新工科背景下机械工程教育改革亟需进一步创新课程知识体系、教学手段与方式。以重庆大学机械设计课程为例，开展基于Boppps教学模式的课程教学创新设计，深度融合成果导向教育（OBE）与对分课堂（PAD Class）理念。通过问卷调查以及学生评教结果显示，教学模式可以显著提升学生学习效率和效果，为工程教育课程教学创新设计提供借鉴和参考。

一、传统的教学方法与问题

中国大学20世纪50年代开始采用苏联模式，建成了机械、电气、材料、自动化等主要工科专业门类齐全的体系，是在较窄范围的专业领域内进行人才培养，符合我国当时国防和经济建设的需求。20世纪90年代，为适应时代发展需要，进行了厚基础、宽口径的工程人才培养模式改革，培养人才的大工程视野得到一定程度的提升。进入21世纪以来，全球科技创新空前密集活跃，对人才知识、能力、素质需求变得更为苛刻，作为机械工程专业核心课程的机械设计，其问题也逐渐暴露，具体表现在：

1.教学内容陈旧

传统机械设计课程教材内容陈旧、更新慢，对新产业发展带来的新技术和新知识更新滞后，高阶性、挑战度、创新性不够，严重影响教育的有效性。在新工科背景之下，应适当融入创新思维、创新技法和现代设计方法，要求任课教师必须站在工程前沿，及时引入学科前沿知识。

2.创新培养教学模式不足

虽然通过MOOC/SPOC信息化教学手段结合翻转课堂，课堂教学效率得到进一步提升，但教学实践依然可能陷入由“课堂灌输”向“视频灌输”的误区。教学重知识传授、轻能力和素质发展，学生参与、互动和反馈不充分。传统课堂教学一味空泛地谈论创新，无法给出具体实践指导，学生不清楚该在哪些方向创新以及如何创新。

3.课程贯通欠缺

机械设计课程体系结构内容关联性不够紧密，前后所修课程间缺乏清晰的衔接，造成学生知识架构不清晰。譬如，学生在学习“机械设计”课程时，会发现某些基本概念，比如应力、强度、应变、瞬心等，在前导课程如“材料力学”“理论力学”中都有涉及，却无法将其有机结合，造成学生知识点零散不成体系。需要对课程之间的衔接和关联进行全面梳理，理清知识脉落，使知识结构明晰化。

二、基于BOPPPS模型的混合式教学设计

针对“机械设计”课程教学过程中存在的问题，重庆大学机械设计课程组运用BOPPS教学模型改进课程教学设计，深度融合成果导向教育（OBE）与对分课堂（PAD Class）理念。以前沿工程案例导入提升课程高阶性、创新性、挑战度；以BOPPPS和对分课堂实践提升学生参与度、积极性，形成创新培养教学模式；通过BOPPS模型前测、后测、总结理清知识点，贯通课程知识体系。基于OBE教育理念，以课堂目标达成为中心，组织、实施和评价教学活动关键环节，充分调动学生学习积极性和创造性，见图1。

1.导入（Brige-in）通过导入环节让学生快速了解课堂主题，激发学习兴趣。通过引入课程教学团队教师主持、参与的国家重点研发计划、国家科技支撑计划项目中的前沿技术作为案例，见表1。

覆盖课程关键零部件设计，激发学生求知欲，使其感受机械工程领域最新发展和技术思想的同时，讲好中国故事，强调“机器功能＋中国制造＋重庆大学贡献”。例如，在讲授齿轮传动内容时，通过给学生观看大国重器———最大涡轮压裂车开发视频，提出为高效开采页岩气资源，如何设计压裂车，其中传动系统的作用是什么？问题高度契合齿轮设计主题，引发学生思考，激发其内在学习兴趣。

2.目标（Objective）教学目标是课程教学设计中至关重要的部分。根据OBE教学理念，章节目标根据毕业要求→课程目标→章节目标→课堂目标层层分解。重庆大学机械设计课程组确定“工程知识、问题分析、设计／开发解决方案、使用现代工具”作为课程对应的毕业要求，培养学生具有“深厚知识底蕴、扎实专业基础”的知识目标，具有“宽广产业视野、复合应用实践”的能力目标，以及具有“强烈社会责任、敏锐创新意识”的素质目标。根据上述四大毕业要求，采用OBE理念反向细化到机械设计课程每一章节的教学目标，见表2。

