■本报记者 马宇丹
机械大类课程如何激发思维、启迪心灵、乃至点化人生，从教师为中心的“传道、授业、解惑”，真正走向学生为中心的“悟道、求业、生惑”新境界？浙江大学机械工程学院教授陆国栋带领项目组，借力教育部工程图学教指委平台，联合国内相关高校，用了十余年的时间来找寻答案。他牵头完成的《时空融合、知行耦合、师生多维互动的机械大类课程教学新范式》获评国家级教学成果奖一等奖。
构建机械大类课程新谱系
“浙大自2006年开始，本科按大类进行招生与培养，课程体系由‘基础+专业基础+专业’转变为‘通识+大类+专业’。这种通才教育的改革必然导致课程谱系、人才培养模式和教学方法等深刻变化。我们的新范式就是在这样的背景下逐渐建立起来，包含新谱系、新体系和新关系三个维度。”陆国栋说。
陆国栋认为，通识教育强调对人品性的塑造，专业教育重在培养实践智慧、解决问题的能力。大类教育是针对某个学科门类整体知识的教学，它需要从大学科角度在通识教育和专业教育之间起到前后衔接的“桥梁”作用。
为了将这座桥建稳，实现通识课到专业课的有机衔接，项目组按照知识、理解、应用、分析、综合、评价6个层次，突出“目标产出”，建立纵横贯通一体化的知识体系、课程体系和实践教学体系：《工程图学》课程是公共基础平台课程，《机械制图及CAD基础》是机械大类学生的综合提高课程，这两门课程侧重于培养学生的空间思维能力、图示和图解能力；《机械原理》和《机械设计》旨在从原理、方案和结构工艺角度进一步强化学生的工程意识，提升工程设计能力；《机械设计课程设计》是综合设计课程，旨在提高实际综合设计能力和产品创新能力。
体系建设随之带来三个方向的转变：知识结构从传统知识进阶型（基础课-技术基础课-专业课）向工程能力提升型（基础工程能力-综合工程能力-系统工程能力）转变，课程设置从“知识型零散式”向“项目型集成式”转变，教学任务从知识传授型向能力培养型转变。
2014年，浙江大学联合全国30多所高校实现视频交互开课，进行了第一轮大规模同时异地联合在线授课，共计12讲，21位主讲教师参与，学生参与达15000人次。第二年，第二轮大规模联合授课完成。
与同时异地联合授课相配套，项目组还建立了包含课件、视频、自测题等教学资源的《工程图学》MOOC课程，所有参与同时异地联合授课学校的学生均可进行“异时异地+随时随地”的自主学习；鉴于不同院校教学要求的不同，在MOOC框架下还建立了各高校私有的SPOC课程群；与此同时，各校任课教师进行翻转课堂教学，实施“MOOC+SPOC+翻转课堂”的教学实践。
实施知行耦合实践新体系
《机械设计》是浙江大学本科三年级的必修课，课程期末总成绩的20%由学生机械创新设计实践成绩决定，而学生创新设计实践的主要载体是一年一度的浙江大学大学生机械创新设计竞赛。其实，这种将学科竞赛引入第一课堂的做法是机械大类课程教学的常规动作。
教育部工程图学教指委，与中国图学会有关专业委员会共同创办了先进成图技术与产品信息建模创新大赛，截至现在，这个一年一度、年均参赛师生达到4000人的竞赛已经走过了10个年头，并在2018年被列入中国高等教育学会组织的学科竞赛排行榜竞赛项目。“第二课堂的学科竞赛是学生感兴趣的兴奋点，是点燃学生创新创意创造‘火把’的‘火种’。”陆国栋认为，学科竞赛是内化课程知识，激发学生活力的有效途径。针对不同课程的特点，项目组引入了封闭式、开放式和半开放式3种竞赛模式，并组织起机械设计竞赛、机械产品数字化设计竞赛等5项赛事。
除了组织开展多层次、全方位的学生课外科技活动群与竞赛体系，项目组还推出系列教师大赛和青年教师高端论坛，引导基础课程教师在搞好教学的同时投身科研，实现师生共成长。截至目前，青年教师教学竞赛已连续举办四届、青年教师高端论坛也成功举办三届。
