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摘要：《机械设计基础》课程在机械类专业的人才培养体系中举足轻重，对培养学生创新思维和实践能力有重要影响。针对《机械设计基础》实验课程中存在的验证性实验主导、教学模式固化、课堂效率不足及评价方式单一等问题，本研究以OBE（成果导向教育）理念为框架，结合双PBL（基于问题与项目的学习）模式，提出实验课程改革方案。通过优化实验教学大纲、引入工程案例驱动、构建信息化教学平台及多元化考核体系，实现学生创新能力与实践能力的协同提升。以期通过该模式有效解决传统实验教学中理论与实践脱节的问题，提高学生的自主探究能力和工程问题解决能力。

关键词：OBE理念；双PBL模式；实验课程改革；创新能力培养

目前，高等教育在传授理论知识基础上对学生进行创新能力培养是至关重要的。培养创新能力就必须培养相应的创新思维，在教师的引导和启发下，能够针对一些特定问题进行自主思考。《机械设计基础》课程是机械类专业的一门专业基础核心课程，其目的在于培养学生在机械设计中的创造能力，使其具备识别、分析和解决复杂工程问题的能力。而实验是对自身认知进行检验的过程，从教育学的观点出发，科学地组织和设计实验课程，既可以实现理论与实践的互补，又可以促进学生的思考和实践的发展。因此，在《机械设计基础》课程中，应重视学生的实验操作环节，并通过实验进行理论和实践相结合的方法教学，在实践教学过程中，学生对现代测试理论、方法、手段及技巧有较深入的了解，并不断提升学生的创新精神。传统的《机械设计基础》实验课程教学模式只注重对理论知识的运用，而忽视对学生实践能力和创新能力的培养。而OBE理念注重“以学生为中心，成果为导向”的教育模式，双PBL模式强调基于问题导入的学习模式和项目式教学模式的有机结合。因此，在 OBE 理念和双PBL模式的指导下，对《机械设计基础》实验课程进行改革以提高课程教学质量和培养学生自主创新能力则显得尤为迫切和必要。

OBE理念和双PBL模式的概念

OBE教学理念称为结果导向教育理念，其强调“以学生为中心，成果为导向”的教育模式，要求教学活动实现由“内容为本”向“学生为本”的根本转变，教育活动由“教师中心”向“学生中心”转移。该理念关注学生最后所取得的学习成果，因此要求课程教学目标要更明确，教学内容更现实，教学方法更系统，考核方式更灵活。OBE 作为一种普实的教育理念，已在高等教育课程教学设计、体系建设、人才培养等方面取得了显著成效。

双PBL模式强调基于问题导入的学习模式和项目式教学模式的有机结合，要求教学过程中以工程项目问题为核心规划学习内容，让学生围绕某一复杂的、多场景的、基于实际问题的项目进行问题的提出、讨论和学习的过程，进而培养其自主学习和应用专业知识解决实际问题的能力。双PBL的核心是以项目问题为中心，以项目实施为主体，教师则是过程引导者和结果评估者。

将OBE理念和双PBL模式进行有机结合，将有望提高学生学习的目标性与主动性及应用专业知识解决实际问题的能力。将OBE理念和双PBL模式融合运用到《机械设计基础》的实验课程中进行教学设计和实践，能够为该课程的混合式教学创新提供一些方法和经验。

二、OBE 理念和双PBL模式在《机械设计基础》实验课程改革中的价值

（一）增强解决问题的能力

在《机械设计基础》实验课程中引入 OBE 理念和双PBL模式，可以促使教师围绕具体的学习成果设计教学活动，如通过案例分析、项目驱动等方式，让学生在真实或模拟的工作场景中应用所学知识解决实际问题，这不仅有助于加深学生对专业知识的理解，还能够锻炼他们的批判性思维能力和创新能力。同时，OBE 理念还鼓励采用多元化评估方式，如同伴评价、自我评价等，双PBL模式注重过程引导和结果评估，这些评估手段能够更加全面地反映学生的学习成果，帮助教师及时调整教学策略，进一步强化学生的问题解决能力。

（二）促进课程内容的更新

在快速变化的技术环境中，机械领域的知识体系不断拓展，先进制造技术、新材料发展层出不穷，这要求高校课程内容与时俱进，以保持教育的相关性和前瞻性，通过明确学习成果并以此为导向重新审视和调整课程内容，可以确保教学材料始终聚焦于行业前沿和发展趋势。同时，OBE 强调学生中心，鼓励跨学科知识的整合，双PBL模式注重项目式培养方式，这意味着课程内容应当跨越传统界限，融入智能制造、人工智能等相关领域的最新研究成果，通过这种方式，学生不仅能获得最新的专业知识，还能学会如何将不同领域的知识融合应用于解决复杂工程问题。

