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[摘 要] 根据《教育部关于一流本科课程建设的实施意见 》分析和研究了目前机械创新设计课程教学中存在的问题，确定了以金课标准为导向的、突出创新能力培养的课程改革方向。以机械创新设计课程为例，论述了三方面的改革措施，即制订支撑毕业要求的课程目标;以PBL教学模式改革教学设计;注重过程考核的考核改革。以目前在该门课程上已经进行的研究和探索经验为建设一流课程提供一定的借鉴。
[关 键 词] 一流课程;课程改革;高阶;挑战度;项目式教学
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2020）45-0022-02
要贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神，落实新时代全国高等学校本科教育工作会议要求，必须深化教育教学改革，而课程作为人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量，课程改革是关键，是推进教学改革的落脚点。教育部近期出台了《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》（教高〔2019〕8号）更是将课程改革推到风口浪尖，课程改革成为每个任课教师的必修课。
近期课程改革的热点是如何实现从水课到金课的转变，本文以机械创新设计课程为例，阐述改革的思考与实践以供其他课程改革参考。
一、机械创新设计课程的基本情况
機械创新设计是现代机械设计学、哲学、认识科学、思维科学、发明创造学交叉形成的一门关于探讨机械设计创新原理及方法的创新设计学，是创新教育在机械设计课程中的具体实践。所以这门课程的教学目标可以简要地概括为让学生学到一些常用的机械创新设计技法，同时培养创新精神。
现在执行的机械设计制造及其自动专业人才培养方案中机械创新设计是专业选修课，计划在第6学期开设，共计32学时。前序课程是机械设计、机械加工技术;后续课程是毕业设计。
二、存在的问题
机械创新设计课程通常存在课程目标定位过低、教学内容陈旧、师生教学不够用心的问题，对学生创新能力培养不到位的情况。机械创新设计课程教学中存在的主要问题可以归纳为以下三方面。
（一）课程目标定位低阶
课程的教学内容与企业实际应用技术相比较为滞后，学生在课堂中学到的仅是一些基础知识的概念;课程目标强调的是知识的获取，不够重视学生能力的提升，没有针对性地培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维;课程对学生综合素质的提升没有明确要求，没有培养学生深度分析、大胆质疑、勇于创新的精神和能力。
（二）课程的传统教学模式支撑不了高阶课程目标
教学模式要适应教学目标，只有适合的教学模式才能保证相应的课程目标得以实现。传统的知识灌输式课堂讲授教学方法，以教师为教学活动的中心，教学过程中学生没有得到更多的锻炼机会将学到的创新知识应用于解决实际问题，不能培养学生的创新能力。
（三）学生的学习热情难以提升
传统教学方式对学生来说没有挑战性，学生在学习过程中只需要接受信息，闭卷考试方式机械地考查学生对所学知识点的接受程度，整个教学过程没有让学生经过刻苦学习收获能力和素质提高成就感的环节，难以建立对课程学习的浓厚兴趣。
三、课程改革的思路和方案
（一）改革思路
1.建设高阶课程
改革课程目标，坚持知识、能力、素质有机融合;课程内容体现前沿性与时代性，及时将学术研究、科技发展前沿成果引入课程;教学方法突破习惯性认知模式，突出创新性，体现先进性与互动性，大力推进现代信息技术与教学深度融合，积极引导学生进行探究式与个性化学习。
2.增加课程挑战度
