讲解,对参与同学设置在线给出评分,针对讲解内容设置“挑刺”“评优”“辩论”等互动环节;对较难、综合性强的知识点,教师在讲解中,多引入视频、图片、动画等形式进行讲解,为保证学生对知识的理解,可设置“抢答”“投票”“分组讨论”等互动形式,不同互动形式保证学生在加强线上交流、提高专注度的同时,促进其对已学知识的掌握和应用。

课程进行中注重结合学科前沿技术的融入,为学生创造性思维及独立学习能力的锻炼提供条件。

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课中教学过程示例

课后:充分利用线上教学的优势,随时随地与学生保持联系。同时,教师可将课程相关的作业、任务发布在线APP,并积极开展课后集中、分散答疑、问卷调查,及时掌握学生学习情况,由针对的做出教学方式的调整。

下面以“第一章机床总体设计”为例,教学内容展示如下图:

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教学内容示例

其中将19机制1-2班2022年4月份在线自学情况展示如下图所示:

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19机制1-2班4月学习情况统计

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20机制1班一周学情汇总

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超星系统统计数据

三、课程成绩评定方式

机械制造装备设计课程的成绩评定方式,将线上线下成绩进行归类整合,按照成果导向理论教学者可根据相关评价来检测学生的学习效果,从而验证既定目标是否达成,一旦评估结果不理想,则会通过调整教学方式、教学内容等方面进行改进完善,如此循环反复以达到持续最佳教学状态的目的。为此针对线上线下所设计的内容将成绩统归为四部分,分别是:平时考核占10%,(平时考核:线上线下课堂表现占5%,课后作业占5%);实验占10%;分组活动占10%;项目结题20%;期末考试成绩占50%。

1)平时考核详细评定方法如下:

课堂表现(5%):总分100分,占5%。课堂表现基础分为40分,加分项:积极回答问题、主动帮助其他同学、线上线下完成任务质量好、速度快等,视情况加1-5分。减分项:线上课程中观看视频数量少,线上互动率低、线下课程上课说话、睡觉、玩手机、做与课堂无关事项等,按照情节严重以及认错态度相应扣分1-5分。

课后作业(5%):本学期作业作为项目的辅助环节,分两次进行检查,作业按照教学日历预留5次,每次作业准时上交且都完成,补交作业或迟交作业要相应降一个等级,两次不交作业取消该门课程的考试资格。

2)实验(10%):本课程给出两项实验内容,实验项目均与实操和设计相关,针对现有智能机床的使用特性,对其主要支承部件(实验一)及对所加工工件现有夹具(实验二)实测并进行改进设计,所设计支承部件利用3D打印设备完成模型加工,夹具部件可加工后组装,并应用于工件加工工序中。

3)分组活动(10%):通过观察学生完成线上线下项目过程中的组内表现,对学生学习效果做出评价,重点考查完成项目的能力,包括项目分析、方案制定、沟通组织能力、语言文字表达能力等。教师需要认真监督、观察,及时发现学生存在的问题并给与正确的引导。

4)项目结题(20%):项目结题以论文、图纸等的形式上交结题资料,教师会根据上交内容实际调研情况、理论应用能力、方案可行性等多方面对学生进行评定,从而给出具体成绩。本课程的项目设定在2~3个,每个题目满分100分,总分占总成绩的20%。

5)期末考试(50%):本课程已实现教考分离,试卷在已建试题库中随机选择,试卷成绩满分100分,实际得分按照试卷中相关分数给定,其成绩占总成绩的50%。

课程结束后,教师可通过上述考核项确定学生目标达成情况,综合给出本课程的综合成绩,教师根据所授课程班级的成绩分布、各目标项目得分情况等分析本次教学改革需要改善之处,在未来课程改革中有针对性的进行优化改进。

四、课程评价及改革成效

1)建立了具有创新性、科学步进的线上线下混合模式的教学体系

本课程作为与学生毕业设计及未来机械类行业设计息息相关的主干课程,通过近几年的课程改革,在教学理念、教学方式、教学资源、教学内容、考核方式等方面,都发生了巨大的变化,首先在教学理念方面,坚持“以学生为中心”成果导向的教育理念,使得课程建设更加贴合毕业设计实际及未来企业就业所需;在教学方式上,注重学生学习主动性的同时,更是为学生提供了个性化发展的前提;在教学资源方面,更是一改仅仅依靠教材及课上ppt进行学习的模式,开启微课自主学习、专题随堂进行、项目实践检验的学习过程,丰富了学生学习方式方法,也提升了学生的理解及应用能力;以工程实例为基础的教学内容,使原理难以理解的理论知识更为形象化,因为知其所用,所以便可用其所学;线上线下多样化的考核方式,可以从多方面多角度的了解学生对知识点的习得情况,有助于教师有针对性的开展个性化辅导及拓展,从而保证学生拥有较为高质量的学习成果。

2)提升学生综合技能,建立良好的职业素养

改革后的课程,使得学生能更好的将理论应用于实践,也更有利于学生对行业发展方向的认识、综合技能的掌握,极大地提升了学生自主学习的欲望,不同形式的教学模式,可以使有短板的学生根据自己的学习能力调整学习计划,由改革前的被动学习,变为主动学习,机械设计制造及其自动化的大三学生90%以上均参加不同社团,将课上所学,在各类机械专业竞赛中崭露头角,由以学带练、边学边练,逐步转为以赛促学、以赛促教的模式,提升学生的综合技能。

与此同时,课程建立自己的课程思政库,不仅立足中国悠久的历史文明,引经据典,而且注重结合时政,正向引导学生的价值观、人生观,大国工匠精神激励学生树立正确的职业观,形成良好的职业素养。

3)提升教师素养,提高教学质量

课程改革进步离不开课程团队成员的同心协力,在此过程中,本课程团队的教师注重自身专业能力的提升,在理论知识掌握牢固的同时,深入企业实践学习,保持与行业双向联系,关注行业发展前沿技术,乐于将宝贵经验分享并应用于课程建设,课外重视带领学生积极参加各项创新创业锻炼,获得的奖项、发表的论文、专利更是数不胜数,此过程中既拓展了学生的综合能力,也将教师能力得到最大的发挥及提升。


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