基于OBE工程教育理念的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)改革的論文

　　 基于OBE工程教育認(rèn)證的12條畢業(yè)能力要求及課程規(guī)劃，《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)需培養(yǎng)的主要能力包括：

　　 1）掌握工程基礎(chǔ)理論知識(shí)并能將其應(yīng)用于工程問(wèn)題（畢業(yè)要求1）；

　　 2）具有分析和解釋數(shù)據(jù)，得到合理、有效結(jié)論的能力（畢業(yè)要求2）；

　　 3）具有綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)、部件和過(guò)程的能力（畢業(yè)要求3）。

　　一、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力

　　《機(jī)械原理》內(nèi)容包括兩部分，其一是對(duì)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)，包括構(gòu)型分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的學(xué)習(xí)；其二是針對(duì)具體任務(wù)，利用所學(xué)機(jī)構(gòu)學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案。前者稱為分析，后者稱為型綜合，《機(jī)械原理》學(xué)習(xí)的最終目的，就是要達(dá)到型綜合的高度，《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)正是鍛煉綜合能力的實(shí)踐教學(xué)。

　　遺憾的是，傳統(tǒng)的《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)，體現(xiàn)不出OBE所要求的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的能力，復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)更無(wú)從談起，因此，改革勢(shì)在必行。

　　基于OBE教學(xué)理念的課程設(shè)計(jì)改革使設(shè)計(jì)題目多樣化，調(diào)動(dòng)學(xué)生設(shè)計(jì)的積極性而不限制其思維，并且課程設(shè)計(jì)只提出最終要求而不限制方法，為了讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，題目不宜太深太復(fù)雜，其原則為：題目具有綜合性，以運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)為主；題目要覆蓋《機(jī)械原理》課程的主要內(nèi)容；題目應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，是學(xué)生在日常生活、生產(chǎn)實(shí)踐中所熟悉的；題目的設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)包括兩到三種基本機(jī)構(gòu)，也允許選用其他常用機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)；題目要有一定的靈活性和創(chuàng)新性，有利于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。

　　在設(shè)計(jì)題目確定后，需對(duì)已選題目提出三種運(yùn)動(dòng)方案，并經(jīng)反復(fù)論證，確定一種最佳運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。這種自由選題的模式可大大提高同學(xué)的興趣。設(shè)計(jì)方案由學(xué)生獨(dú)立提出，經(jīng)獨(dú)立地分析、比較后確定最佳方案，以發(fā)揮其主觀性、創(chuàng)造力，使學(xué)生受到一次真實(shí)的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，進(jìn)而提升其機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。

　　此外，改革后的課程設(shè)計(jì)，學(xué)生們可以自由組合，每個(gè)小組自由選擇設(shè)計(jì)題目，小組成員分工協(xié)作，共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)。從選題、論證、設(shè)計(jì)到最后提交設(shè)計(jì)成果，共同討論、研究，各自發(fā)揮自己的長(zhǎng)處，不僅培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，也使他們體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作的作用。這也符合OBE培養(yǎng)大綱中工程畢業(yè)生個(gè)人能力和人際團(tuán)隊(duì)能力培養(yǎng)的要求。

　　二、工程基礎(chǔ)理論知識(shí)應(yīng)用能力

　　傳統(tǒng)的《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)中，方案確定之后，其相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)也隨之給定，每個(gè)學(xué)生需要做的就是繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，利用圖解法和解析法對(duì)所選機(jī)構(gòu)的位移、速度、加速度及力進(jìn)行分析，并繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖和作誤差分析，最后編寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，這樣的設(shè)計(jì)僅能算一次作業(yè)，效果并不理想。盡管學(xué)生都能按部就班地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，但卻調(diào)動(dòng)不了學(xué)生的設(shè)計(jì)興趣，對(duì)工程基礎(chǔ)理論知識(shí)的應(yīng)用缺乏深刻理解，談不上對(duì)學(xué)生的畢業(yè)能力的培養(yǎng)。

　　基于OBE教學(xué)理念的課程設(shè)計(jì)改革使設(shè)計(jì)題目多樣化，只提出最終要求而不限制方法，學(xué)生可以充分地利用所學(xué)的理論知識(shí)去解決實(shí)際的問(wèn)題�？紤]到《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)時(shí)間較短，教師在《機(jī)械原理》課程教學(xué)中，需提前做出安排，如現(xiàn)代工具的使用、軟件的學(xué)習(xí)、各種方法的比較、綜合性作業(yè)安排等。

　　任務(wù)的不確定性導(dǎo)致解決方法的多樣性。學(xué)生需要根據(jù)所選擇任務(wù)，基于所學(xué)的機(jī)構(gòu)學(xué)知識(shí)，甚至查閱相關(guān)文獻(xiàn)去設(shè)計(jì)解決方案，當(dāng)多個(gè)設(shè)計(jì)方案確定后，需要比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，必然會(huì)深入了解每個(gè)所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，最終方案確定后，需對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，因有了方案設(shè)計(jì)的深刻理解，設(shè)計(jì)的目的已非常清楚，在相應(yīng)分析時(shí)，對(duì)方法的選擇和掌握自然水到渠成，加深了對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，明確了理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，從而不至感覺(jué)學(xué)無(wú)所用。