学习过程增加研究性、创新性、综合性内容，加大学生学习投入，科学“增负”，让学生体验“跳一跳才能够得着”的学习挑战;改革考核评价方式，增强考核与课程目标的匹配度。
（二）实施方案
1.修订课程目标
为了实现课程的高阶性，首先就要修订一个合理的课程目标。机械创新设计课程要使学生具备下列能力：
（1）能够运用数学、物理和机械设计的基础知识正确表达工程问题，设计机械系统，绘制机械运动简图并进行结构设计（表达能力）。
（2）能够运用机、电、液的相关知识，设计可行的机械系统运动和控制方案（设计能力）。
（3）能够运用工程思维分析和判断机械系统的能耗、效率等工作性能的优劣，并提出合理的改进方案（分析能力）。
（4）能选用和使用典型的机构变异和等效变化方法，能运用创新的思想进行机构的创新改进和创新设计，并能独立撰写申请知识产权保护的相关文档（创新能力）。
课程目标与毕业要求的支撑关系见表1。
上述课程目标的四个子目标都分别对应毕业要求中的具体指标点，这样明确的对应关系使师生在教学活动中能有针对性地、目标明确地开展教学活动，教师组织教学时有依据，学生学习有明确目标，这是课程改革的首要关键点。
2.改进教学设计
教学方法是根据课程目标确定的，二者之间的匹配关系非常重要。只有合适的教学方法才能保证课程目标达成。机械创新设计要让学生具有创新精神和能力，课程的教学方法就不能局限于课堂上教师灌输式的讲授，要明确“以学生为中心”，这一点对教学设计有至关重要的指导意义。从“以学生为中心”出发还是从“以教师为中心”出发将得出两种截然不同的教学设计结果。根据建构主义的基本观点，课程要按以下三点要求进行改进： （1）在学习过程中充分发挥学生的主动性，要能体现出学生的创新精神。
（2）让学生有多种机会在不同的情境下去应用他们所学的知识（将知识“外化”）。
（3）让学生能根据自身行动的反馈信息形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案（实现自我反馈）。
机械创新设计课程的教学设计采用PBL教学模式，全过程由三个复杂程度递进的项目作为学习的驱动线索。教师首先进行教学方法介绍、项目介绍后，给学生提供学习指南和学习方法引导，避免学生完全自学的过程中学习效率低下;课程的驱动项目中最复杂的一个是企业中真实存在的代解决问题，故教师要带学生走访企业，和企业的工程技术人员进行交流，在充分了解项目后，学生开展自主探索和学习;教师在整个教学过程中，需要加强学习进度的管理，主要通过集中方案研讨和评价来管控，借助智慧教室、课程管理软件等方法和手段辅助管理;最后还要注意，为了保证学习的效果，在每个项目结束时，教师要指导学生进行学习反思、自我评价，以促进后续学习效率和质量提升。最近一次教学项目选择实例如表2：
项目三首先要求学生与卷烟厂维修工作组人员交流，找到需要改进的问题。通过交流，学生发现卷烟厂目前生产的卷烟直径较原来变小，企业对FOCKE350包装机的相关零部件进行缩小，但实际运行时，生产效率仅为330包/小时左右，与原设计的400包/小时相差较远，需要进一步改进设计以提升生产效率。学生在现场观察后统计出3处工作过程中故障频率较高的位置，然后针对性地开展探究，通过创新设计找到解决问题的方案。教师在项目开始前提供适当的学习指南和辅导，带学生到烟厂实地参观，与工程技术人员交流，并在学习过程中组织方案讨论和评价，督促进度。学生在学习过程中需要大量地开展调研、实验和分析论证。
3.改革课程考核方式
考核方式要与培养目标相适应，闭卷理论考试由于形式和时间等因素上的限制很难考核出学生在创新设计方面的能力，所以机械创新设计课程的考核不能采用闭卷考试的方式。在教学课程中，学生需在每个项目中实际完成方案论证、创新设计和撰写设计说明书等环节，最后还要进行班级各小组间的课程成果展示，供各组件开展互评和通过教师考核答辩。课程考核的評分就依据平时表现、各项目得分、最终的成果展示、答辩得分和自评、互评分来计算学生最终成绩。
