先进设计与制造是制造业发展的重要方向,也是当前机械工程人才培养的重要内容｡随着“中国制造2025”战略的实施,传统制造业向智能制造､高端装备制造转型的趋势更加迫切,对先进设计与制造人才培养提出了更高要求｡作为先进设计与制造的最新发展趋势,智能制造对专业基础扎实､融合度高､创新能力强的高技能人才需求尤为显著｡高校作为培育高质量创新性人才的孵化器,承担着引领我国工业技术与科技发展方向的重要责任｡学生对机械产品的创新设计能力是衡量能否实施万众创新的核心要素,也是制约创新创业的关键瓶颈之一｡

然而,相关教学多以单门课程教学为主,知识领域较为狭窄,不利于学生形成全局性的视角,并且缺乏解决工程实际问题的实践能力｡此外,传统的课堂教学存在教学内容单一死板､教学方式枯燥乏味等问题,缺乏新颖性和实践性,不能激发学生的学习兴趣和自主学习能力,已经无法满足现代学生全方面能力培养要求｡具体体现在以下5个方面｡

课程间教学内容重复,教学效率低｡传统数字化设计课程均为独立课程,不同课程间缺乏联系,且由于授课教师不同,课程间存在教学内容重复的情况｡不仅占用有限学时,致使教学效率低下,也会导致课程教学的重点不够突出,难以将教学内容进行集成化处理,实现学生数字化知识的实践应用转化｡

传统课程群内部课程设计架构缺乏层次性｡实践课程与专业课程､通识课程､基础课程等在时间安排上存在事实上的割裂,且课程安排缺乏层级性,易造成学生在各年级､各学段的基础知识学习与实践应用上沟通不畅,使得课程群的组建出现断层现象｡线上课程缺少师生间､生生间的交流互动｡

线上教学过程存在“一对多”的口头互动往往无法得到及时回应的问题,更难以实现学生之间以小组为单位的面对面交流,同时,由于没有教师的现场监督和同伴竞争,学生容易产生懈怠散漫的想法,难以保持学习主动性与专注程度｡

线上课程资源有限,教学效果欠佳｡线上课程往往只是简单的视频录制,没有丰富的拓展资源,且课程系统缺乏后期的维护与内容更新,现有课件､视频等资源很难满足当下教学要求｡同时,如互换性原理与技术测量､机械制造技术基础等理论知识与生产实践紧密联系的课程,单纯凭借老师讲授与课件展示很难让学生真正理解相关知识体系｡

考核和评价体系不完善｡传统的考核和评价方式主要以试卷和报告为主,无法全面反映学生的实践能力和创新能力,考核和评价标准缺乏科学性和可操作性,无法真正客观评价学生的综合能力,缺乏深层次､多元化的多级评价指标｡由于是数字化线上教学,无法实时追踪学生的学习情况和学习效果,缺乏及时的动态反馈｡

一、新形态教学资源内涵建设

(一)传统教学资源的使用遭遇瓶颈

传统纸质版教材和相关PPT等教学资源几经修订完善已经成为经典,是目前教师备课及课堂教学､学生课上听讲及课后自学所使用的主要参考资源｡然而随着信息技术的不断发展和制造技术的日益革新,传统教学资源所承载的内容和表现形式不足以满足目前高校教学的需求｡例如,用一个动画视频可以阐述到位的知识点,采用传统教学资源可能需要大量的文字和图片论述,导致教师授课和学生自学的浸入感不佳｡特别是教学过程所需要的视频､音频､动画和虚拟实验等新形态资源,更是传统教学资源无法呈现的,这些新形式教学资源的缺失会影响教与学效果｡及时了解前沿方向､拓宽创新思维产生了一定的局限性｡

(二)以多媒体和信息技术为代表的新技术快速发展为新形态教学资源建设提供解决方案

在教育部发布的《教育信息化2.0行动计划》中提出要实现从专用资源向大资源转变;从提升学生信息技术应用能力向提升信息技术素养转变;从应用融合发展向创新融合发展转变｡这对教育信息化中的数字教育资源的开发和服务提出了更高要求,与网络教学模式相配合的新形态教学资源也在信息化背景下有所发展,建设丰富的多样化新形态教学资源成为了题中之意｡

