高职“机械设计基础”在线开放课程建设研究与实践
——以唐山工业职业技术学院为例

孙艳敏，赵红美，陈轶辉

（唐山工业职业技术学院，河北 唐山 063299）

0 引言

在先进装备制造产业背景下，为全面落实“三教”改革，打造高质量专业课程是一项重要任务。“机械设计基础”是高职机械制造与自动化专业一门重要的专业基础课程，也是从事机械行业一线工作人员所必须掌握的一门专业课程，所面向的学生范围广、人数多，应将此门课程建设成为机械专业学生、企业员工和社会学习共享的开放资源。笔者通过深入企业、社区调研，发现企业员工对机械零部件的基础知识和日常维护维修方法需求量大，社会学习者对机械原理部分的知识非常感兴趣。笔者通过智慧职教平台进行了“机械设计基础”相关课程线上开设情况的数据分析，从开设门数、学习者数量、资源结构进行了梳理。付兴娥负责的“机械设计基础”课程内容布局按照传统的章节进行设计，累计线上学习1 594人。李敏负责的“机械设计与应用”课程以机械类典型机器和零部件为教学实施载体，以机械分析设计能力与创新设计能力的培养为设计主线，以情景任务式进行内容布局，累计线上学习1 155人。王春玲负责的“机械设计基础实训”课程通过任务驱动的形式，将“材料力学”中材料各种力学性能的测定方法进行实训；对“机械原理”“机械设计”中各种机构、机械零件结构分析和测量实训以及机械设计课程进行了规整，累计线上学习316人。调查发现，有的课程结构形式虽然与章节式略有不同，但在普适性、创新性上有提升空间。笔者为了使此门课程能够为广大在校生、企业员工和社会爱好者提供普适的学习交流平台，践行基于成果导向的课程建设理念，开展了“基础学习模块+综合实践模块+创新拓展模块”三级进阶式、模块化在线开放课程建设研究[1]。

1 以服务为宗旨，开拓设计思路

测试采用随机整群抽样方法，选取张家口市某高校大一至大三本科生作为调查对象，随机抽取二级学院，向分布在不同学院的所抽班级全体学生发放自制量表130份。回收后，检查所有回收样本的有效性，将被试者基本信息不完整、作答不完整题量超过20%及作答数据不规范的样本剔除。最终得到有效样本数量为121份，有效率为93.1%。研究对象基本情况详见表1。

1.1 以学员认知为主线设计模块

本课程主要面向高职机械专业学生、企业员工、社会学习者等三大类学习者，遵循“由简入难、由单一到综合、由基础到创新、由理论到实践”的设计原则，精心设计课程内容模块，开发一门适合所有学习者“口味”的在线开放课程。面向有一定实践经验的企业员工，更多的是需要补充一些基础知识，因此设计了“基础学习模块”。对于在校的高职机械专业学生，除了需要基础知识学习，还需要进行综合实践锻炼，提高创新能力，因此增设了“综合实践模块、创新拓展模块”。而针对参加机械创新设计大赛的学生，开发了“课赛融合模块”。面向社会学习者和跨专业学习人群，除了针对知识点和技能点设计的微课、视频、动画辅助学习以外，在“创新拓展模块”中增加3D打印作品的“DIY”设计环节，增加学习趣味性。

1.2 以实际设备为载体整合内容

笔者为了能够将抽象的机械原理和机械设计理论知识形象化，突破学习难点，加强不同内容之间的联系，选取合适的实际设备载体将课程内容串联在一起，消除内容“孤岛”；尽量选择常见的、综合性较强的实际设备为载体，但也不是一成不变的，可以随着社会和企业需求不断地更新，比如，在介绍“曲柄摇杆机构”时，可以将载体由以前常用的缝纫机变换为飞机起落架机构。为便于学习、易于接受，笔者将课程内容颗粒化，分解为知识点和技能点，从而形成以实际设备为载体的知识树和技能树，有效地在学习者大脑中形成具有连贯性、具象化的知识结构。

1.3 以加工产品为途径检验效果

及时应用学习的知识和技能，应是每位学习者最大的诉求。本课程采用了以机械产品为主线设计拓展学习内容，要求学习者根据自身掌握知识和技能，在不同课程模块运用三维实体设计或3D打印技术软件进行产品设计、造型或3D打印，从而实现学习知识和技能的成果输出。“基础学习模块”的作品以简单的机械结构组成，主要以惯性筛等日常所见产品为主。“综合实践模块”的作品主要以减速器等综合零部件为主，通过设计最后完成产品的三维造型。“创新拓展模块”的作品，以机械结构创新设计进行产品创新设计、造型及3D打印。“课赛融合模块”的作品，主要是结合历届大学生机械创新设计大赛赛项要求，设计相关作品并进行三维造型、3D打印及精度检验。