由于课程是居于项目式教学，为了鼓励学生在做项目的过程中积极探究、学习，各部分的得分所占比例明显偏重于过程的得分，以鼓励学生积极进行探究。经过两轮课程教学，学生课程结束后，全部学生都参与完成了一系列的真实工程实践任务，学生都走出课堂，进入专业领域，并有机会与这一领域的专业人员一同工作。一些学生的设计和工作作风被企业肯定，一些成果还申请了专利，一些学生发表了学术论文，一些学生的成果在课程成果展示中获得了师生的高度认可，有的学生还根据自己在工作中所做的探索和研究进一步申报了大学生创新创业计划，参与学生竞赛等。
四、结论与展望
经过几轮实践，不难发现在这种教学设计的课程中学习，学生要投入更多的精力，教师也要付出更多，学生产生的成果在质量和数量上都较前期教学班有明显提高，课程更有质量和内涵，保障了毕业要求的达成，保证了毕业生的培养质量。
但应注意到教师在整个课程的各个环节都需要有严格的进度控制措施和督促学生学习的措施，这一部分工作可以借助开发合适的学习软件来完成;同时如何使团队中每名学生都能获得能力提升的保障措施是一个有待再继续深入研究的问题。此外，从实际操作层面来看，还需进一步完善上课教师的准入制度，不断加强课程标准的建设力度，才能从制度层面保障课程质量。
参考文献：
[1]姜大源.“学习领域”：工作过程导向的课程模式：德国职业教育课程改革的探索与突破[J].职教论坛，2004（8）.
[2]李天箭，丁晓红.创新创业教育在机械设计课程设计环节中的探索实践[J].实验技术与管理，2016，33（4）：22-24.
[3]淮旭国，刘健，贾文军，等.基于创新创业能力培养的机械创新设计与实践课程研究[J].实验技术与管理，2017，34（6）：168-171.
[4]崔立，蒋佳.基于创新人才培养的应用型高校机械设计课程群教学改革[J].高教论坛，2018（5）：41-44.
[5]陈解放.基于中国国情的工学结合人才培养模式实施路径选择[J].中国高教研究，2007（7）：52-54.
[6]孙亚玲.课堂教学有效性标准研究[D].上海：华东师范大学，2004.
[7]王文静.基于情境认知与学习的教学模式研究[D].上海：华东师范大学，2002.
编辑 尹 军
[关 键 词] 一流课程;课程改革;高阶;挑战度;项目式教学
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2020）45-0022-02
要贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神，落实新时代全国高等学校本科教育工作会议要求，必须深化教育教学改革，而课程作为人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量，课程改革是关键，是推进教学改革的落脚点。教育部近期出台了《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》（教高〔2019〕8号）更是将课程改革推到风口浪尖，课程改革成为每个任课教师的必修课。
近期课程改革的热点是如何实现从水课到金课的转变，本文以机械创新设计课程为例，阐述改革的思考与实践以供其他课程改革参考。
一、机械创新设计课程的基本情况
機械创新设计是现代机械设计学、哲学、认识科学、思维科学、发明创造学交叉形成的一门关于探讨机械设计创新原理及方法的创新设计学，是创新教育在机械设计课程中的具体实践。所以这门课程的教学目标可以简要地概括为让学生学到一些常用的机械创新设计技法，同时培养创新精神。
现在执行的机械设计制造及其自动专业人才培养方案中机械创新设计是专业选修课，计划在第6学期开设，共计32学时。前序课程是机械设计、机械加工技术;后续课程是毕业设计。
二、存在的问题