(三)新形态教学资源的定位与内涵

新形态教学资源是一种以数字化教材和教案为核心,以互联网平台为载体,以现代信息技术为手段,将纸质教材和数字化教学资源一体化建设融合,并通过多种终端形式应用的新形态教学资源｡包括新形态立体化教材､新形态教案､数字化工程实践教学案例､多媒体虚拟仿真平台等多样化教学资源｡新形态教学资源就是把传统教学资源的内涵扩展到“内容和形式丰富多样的教学资源”,这成为教学资源体系化融合和应用的手段,其承载的内容丰富和形式多样的教学资源可直接应用于课程教学｡

二、课程群及新形态教学资源建设举措

(一)建设的主要内容

1合理规划课程知识体系结构,打造交叉互融的先进设计制造课程群

根据课程内容特点,融入专业方向和办学特色,合理规划不同课程的教学内容,构建完整的先进设计与制造教学知识体系,打造交叉互融的课程群｡使学生在训练创新思维和创新实践意识的基础上,掌握零部件精度设计､结构设计和制造工艺设计等基础知识,进一步开展机械装备设计的动手实践能力｡

2丰富先进制造企业工程实践案例,构建课程间贯穿式案例库

基于教师与企业合作的相关科研案例,丰富企业工程项目教学案例,构建对象相关性高的贯穿式教学案例库,拓展学生的工程实践视野｡引导学生依据各课程教学目标要求,解构典型企业工程项目案例,培养学生的工程实践能力｡围绕项目案例的总目标,结合不同课程的教学目标,将适用的工程案例融入课程教学中,并从中提取有趣的创新设计或课程设计题目,巩固知识点,理论联系实践｡

3拓展线上教学平台交互渠道,促进师生和生生间交流

建立新形态教学资源平台师生交流渠道,利用网络平台方便快捷的优势,集中收集学生课程内容问题并及时答疑解惑,强化师生知识交互,追踪学习效果｡注重小组教学环节的建设,促进学生间学习交流,采用小组互帮互助制度,组织小组讨论答疑并布置组内作业,在解决复杂工程问题的过程中锻炼学生团队合作能力､促进交流并激发学生学习积极性｡

4建设数字化教学多元课程资源库,构建新形态教学资源体系

优化原有线上课程简单录制模式,建设多元化课程资源库,碎片化教学内容,将知识点单元化融入课件､视频､动画､前沿动态及实时热点内容之中,提升学生的学习兴趣及学习热情｡根据学生特点丰富符合学生学习需求的新形态数字化教学资源,编写新形态数字化教材及讲义,构建课程教学动画库､视频库,开发数字化试题组及评阅系统｡更新数字化教学形式,根据教学内容组织虚拟仿真上机实验,进一步帮助学生理解知识点｡

5持续完善课程教学资源建设,不断优化课程群考核评价体系

课程群考核环节应加强线上平台与线下课程的交叉互融,增设创新实践性教学活动,调整并提升其考核占比,进一步优化课程群考核评价标准,深层次反映学生实践能力及创新能力｡将新形态教学资源融入课程教学之中,实时更新在线资源平台的教学内容并标注知识难点要点,考核线上教学平台课程内容｡归纳并构建课程群“知识索引”信息库,课后积极与学生进行线上知识交互,在线追踪并考核评价学生课程的学习效果｡