通过导入（Ｂ）引入课堂目标（Ｏ），开展后续教学活动，帮助学生建立更有逻辑的课程知识体系，避免出现知识点一盘散沙的问题。

3.前测（Pre - assessment）

前测检验学生对先导基础知识掌握程度，着力加强课程内外关联性，引导学生建立问题空间及知识相互关联性。例如，高性能齿轮设计分析与制造涉及动力学、疲劳设计、切削工艺、塑性成型与热处理、噪声、寿命、润滑理论、接触分析、材料、宏观几何设计、微观修形设计、传动误差等多课程交叉知识，需要体现多学科交叉的系统性和综合性、实践性和创新性。因此，前测环节课程组先要考察学生对先导课程相关知识点的掌握情况，其次考察学生对本堂课知识准备情况，让教学目的更加聚焦、明确。课程组基于自主研制的在线试题库及组卷系统，采用雨课堂发布选择题快速测试，评价学生前期基础及预习掌握情况。

4.参与式学习（Participatory Learning）

本环节基于重庆大学可重构研讨教室，通过对分课堂，重点关注学生参与、互动和反馈，包括四个环节：精讲留白：教师根据学习前测情况，对课堂教学课件调整，酌情加强学生预习效果不佳和理解相对困难的知识点。通过前沿案例为驱动，重点讲授课堂内容知识框架、知识点前后关系。学生独学：学生不讨论、不交流，根据课堂上给的教学课件，学习具体知识点内容，并总结归纳学习过程中存在的问题。小组讨论：3～5人一组讨论解决个人学习中存在的问题。结合导入的前沿工程案例，活学活用该堂课所讲零件强度理论，由教师给定参数，分组开展关键零件设计、校核。答疑点评：教师解答学生讨论环节中出现问题较为集中的地方，根据不同组设计校核结果，进行本环节内容小结。

5.后测（Post－assessment）

此环节重点关注学生本堂课知识掌握情况，分为课堂后测和课后阶段后测。课堂后测仍旧使用在线试题库及组卷系统，设置5个选择题和5个填空题，通过雨课堂实施，根据测试结果找出课堂学习存在的问题；课后阶段后测设置作业与自学考核、文献报告与综述考核、项目设计、专题大作业，基于OBE理念，考察课程目标达成情况。

6.总结（Summary）

总结分为课堂总结和课后总结。课堂总结为结合后测结果，教师系统总结本次教学内容知识架构和体系。课后总结为每章结束后，学生绘制零件设计思维导图，教师根据调查问卷＋课后测试结果＋作业批改＋项目设计等完成情况，基于OBE教育理念，对BOPPPS各环节反馈、完善，形成教学设计闭环。

三、BOPPPS混合式教学设计案例

1.设计案例

基于雨课堂，结合学堂在线课程资源、在线试题库及组卷系统，综合分析“机械设计”课程特点，完成基于BOPPS模型的机械设计课程混合教学设计，表３、图２具体呈现了我们以第４章“齿轮传动强度计算”为例所进行的教学设计实践过程。

2.OBE导向动态评价考核

为形成面向教学过程、OBE导向的综合考核方法，采用多层次综合评价，课程考核除期末考试成绩外（权重60％），BOPPPS模型在课后阶段后侧环节（Ｐ）设置作业与自学考核、文献报告与综述考核、项目设计、专题作业，权重40%。其中，作业与自学考核考察课程目标1（分值权重8％）、课程目标2（分值权重4％）；文献报告与综述考核考察课程目标１（分值权重4％）、课程目标3（分值权重4％）；项目设计考察课程目标1（分值权重8％）、课程目标4（分值权重4％）；专题作业考察。课程目标4（分值权重8％）。基于OBE理念设计的平时考核评价细则见表4。

（转载自《高等工程教育研究》2022年06期，作者：金鑫、李良军、杜静、岳勇）