（三）提升课程的教学质量

在《机械设计基础》实验课程中融入 OBE 理念和双PBL模式，能够显著提升课程的教学质量。一方面，根据OBE教育理念可优化每个实验的教学目标，将教学目标的设计和学生实践能力培养紧密结合，充分发挥学生的主观能动性，使学生能够熟练运用理论知识。另一方面，在实验教学模式中融入双PBL，以项目式教学为引导，将每个实验引入不同的实际工程案例，培养学生自主解决实际工程问题的能力，教师在整个项目教学中起到教学引导和结果评估的作用。通过以上方式可有效提升实验课堂的教学质量。

三、《机械设计基础》实验课程教学存在的问题

大部分院校的《机械设计基础》实验课程包含有机构参观与机构运动简图绘制、渐开线齿轮范成实验、机构组合与创新、减速器拆装等四个实验。该课程实验需要具备对机械结构的三维空间分析能力，且需掌握运动学、动力学的相关计算。且通常在教学过程中容易忽视个人的体验和个人的主观能动性，导致很多学生能够简单认识机构相关特性，但在调整相关参数设计具体问题时容易出现手足无措的情况，这就造成了理论和实践之间的严重脱节。根据以往的实验教学，实验课程在教学过程中主要存在一下四个痛点问题亟待解决。

（一）实验教学大纲内容滞后

随着信息技术的发展，高校对人才的培养模式逐步调整。而各专业的人才培养大纲也逐步优化，这就需要课程教学大纲紧跟时代发展，融入更多对人才创新能力的要求。目前《机械设计基础》的实验内容都是以验证型的实验为主，主要强调将课堂中的某些理论知识在实验中进行验证，并没有针对理论知识进行应用，缺乏综合型、设计型的实验内容，从而无法提升学生的自主探究学习能力。目前学生所接触的实验内容较为陈旧，无法及时了解行业发展现状，且无法有效的培养学生的综合创新能力。

（二）实验课程授课方式固化

《机械设计基础》的实验课程内容和授课方式已多年没有优化，随着学生对科技产品运用能力的提升，学情也在逐步发生变化，已有的实验内容并没有根据实际学情发生调整，使整体授课内容和授课方式出现明显落后的现象。目前教师在授课过程中仍依赖于传统的讲授授课方式，此种授课方式对于激发学生的学习兴趣和培养学生的自主创新能力存在明显缺陷。同时在《机械设计基础》实验课程中主要借助于传统的零件柜、齿轮范成仪、减速器模型等装置，对新型的现代教育技术应用不足，需加强在线学习平台、网络教学资源等和现实教学模式的融合式教学。

（三）实验时间分配不合理

《机械设计基础》课程作为机械专业的基础专业课，普通类院校的工科专业（车辆与交通、电气工程等）大多都开设此门课程，但是实验室是面向全校师生在建设的，所以对实验室的使用时间就需要进行内部协调。针对此种状况容易出现理论知识讲授完几周后再进行实验课程学习，且教师普遍侧重于对理论知识的讲授，涉及到的实验应用背景理解不透彻，容易出现实践和理论相脱节的现象。同时现有实验课程内容课堂时间呈现出明显不够用现象，渐开线齿轮范成实验用时最多，在只做一组实验数据的基础上，具体包含有教师讲解、学生计算变位齿轮参数、制作轮坯、用范成法画齿轮等内容，其整体需要时间在2个半小时左右，但课程安排仅为90分钟，其他实验课堂时间也显得仓促，从而使得实验效果得不到保障，影响对学生动手能力和工程实践能力的培养。

（四）实验评价方式较为单一

目前《机械设计基础》的实验成绩都是以实验结果为主导，这就限制了学生的自主设计能力，从而影响学生学习积极性。实验结果的对错虽然在一定程度上可以体现对理论知识的运用，但并不能成为唯一的评价指标。一方面，忽视了实验过程中的评价，比如学生课堂参与程度、团队合作能力等，不能够及时了解学生对实验的掌握程度，也无法获得及时的实验进度反馈信息。另一方面，在评价方式上不完善，应当加强同伴评价、项目评估等方式，规避掉单一的评价方式，限制学生自主学习和合作学习的能力培养。

四、OBE 理念和双PBL模式融合下《机械设计基础》实验课程改革策略

针对目前《机械设计基础》的实验课程所表现出的弊端，本项目决定从以下内容进行具体研究。

（一）优化实验内容的教学大纲

教学大纲滞后的本质是教育对学情变化响应能力不足的表现，需要建立弹性大纲长期响应机制不断对教学大纲进行优化。目前使用的《机械设计基础》实验的教学大纲对学生的课程要求有较强的局限性。而本课程的四个实验性质以验证型实验为主，对学生的创新能力培养并不重视，且学生的工程实践能力培养效果并不能得到保证。鉴于目前的现状，需要对《机械设计基础》的实验教学大纲进行优化。针对OBE结果导向教育理念设置每个实验的教学目标，将教学目标的设计和学生实践能力培养紧密结合，充分发挥学生的主观能动性，使学生能够熟练运用理论知识。