机械创新设计课程通常存在课程目标定位过低、教学内容陈旧、师生教学不够用心的问题，对学生创新能力培养不到位的情况。机械创新设计课程教学中存在的主要问题可以归纳为以下三方面。
（一）课程目标定位低阶
课程的教学内容与企业实际应用技术相比较为滞后，学生在课堂中学到的仅是一些基础知识的概念;课程目标强调的是知识的获取，不够重视学生能力的提升，没有针对性地培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维;课程对学生综合素质的提升没有明确要求，没有培养学生深度分析、大胆质疑、勇于创新的精神和能力。
（二）课程的传统教学模式支撑不了高阶课程目标
教学模式要适应教学目标，只有适合的教学模式才能保证相应的课程目标得以实现。传统的知识灌输式课堂讲授教学方法，以教师为教学活动的中心，教学过程中学生没有得到更多的锻炼机会将学到的创新知识应用于解决实际问题，不能培养学生的创新能力。
（三）学生的学习热情难以提升
传统教学方式对学生来说没有挑战性，学生在学习过程中只需要接受信息，闭卷考试方式机械地考查学生对所学知识点的接受程度，整个教学过程没有让学生经过刻苦学习收获能力和素质提高成就感的环节，难以建立对课程学习的浓厚兴趣。
三、课程改革的思路和方案
（一）改革思路
1.建设高阶课程
改革课程目标，坚持知识、能力、素质有机融合;课程内容体现前沿性与时代性，及时将学术研究、科技发展前沿成果引入课程;教学方法突破习惯性认知模式，突出创新性，体现先进性与互动性，大力推进现代信息技术与教学深度融合，积极引导学生进行探究式与个性化学习。
2.增加课程挑战度
学习过程增加研究性、创新性、综合性内容，加大学生学习投入，科学“增负”，让学生体验“跳一跳才能够得着”的学习挑战;改革考核评价方式，增强考核与课程目标的匹配度。
（二）实施方案
1.修订课程目标
为了实现课程的高阶性，首先就要修订一个合理的课程目标。机械创新设计课程要使学生具备下列能力：
（1）能够运用数学、物理和机械设计的基础知识正确表达工程问题，设计机械系统，绘制机械运动简图并进行结构设计（表达能力）。
（2）能够运用机、电、液的相关知识，设计可行的机械系统运动和控制方案（设计能力）。
（3）能够运用工程思维分析和判断机械系统的能耗、效率等工作性能的优劣，并提出合理的改进方案（分析能力）。
（4）能选用和使用典型的机构变异和等效变化方法，能运用创新的思想进行机构的创新改进和创新设计，并能独立撰写申请知识产权保护的相关文档（创新能力）。
课程目标与毕业要求的支撑关系见表1。
上述课程目标的四个子目标都分别对应毕业要求中的具体指标点，这样明确的对应关系使师生在教学活动中能有针对性地、目标明确地开展教学活动，教师组织教学时有依据，学生学习有明确目标，这是课程改革的首要关键点。
2.改进教学设计
教学方法是根据课程目标确定的，二者之间的匹配关系非常重要。只有合适的教学方法才能保证课程目标达成。机械创新设计要让学生具有创新精神和能力，课程的教学方法就不能局限于课堂上教师灌输式的讲授，要明确“以学生为中心”，这一点对教学设计有至关重要的指导意义。从“以学生为中心”出发还是从“以教师为中心”出发将得出两种截然不同的教学设计结果。根据建构主义的基本观点，课程要按以下三点要求进行改进： （1）在学习过程中充分发挥学生的主动性，要能体现出学生的创新精神。
（2）让学生有多种机会在不同的情境下去应用他们所学的知识（将知识“外化”）。
（3）让学生能根据自身行动的反馈信息形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案（实现自我反馈）。