(二)先进设计与制造课程群及新形态教学资源建设的具体建设方案

建设多课程融合的教学团队是做好课程群建设的有力支持｡考虑到目前机械就业应用领域的特点,教学团队由来自不同课程背景的专业教师组成,不同课程的教师发挥各自所长,具有相应丰富的教学经验,熟悉教学规律,了解学生特点,能够更好地实施先进设计与制造课程群的建设｡在分析行业需求的基础上,教学团队广泛开展教学研讨,充分结合了不同课程的教学目标､教学内容,在通识教育课程､专业基础课程和综合实践课程等模块中,选择了产品创新设计与实践､互换性原理与技术测量､现代设计方法､机械制造技术基础和机械制造装备设计5门课程,形成融合式课程群架构,梳理清楚了课程关系,充分发挥了课程群优势,实现了从单门课程的建设向课程群的建设转变,循序渐进地提升学生能力｡其中,通识教育课,如产品创新设计与实践,从创新思维和创新意识培养的角度阐述创新思维训练､创新能力培养和产品设计方法的理论知识,从而有效培养学生的创新思维,提升学生的创新实践能力;专业基础课程,如互换性原理与技术测量､机械制造技术基础和现代设计方法,提供了学生在运动设计､结构设计､精度设计方面的知识储备,使学生能够了解和掌握机械制造的基本过程和原理;综合实践课程,如机械制造装备设计课程,在整个学习框架中起到整合和应用的作用,将先前所学课程综合运用,融入教学案例中,帮助学生将前面学到的知识和技能应用到实际的机械制造装备的设计中去｡

有效的教学案例对于学生能力的培养起着重要的作用｡通过专业多渠道汇集项目案例｡一方面,与合作企业加紧沟通合作,通过课程设计､毕业设计､教师横向课题､共同指导大学生创新项目等方式,将企业工程项目引入专业课程建设项目库｡另一方面,结合学院综合实践平台建设,将项目案例形成案例库,融入数字孪生的实践教学示教系统中｡围绕项目案例的总目标,不同课程结合自身的教学目标,选择合适的教学案例融入课程教学中｡教师在教学中注意提醒学生案例间的关系,有利于学生理解简单工程问题在复杂工程问题中的关系｡学生在先修课程中获得的实践经验,能更好地迁移到新案例中,学会将复杂问题拆解为若干简单工程问题,帮助学生更好地解决综合实践环节涉及的复杂问题｡

老师通过企业微信､学习通､中国大学慕课网等平台与学生进行线上答疑解惑,也可依托江南大学智慧教学平台建立讨论区,老师发布讨论主题,然后其他学生进行跟帖回答或者发表自己的观点,讨论区所有的讨论信息都用后台数据库存储,老师和学生可以随时查看｡为了促进学生之间的沟通,可以采用分组教学的方式｡首先老师根据学生的学习情况,将学生分为“掌握较好”“掌握一般”以及“掌握较差”三类,然后进行分组,每一组需包含上述三类学生从而使掌握较好的学生可以帮带掌握较差的学生,学生间形成互帮互助的良好学习氛围｡在合理分配好小组后,老师在线上发布较为复杂的小组设计题目,小组进行分工合作,每个学生根据所分配的任务进行深度学习,透彻理解所承担任务涉及到的每一个知识点的内涵和外延,并开展设计｡然后可以在网络平台上进行组内交流和讨论,充分交换各自的想法,协调好每个组员的设计方案,在交流的过程中,每个组员又学习了其他人所负责的内容,从而掌握了总体内容｡

根据教学方案建立教学资源库,将教学内容碎片化,以知识单元为单位,内容由浅入深,层层递进,将PPT､视频以及例题库等上传构建起网络平台的素材资源库,方便学生在学习的过程中随时查看｡数字化资源内容在每一轮授课之后及时更新维护,老师根据授课中存在的问题,对原有的内容进行修改,也应该增加一些前沿内容,让课程一直满足当下教学要求｡例如,在机械制造装备设计的线上资源随时更新一些国内外机床发展最前沿的动态,让课程紧跟发展潮流｡

针对课内实验的课程,灵活设计线上实验,嵌入一些虚拟实验仪器设备及软件,把一系列软硬件有机结合起来,实现对实验操作和实验结果的计算机模拟,使得线上实验平台达到线下实验的效果｡虚拟演示以动画形式演示实验的主要步骤及内容;实际演示为实际演示实验的操作录像,与虚拟演示相对应;总结思考针对实验提出问题,引发学生思考｡