1.4 以工匠精神为灵魂贯穿始终

每一个机械产品设计的背后，都饱含者设计者的点滴汗水，追求卓越、精益求精的工作精神始终是每一位为之奋斗的人的座右铭。如何将“工匠精神”基本内涵中的敬业、精益、专注、创新等内容渗入到教学内容的颗粒化资源中[2]，最有效的方法是运用优秀案例导入法融入到微课里，通过线上学习将“工匠精神”渗透到每一位学习者的内心深处。

2 以规则为遵循，创新课程结构

以产品为主线，以成果为导向，以学有所获为目标，根据不同层次的学习者的认知规律和需求，设计了“基础学习模块+综合实践模块+创新拓展模块”三级进阶式、模块化在线开放课程结构，如图1所示。

图1 三级进阶式、模块化在线开放课程结构

2.1 基础学习模块——认知

此模块主要掌握机械原理、机械设计最根本的知识和技能，属于“入门级”阶段。为了服务志在参加“专接本”考试的学生，此模块在对应知识节点设置“专接本辅导专题版块”，根据考试大纲，进行知识点的精细化梳理，并设置针对性的练习题，为参加专接本考试的学生提供订制化在线学习平台。

此模块主要以认知机械原理和机械零件为主，通过选取典型机械产品为教学载体，将基本的机械原理进行串联教学，让学习者掌握基本原理的应用及设计方法、主要构成部件的选择及设计，为整机的机械结构设计奠定基础。在知识点和技能点呈现方式上，此模块采用了“视频讲解、课件展示、知识链接、动画学习、在线测试、动手实践、互动答疑”等环节，实现了“抽象知识具象化、枯燥学习趣味化”寓教于乐的教学理念，达到学以致用、学用贯通、随时随地学习的目的，适合高职学生的学情，易于学生掌握。

2.2 综合实践模块——应用

此模块主要以减速器等综合部件为设计载体，对机械原理、机械设计进行综合实践的环节，属于“提升级”阶段。此模块包括3个环节：一是分析客户需求，初步确定产品设计方案；二是根据初步确定的设计方向，按照设计步骤和流程进行产品设计，形成设计说明书；三是运用诸如Solidworks任何一款三维软件对产品进行零件造型和产品装配，输出零件图。此模块为了引导学习者能够正确地进行产品设计，提供了多套设计方案、不同类型减速器拆装动画、方案评价标准等资源。

2.3 创新拓展模块——创新

此模块是针对创新能力提升进行实战训练的专属模块，是在基础学习、综合实践的基础上进行的，属于“强化级”阶段。此模块以机械创新设计主线，将历年的全国大学生机械创新设计大赛真题及案例进行在线展示及解析，通过“根据客户需求进行产品创新设计、将产品进行三维造型、运用3D打印技术进行打印输出”3个阶段进行产品创新设计，输出设计成果，通过在线学习培养学习者创新拓展能力。

3 实施多样化教学模式

新时代高职教育更关注质量提升，如何提升课堂教学的有效性是一项重要课题[3]，针对不同类型的学习者，基于“互联网+”设计适切的教学模式，提高教学效果。

本在线开发课程面对在校学习者，以机械产品创新设计为主线，采用“智慧职教MOOC学院+校内教学云平台”线上教学与智慧教室环境下的线下面授相结合，“课前自主预习+ 课中探究学习+ 课后线上复习”的线上线下混合式教学，围绕重点内容，落实“三教”改革，采用案例教学法、任务驱动法等教学方法，通过小组协作、小组讨论展开学习，推动学生自行寻找解决方案，尽力培养学生自主学习、自主设计的意识，用学习成果来评价学习效果，激发课堂活力，提高教学效果。

面向企业员工和社会学习者，依托智慧职教MOOC学院平台，采用线上教学为主，学习者利用自己的业余时间在手机客户端“云课堂—智慧职教”app学习机械设计基础课程资源，在“讨论区”进行线上提问，课程团队教师线上答复，其他学习者可以参与在线讨论互动，形成生生、师生互动学习提高的场面，通过双向互动达成教学效果[4-5]。

4 结论

“机械设计基础”在线开放课程建设充分考虑高职机械类和跨专业学生的课程学习、创新设计以及备考备赛等多方面需求，考虑企业员工和社会学习者不同的学习诉求，注重智能制造产业需求，重视“工匠精神”思政元素的融入，设计了“乐学易学、循序渐进”的“基础学习模块+综合实践模块+创新拓展模块”三级进阶式、模块化课程结构，教学内容的组织注重了基础性、综合性、创新性并重，教学成效体现了产品输出的“成果导向”设计理念，值得实践与推广。