　　三、分析和解釋數(shù)據(jù)能力

　　在我國(guó)的工程教育認(rèn)證中，第二條畢業(yè)要求學(xué)生能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論[5]。傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)整個(gè)傳動(dòng)方案為教師所指定，分析方法固定，無(wú)需學(xué)生深入了解，只需按部就班完成畫圖和分析即可，可見，傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)在第二條畢業(yè)能力要求上基本沒(méi)起到培養(yǎng)作用。 改革后的課程設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)任務(wù)到設(shè)計(jì)方案的確定，均需要學(xué)生根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，然后根據(jù)所學(xué)知識(shí)，自己設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案，并需要通過(guò)多方案的比較而得出可行方案。在方案確定后，詳細(xì)設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際任務(wù)確定各參數(shù)，最后對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析。為了更真實(shí)地讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)的意義和正確性，要求學(xué)生對(duì)所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案進(jìn)行全部或者部分的搭接實(shí)驗(yàn)，通過(guò)搭接實(shí)物并測(cè)量參數(shù)，再與理論分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，找出誤差存在原因，從而得出相應(yīng)結(jié)論。

　　四、考核方式的改進(jìn)

　　評(píng)估學(xué)習(xí)產(chǎn)出是OBE教育模式中十分重要的環(huán)節(jié)，如何合理地對(duì)各項(xiàng)能力進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，對(duì)課程的改革及持續(xù)改進(jìn)有非常重要的作用，與課程設(shè)計(jì)所培養(yǎng)能力相對(duì)應(yīng)，《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)成績(jī)分為四部分：選題成績(jī)、平時(shí)成績(jī)、設(shè)計(jì)成績(jī)及答辯成績(jī)。各部分成績(jī)分值及考核依據(jù)如下。

　　選題成績(jī)占總成績(jī)的30%。主要考查設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案能力。每個(gè)團(tuán)隊(duì)均需通過(guò)PPT形式，結(jié)合參考文獻(xiàn)查閱或調(diào)研情況，對(duì)自己團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行說(shuō)明，根據(jù)所定任務(wù)設(shè)計(jì)兩到三種機(jī)械傳動(dòng)方案，每個(gè)方案中必須包含兩至三種典型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且必須包含四桿以上連桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)傳動(dòng)方案是否合理、考慮是否周全、有無(wú)創(chuàng)新點(diǎn)、是否實(shí)用進(jìn)行綜合考核。

　　平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的10%，主要依據(jù)設(shè)計(jì)階段的出勤情況和態(tài)度評(píng)定，這是設(shè)計(jì)正常進(jìn)行的基本保證，也是初步對(duì)畢業(yè)要求9中個(gè)人與團(tuán)隊(duì)能力的培養(yǎng)。

　　設(shè)計(jì)成績(jī)占總成績(jī)的40%，主要評(píng)估工程基礎(chǔ)理論知識(shí)應(yīng)用能力與分析和解釋數(shù)據(jù)能力，根據(jù)所選擇分析方法、數(shù)據(jù)分析的正確性、模型建立、運(yùn)動(dòng)仿真、簡(jiǎn)圖繪制等進(jìn)行評(píng)價(jià)。

　　答辯成績(jī)占總成績(jī)的20%，各組將集中設(shè)計(jì)階段的工作及成果以PPT形式作匯報(bào)，主要介紹組員分工及完成情況，組員自評(píng)分，搭接視頻等，并回答提問(wèn)，據(jù)此評(píng)判答辯成績(jī)。

　　通過(guò)此類考核方式，對(duì)畢業(yè)生的能力9（個(gè)人與團(tuán)隊(duì)）和10（溝通，包括撰寫報(bào)告和陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令）也起到初步培養(yǎng)的效果。

　　此外，上述基于OBE工程教育理念的考核方式對(duì)教師的教學(xué)投入提出很高要求。例如：教師需要投入較多的精力和心血研究繁瑣的教學(xué)目標(biāo)分解和教學(xué)方法選擇，要求其自身具有扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)、較廣博的基礎(chǔ)知識(shí)面、較強(qiáng)的動(dòng)手能力及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。對(duì)設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的各種方案及其特點(diǎn)要有充分認(rèn)識(shí)，能夠正確引導(dǎo)學(xué)生，使他們經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考和分析比較后，可以選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆桨�。這樣才能適應(yīng)當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)改革和發(fā)展的需要，從而有效引導(dǎo)學(xué)生積極思考，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。

　　五、結(jié)束語(yǔ)

　　經(jīng)過(guò)近兩年的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)根據(jù)OBE教學(xué)理念改革后的《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)，為學(xué)生機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、工程基礎(chǔ)理論知識(shí)應(yīng)用能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及團(tuán)隊(duì)合作和工程實(shí)踐能力的鍛煉和提高提供了很好的平臺(tái)，并確實(shí)取得了較好的效果。然而，OBE工程教學(xué)模式是一個(gè)系統(tǒng)的工程，無(wú)論是在設(shè)計(jì)內(nèi)容，還是在設(shè)計(jì)方法和評(píng)估方式上，還有很多需要完善之處，需要進(jìn)一步的改革和探索，持續(xù)改進(jìn)，以更好地培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的畢業(yè)能力，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)與國(guó)際接軌的中國(guó)工程師的目標(biāo)。

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