王娜,1981年4月生,毕业于沈阳工业大学机械设计及理论专业,硕士,教授,中共党员,校骨干教师,校优秀教师,现任机械工程学院副院长,研究方向为机械优化设计、新能源装备优化与仿真等,主持国家级、省部级教科研项目10余项,发表教科研论文20余篇,主编出版教材8部,指导学生参加国家级、省级学科竞赛及创新创业训练项目获得20余个奖项,获沈阳市师德先进个人、校优秀共产党员、校优秀教师等称号,辽宁省一流示范课程负责人,辽宁省装备制造产业校企联盟理事。于2023年10月参加ISW培训并获得上海交通大学颁发的培训合格证书。
一、创新型课程概况
机械原理是机械类专业一门重要的专业核心课。课程主要内容包括平面机构的结构分析、平面机构的运动分析、平面机构的力分析、机械的效率和自锁、机械的平衡、机械的运转及其速度波动的调节、平面连杆机构及其设计、凸轮机构及其设计、齿轮机构及其设计、齿轮系及其设计和其它常用机构与组合机构设计。通过本课程的学习,学生能够掌握机械的基本理论和常用机构的设计方法,能够运用机械的基本理论和常用机构的设计方法分析和解决工程问题,并具有常用机构的创新设计能力。学生学习本课程可为后续专业基础课程、专业课程的学习奠定理论基础,具备随科学技术进步不断发展自身的能力。
二、创新型课程改革的背景
机械原理是机械设计制造及其自动化专业的核心课程,本专业也是辽宁省本科一流示范专业,由校级机械设计基础课程教学团队主讲,选用高等教育出版社出版的机械原理教材。2020年起本课程开展线上线下混合教学模式,从以教师为中心转变为以学生为中心,经过2年多的改革与实践,教学效果显著。
本课程基于OBE成果导向教育理念,以强化学生的工程设计与分析能力为目标,知识体系分为:
平面机构组成原理与分析、机械系统动力学分析、常用机构设计以及机械系统方案设计四大模块。
三、创新型课程改革的思路
课程目标基于OBE教育理念,按照成果导向反向进行设计,根据专业的培养定位和毕业要求指标点确定课程教学目标,通过过程管理、课程实施、项目设计、考核评价等,支撑专业培养目标的达成。
课程目标分解为:知识目标、能力目标、素质目标和情感目标。通过学习,学生能够掌握机械运动和力分析的基本理论,和常用机构的设计方法,具备工程问题分析、解决、校核能力,并具有常用机构的创新设计能力,具备良好的团队合作和与人沟通的职业能力和社会能力,具备持续发展和终身学习的能力,具备安全生产、精益生产的意识。课程融入古代典型机械分析,加深学生感性认识,陶冶情操,古为今用,培养学生创新意识、强化民族自尊心和自信心,坚定服务国家新工科建设的价值观,助力民族复兴。
四、创新型课程改革具体实施举措
1、教学模式
(1)线上教学与线下教学相融合:基于多种线上教学资源和教学平台安排总学时的30%(12学时)教学时间,组织学生线上自主学习、讨论、评价等活动,与线下面授有机结合,开展翻转课堂、混合式教学。
(2) MOOC平台与SPOC平台相融合:借助中国大学MOOC网的优质教学资源,并在超星网络教学平台自建线上课程,有针对性的发布教学任务,提供讲解微视频,开展讨论、评价等活动。
(3)古代机械装置与现在工程机械相融合:引入古代机械的具体案例,对应现代机械原理中的机构、解决的技术问题及成效等方面,着重讲解古代机械的设计思想、以及如何运用这些机构解决实际工程问题。
(4)课内学习与学科竞赛相融合:引入了学科竞赛中与机构设计相关的命题作为教学内容和设计作业,培养学生的创新意识,激发学生参与课外科技活动的兴趣,综合训练学生解决实际问题与创新设计的能力。
2、教学实施过程
教学通过线上平台和线下平台开展
(1)课前学习——学生在中国大学MOOC网和超星网络教学平台自主预习。布置课前学习任务,学生通过文档资料、课件和微课等资源自主学习,课前完成预习作业。
(2)课堂学习——以课堂教学形式助力翻转。教师通过课前线上学习的情况、组织和指导学生进行课堂讨论、开展随堂测试、案例研究式学习、最后进行总结和评估。
(3)课后学习——学生借助线上教学平台进行拓展提升。在课后学习中,主要以典型工程计算问题和开放式的设计大作业为主,要求学生查阅相关文献,团队协作完成。
课程教学以“问题导入→内容探究→交流讨论→教学归纳→总结反思”为框架,完善课堂教学内容的设计,突出“教—学—用” 一体化培养理念。
3、成绩评定
课程最终考核成绩由课前学习、课堂学习、课后学习成绩和综合考核成绩组成,加大了过程学习比重,全方位关注学生的学习投入,包括观看视频时长,完成预习任务、讨论区交流、课堂参与程度、随堂测验、课后作业完成情况等,最终与期末考试成绩合成,全面客观的考核学生的学习效果。
五、创新型课程改革成效
本课程教学内容上“以机构设计为主、重点分析常用机构设计的一般规律和方法”,通过引入古今中外典型机械装置作为案例,将机械学科竞赛选题与基本知识、基本理论和基本方法有机地融合,着重培养学生创新思维和工程实践能力。
教学实施借助中国大学MOOC网的优质教学资源,和超星网络教学平台自建SPOC线上课堂,组织多种线上活动,与线下教学有机结合,开展翻转课堂、混合式教学,将课程教学活动与教学内容两个维度与课前、课中、课后三个环节有机结合,有效掌控微观、中观、宏观的教学层面,经实践,教学效果显著。
六、创新型课程改革教学反思
通过近几年课程建设和教学改革,突出以学生为中心,以问题为导向引入教学内容,学生的综合设计能力、创新能力、解决问题能力和团队协作等方面均有所有提升。近三年学生参加全国机械创新设计竞赛,获得省级一等奖3项,二等奖1项,三等奖4项,优秀奖5项,国家级二等奖1项。学生参加在2021年辽宁省大学生工程训练竞赛获得一等奖2项,二等奖2项,三等奖12项。