机械创新设计课程的教学设计采用PBL教学模式，全过程由三个复杂程度递进的项目作为学习的驱动线索。教师首先进行教学方法介绍、项目介绍后，给学生提供学习指南和学习方法引导，避免学生完全自学的过程中学习效率低下;课程的驱动项目中最复杂的一个是企业中真实存在的代解决问题，故教师要带学生走访企业，和企业的工程技术人员进行交流，在充分了解项目后，学生开展自主探索和学习;教师在整个教学过程中，需要加强学习进度的管理，主要通过集中方案研讨和评价来管控，借助智慧教室、课程管理软件等方法和手段辅助管理;最后还要注意，为了保证学习的效果，在每个项目结束时，教师要指导学生进行学习反思、自我评价，以促进后续学习效率和质量提升。最近一次教学项目选择实例如表2：
项目三首先要求学生与卷烟厂维修工作组人员交流，找到需要改进的问题。通过交流，学生发现卷烟厂目前生产的卷烟直径较原来变小，企业对FOCKE350包装机的相关零部件进行缩小，但实际运行时，生产效率仅为330包/小时左右，与原设计的400包/小时相差较远，需要进一步改进设计以提升生产效率。学生在现场观察后统计出3处工作过程中故障频率较高的位置，然后针对性地开展探究，通过创新设计找到解决问题的方案。教师在项目开始前提供适当的学习指南和辅导，带学生到烟厂实地参观，与工程技术人员交流，并在学习过程中组织方案讨论和评价，督促进度。学生在学习过程中需要大量地开展调研、实验和分析论证。
3.改革课程考核方式
考核方式要与培养目标相适应，闭卷理论考试由于形式和时间等因素上的限制很难考核出学生在创新设计方面的能力，所以机械创新设计课程的考核不能采用闭卷考试的方式。在教学课程中，学生需在每个项目中实际完成方案论证、创新设计和撰写设计说明书等环节，最后还要进行班级各小组间的课程成果展示，供各组件开展互评和通过教师考核答辩。课程考核的評分就依据平时表现、各项目得分、最终的成果展示、答辩得分和自评、互评分来计算学生最终成绩。
由于课程是居于项目式教学，为了鼓励学生在做项目的过程中积极探究、学习，各部分的得分所占比例明显偏重于过程的得分，以鼓励学生积极进行探究。经过两轮课程教学，学生课程结束后，全部学生都参与完成了一系列的真实工程实践任务，学生都走出课堂，进入专业领域，并有机会与这一领域的专业人员一同工作。一些学生的设计和工作作风被企业肯定，一些成果还申请了专利，一些学生发表了学术论文，一些学生的成果在课程成果展示中获得了师生的高度认可，有的学生还根据自己在工作中所做的探索和研究进一步申报了大学生创新创业计划，参与学生竞赛等。
四、结论与展望
经过几轮实践，不难发现在这种教学设计的课程中学习，学生要投入更多的精力，教师也要付出更多，学生产生的成果在质量和数量上都较前期教学班有明显提高，课程更有质量和内涵，保障了毕业要求的达成，保证了毕业生的培养质量。
但应注意到教师在整个课程的各个环节都需要有严格的进度控制措施和督促学生学习的措施，这一部分工作可以借助开发合适的学习软件来完成;同时如何使团队中每名学生都能获得能力提升的保障措施是一个有待再继续深入研究的问题。此外，从实际操作层面来看，还需进一步完善上课教师的准入制度，不断加强课程标准的建设力度，才能从制度层面保障课程质量。
参考文献：
[1]姜大源.“学习领域”：工作过程导向的课程模式：德国职业教育课程改革的探索与突破[J].职教论坛，2004（8）.
[2]李天箭，丁晓红.创新创业教育在机械设计课程设计环节中的探索实践[J].实验技术与管理，2016，33（4）：22-24.
[3]淮旭国，刘健，贾文军，等.基于创新创业能力培养的机械创新设计与实践课程研究[J].实验技术与管理，2017，34（6）：168-171.
[4]崔立，蒋佳.基于创新人才培养的应用型高校机械设计课程群教学改革[J].高教论坛，2018（5）：41-44.
[5]陈解放.基于中国国情的工学结合人才培养模式实施路径选择[J].中国高教研究，2007（7）：52-54.
[6]孙亚玲.课堂教学有效性标准研究[D].上海：华东师范大学，2004.
[7]王文静.基于情境认知与学习的教学模式研究[D].上海：华东师范大学，2002.
编辑 尹 军