课程群采用线上线下融合的考核评价方式,线上课程采用异步小规模限制性在线课程模式在中国大学MOOC平台进行讲授,结合线下课程教学安排,在相应的时间节点适时发布小节测试和单元测验,在课程中期和结束等关键节点发布图纸或仿真类创新实践设计大作业,适时记录学生课前观看线上学习视频课件的预习情况,记录学生课程小节测试､单元测验及创新实践设计大作业的完成情况｡采用“积分闯关”模式考核关于课程内容的工程化设计实例开放习题,学习者通过MOOC平台或者微信公众平台提交,依据其完成质量给予积分,积分标准评判能否进入下一阶段学习｡增设先进智能车间虚拟仿真､机械制造图纸设计､上机实验和产品创新设计等创新实践性教学活动,调整并提升创新实践活动的考核占比,进一步优化课程群考核评价标准,深层次反映学生实践能力及创新能力｡

在此基础上,利用新形态教学资源平台辅助课程教学,在中国慕课MOOC､抖音､B站､微课教学､微信公众号和虚拟仿真平台等新形态教学资源定期上传教学视频,实时更新教学内容推文并标注教学重难点,课程中实时进行测验考核教学内容｡此外,归纳构建课程群知识点信息库并分享“知识索引”链接,持续优化完善新形态教学资源体系建设｡整合微信公众号､中国慕课MOOC及电子公告牌(BBS)系统等平台,开展授课者与学习者之间的问答求助､作业提交､作业情况反馈,持续增进学生间的学术交流与互助,在线追踪考核学生课程的学习效果,及时进行考核评价｡使学生在掌握课程知识的基础上进行创新实践探索,培养学生机械设计及制造方面创新能力的同时,提升学生的工程实践能力｡

三、课程群和新形态教学资源建设的实施效果

通过融合多门优质课程,打造先进设计与制造课程群,提供完善并持续更新的新形态教学资源库,建设了5门校级以上一流课程｡开展先进设计与制造课程群的创新型实践,形成了大量创新实践课程视频或指导学生参加相关竞赛,验证了课程创新实践效果｡通过本课程群的建设与实践,对机械类学生知识储备和实践能力有大幅提升,并为国内同类高校提供可借鉴的教学模式与优质精品教学资源｡通过公开发表研究成果,举办小型的教改座谈会或在线交流等形式,分享机械产品先进设计与制造类课程的教学研究成果,促进课程群的持续改进和新形态教学资源持续优化｡本建设成果将为国内相关院校的先进设计与制造类课程的教学提供可具体操作性的教学模式,为新形态教学资源建设提供行之有效的方法｡

四、结束语

本文是江南大学数字化教学改革课题项目阶段性研究总结,本课题研究旨在建设一批先进设计与制造领域的优质数字化课程教学资源,提高团队教师数字化教学设计的能力,并学会在实践中反思,在反思中提高｡通过新形态课程教学资源的教学应用,也可以使学生在学习情感､知识､技能和学习态度､学习能力上得到同步发展,特别是在创新意识和运用知识解决问题综合创新能力方面有明显的成效,积极推进新形态课程教学资源建设将成为提高人才培养质量的重中之重｡

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基金资助:2023年江南大学本科教育教学改革研究项目教学数字化专项“先进设计与制造课程群及新形态教学资源建设”(JG2023016);2021年江苏省高等教育教改研究重点课题“多元协调智能制造创新人才培养模式的探索与实践”(2021JSJG079);2021年江南大学线上线下一流本科课程“互换性原理与技术测量”(YLKC2124);2021年江南大学本科生教育教学改革项目“《机械制造技术基础》课程思政设计及实践”(JG2021035);

文章来源:王全龙,马成龙,缪小进,等.先进设计与制造课程群及新形态教学资源建设与实践[J].高教学刊,2025,11(04):43-46.