在《机械制图及CAD基础》课程教学中，针对齿轮油泵，学生需要完成零件测绘、草图绘制、零件图和装配图绘制、零件三维建模及零件数控加工等工作；而在《机械设计》课上，同学们又需结合居民小区停车装置设计、苹果采摘装置设计等机械创新设计案例进行讨论，进而提升解决实际工程问题的能力。“在参加这个项目的过程中，设计相关的专业学习深化了我们对机械系统和机械设计理论基础的理解，实操性很强的工程项目也让我们加深了对理论知识的理解。”一名学生回忆道。自2010年起，每年有8名中国学生和8名美国学生参与了历时5周的RealIndustryRedesignProject，项目选题取自世界500强企业之一的卡特彼勒公司。除了理论与实践结合，团队还助推课内与课外贯通。以工程实践问题为对象，实施项目教学。该项目由浙江大学机械工程学院与美国北卡罗来纳州立大学联合开展，美国北卡州立大学教授担任主讲和学生工程设计指导。
构建师生互动新关系
“课程改革最重要的就是要关注过程，而非成绩。但关注过程意味着老师要付出更多。”为了跟“满堂灌”和“低头族”作斗争，陆国栋费了不少心思。
以下为2道题目，请另外搜集3道题目，要求难度在这2道题目之间且依次递增；请搜集4道分别可以用课上讲授的4种方法来解答的题目；请搜集跟我这篇论文相关的另2两篇论文。
这是《工程图学》课上的三次小作业。在绪论讲解结束后，学生需要提交一篇3000字的个人体会。跟别的课程不同，陆国栋会将学生的作业装订成册，发给同学们互相评分。“打分是形式，交流学习才是目的。希望通过自主设计、自我命题、自行测试的形式，打造探究型的作业模式。”陆国栋说。“自拟一份试卷，给出标准答案，说明出题依据与体会，并口述。”同样是在《工程图学》课程上，学生可以在传统期末考试和“免考+论文+答辩”形式间自主选择。陆国栋说，免考不等于不考，它变被动考试为主动学习、巩固、深化。“自主命题、自我测试、自行评价”的考试改革，实质上是培养了学生分析和解决问题的能力。
对于这种特别的考试形式，同学们也反响热烈。有学生表示，第一次用出卷这样的形式来检验自己是否掌握了一门课程，很新鲜很特别！也有学生说，出卷时的复习和平时的复习是不同的，是以一个老师的身份揣摩学生的心理，把一些学生平时容易错、应该掌握的内容加以整理。
一门课、一位老师、一个班级，是传统的授课体系。但是在机械大类通识课教育中，实现了不同学校、不同时空、同一课程、多位老师参与的，师生、生生、师师多元互动关系。
以《工程图学》课程为例，采用翻转课堂教学模式、线上线下相结合、小组讨论与互评等方式，学生在学习过程中加强了与课程、同伴和教师之间的网状互动；而丰富的在线资源、在线答疑和移动答疑又实现了学生随时随地的学习；不同学校之间交叉使用课程资源，模糊了资源供应方与需求方之间的界限；线上虚拟实验，线下真实实验，虚实结合，又是移动式学习和沉浸式教学模式的体现。
两次大规模异地授课，不仅实现了优质教学资源共享，还为青年教师观摩学习提供了绝佳机会。项目组1人获中组部万人计划教学名师称号，6人次荣获浙江大学优质教学一、二等奖，1人连续4年被评为机械工程学院“我最喜爱的老师”。学生能力显著提升，在各类学科竞赛中获奖46项，包括：“全国大学生机械产品数字化设计大赛”特等奖1项，“全国大学生机械创新设计竞赛一等奖”2项，“全国挑战杯一等奖”1项、“全国大学生三菱电机FA自动化创新设计大赛特等奖”1项。
机械大类课程改革提供的经验也不断得到推广应用。例如，《临床技能》课程组联合新疆石河子大学等学校，以不同的案例为基础，结合医学理论课，临床病例讨论课和临床技能操作，多方位、立体式地学习，学生通过线上学习视频，论坛讨论答疑，线下实践操作，调动了学生学习积极性。再如，《食品科学导论》课程组引进国际顶级师资力量，与塔里木大学的学生实现同时异地的观看学习、在线交流，探索混合式学习和协作式学习教学模式……陆国栋说，团队想做的改革不局限于浙大，不局限于机械大类课程，他们想将经验辐射到其他课程和全国其他高校，对人才培养做出贡献。当问到接下来的工作计划时，陆国栋说，教学改革永远在路上，下一步将在新范式的引导下推动教材改革。