在OBE理念下确定课程的教学大纲，不仅要求教师要时刻关注机械领域的知识及时更新前沿技术，同时深入剖析行业需求，着重对行业所需的学生能力和关键技能进行重点培养，从而能为本课程制订合适的教学大纲提供指导。目前机构参观与机构运动简图绘制、渐开线齿轮范成实验、机构组合与创新、减速器拆装等4个实验对学生着重培养的能力是不相同的。机构参观与机构简图绘制方面应设置成开放性实验，课堂时间通过陈列柜等给学生引入基本结构知识，最后的绘制机构运动简图可设置为机构运动示意图，通过网络上优质资源来强化学生的学习思维。渐开线齿轮范成实验可设计成对比实验，仍需借助齿轮范成仪完成，但需加强学生对数据的自主设计。机构组合创新可设置成开放性实验，在实验室不具备实验的条件下通过三维软件设计来使学生掌握创新设计的基本思维。减速器拆装实验对线下拆装模型是必备的，但是仍需加强学生对不同机构的了解，可辅助一些网络教学资源实现。

（二）引入双PBL法对教学模式优化

教学方式应该在传统的讲授讲学基础上进行改进，引入双PBL教学模式。将每个实验引入不同的实际工程案例，以项目式教学模式来培养学生自主解决实际工程问题的能力，教师在整个项目教学中起到教学引导和结果评估的作用。这种教学模式可以提升学生的自主参与程度，激发学生对项目式教学的兴趣，培养学生在机械方面的创新思维。双PBL模式强调在实验过程中融入紧密结合时代发展的项目案例，因此在实验课程中需要引入结合实际的创新案例。比如机构参观与机构运动简图绘制实验，学生在对基本操作和实验流程掌握后，可引入项目式案例（如机器狗等），在组内对其讨论并绘制出其机构简图；机构组合和创新的实验同样也可引入项目式案例，使学生通过三维软件来设计出新机构。教师在过程中充分尊重学生的意愿，只起到引导学生探究的作用。通过这种教学模式的转变，可以提高学生的创新思维和综合运用机械知识的能力。

（三）利用信息技术改进教学方式

针对传统的教学方式所表现出课时不够用、课堂效果没办法得到保障的现状，特引入信息技术手段进行改进。具体表现在两方面：1、利用学习通软件提前发布预习任务以及实验基本操作视频，并进行线上监督。使学生熟悉实验设备和操作流程，为学生实验课堂的工程案例目标预留时间。教师可以提前在学习通上发布录制好的仪器使用流程，学生将实验课程的基础知识学习过程留在课下，并且能充分利用丰富的网络教学资源，丰富了教学手段，提升了课堂的教学效果。2、搭建H5计算程序，将课堂上用到的参数公式提前进行编辑，节省实验课堂的计算时间。以往在渐开线齿轮范成实验中，对变位齿轮参数的理解和计算要占用一部分课堂时间，通过搭建计算程序，学生在理解公式基础上可快速计算出变位齿轮参数。

通过以上方法的使用，将实验的基础能力培养转移到课下，为实现实验课程目标打下良好基础。

（四）搭建注重学习过程的考核评价体系

目前的实验考核主要以实验的数据结果作为评价指标，在该过程中应该适当降低实验数据的评价指标，同时注重考察学生的查阅资料、调研分析、方案设计、动手实现等方面的能力。通过考核方式的调整，可以提升学生的创新意识和创新能力，培养学生的解决实践问题能力。在《机械设计基础》实验课程中构建一套全过程、多元化的评价体系，就要包含学生的线上预习、实验操作及课后项目评估成绩。教师首先制订好每种评价方式的具体权重和标准，过程化管理各种评价指标。比如课前线上预习，可通过线上软件的学习进度及线上小测评做为评价指标；实验操作可以融入组内同伴评价以及项目进展情况做为评价指标；课后项目完成情况则需要根据学生所拓展的项目式进展进行评价。这种过程式评价方式可以加强学生对项目式实验教学的理解程度，同样也有利于培养学生利用专业基础知识进行创新设计的思维能力。

五、结语

为了使《机械设计基础》课程效果达到机械专业人才培养方案中的指标点，对其实验课程进行深入改革，改革内容主要体现在：教学目标、教学模式、教学方式以及评价指标四部分。通过引入OBE教学理念对教学大纲进行优化，借助于双PBL模式引入项目式教学案例，加强线上及信息技术教学方式的融入，丰富教学评价指标。通过一系列的措施方法，提升学生对理论课程的理解，培养其利用专业知识进行创新设计的思维。在教学过程中同时引入OBE教学理念和双PBL教学模式能够深化教师进行课程改革的宗旨，对教学方法和评价方式不断创新，为培养出更多具备机械思维创新能力的应用型人才贡献力量。

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注：本文系河南省民办教育协会2024年立项课题“基于OBE理念与双PBL模式的《机械设计基础》实验教学改革探索”（项目编号：HNMXL20242140）；郑州科技学院2024年校级教改青年项目“基于OBE理念与双PBL模式的《机械设计基础》实验教学改革探索”（项目编号：2024JGQN02）；郑州科技学院2024年校级教改重点项目“审核评估视域下虚拟现实相融合的机械基础类课程实验教学改革”（项目编号：2024JGZD05）研究成果。