“機械制造基礎理論及實踐”卓越計劃教學改革實探

摘要：針對目前機械設計及其自動化專業“機械制造基礎”和“金屬工藝學”兩門專業基礎課程的教學現狀及存在問題，以景德鎮陶瓷學院為實例，根據該校“機械設計及其自動化專業卓越工程師班”項目實施方案，基于CDIO教育模式，對卓越工程師班實施“機械制造基礎理論及實踐”課程教學改革和創新，該課程綜合了現有普通班級“機械制造基礎”和“金屬工藝學”課程的理論知識和實踐內容，更加注重理論與實際的有機結合，進一步強化實踐教學。通過該課程的教改實施，整合優化教學內容和課程體系，改進教學方法，筑牢卓越工程師班后續專業課程學習基礎，也為機械設計及其自動化專業的專業基礎課程教學實踐提供了借鑒和參考。

關鍵詞：CDIO工程教育；機械設計及其自動化；教學改革

作者簡介：肖志鋒（1980-），男，江西上高人，景德鎮陶瓷學院機電學院，講師；吳南星（1968-），男，安徽安慶人，景德鎮陶瓷學院機電學院，教授。（江西 景德鎮 333403）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）23-0087-02

“金屬工藝學”和“機械制造基礎”課程是我國大多數高校機械設計及其自動化專業的兩門重點專業基礎課程，主要包含金屬材料、金屬材料熱加工、金屬材料機加工等教學內容和金工實習實訓等環節。目前，景德鎮陶瓷學院對機械設計及其自動化專業普通班級實施這兩門課程教學過程中，采用傳統課程教學模式，能使學生由淺入深、循序漸進掌握金屬材料及其各種加工方法的基礎知識，達到相應教學目標，但無法解決課程內容交叉、理論與實踐脫節的問題，同一專業課程設置系統性不夠，導致一些課程知識重復講授，學生反映效果一般。

為適應現代工程教育的需要，我國許多高校吸收歐美先進的CDIO（構思Conceive、設計Design、實現Implement和運作Operate）工程教育理念，結合一般工科院校應用型本科人才培養的特點，實施卓越工程師教育培養計劃，開展以CDIO為特色的工程教育模式的研究與實踐。2011年9月，景德鎮陶瓷學院機械設計及其自動化專業首次實施卓越工程師班項目，開展以CDIO為特色的工程教育模式的研究與實踐。2012—2013學年第二學期，該卓越工程師班進入專業基礎課程學習階段。為此，本文以景德鎮陶瓷學院為實例，在分析現有普通班級“機械制造基礎”和“金屬工藝學”課程教學現狀的基礎上，對卓越工程師班實施“機械制造基礎理論及實踐”課程教學改革進行總結梳理，努力探索提高該課程教學質量的新路子。

一、普通班級教學現狀分析

“金屬工藝學”和“機械制造基礎”是工科機械類專業的一門專業技術基礎課。課程內容涉及金屬材料及熱處理、鑄造、鍛造、焊接、金屬切削基礎知識、零件加工工藝與裝備、機械加工質量、機器裝配工藝和現代加工技術等，其特點是既有系統的理論，又有較強的實踐性。目前該教學包括兩個階段：第一個階段先進行金工實習（3～4周）；第二個階段理論授課。金工實習安排在理論授課的前一個學期進行。

1.理論授課現狀

“金屬工藝學”和“機械制造基礎”是高校機械設計制造及其自動化專業的兩門綜合性很強的傳統必修課。新世紀以來，伴隨著我國工業化水平不斷提升，我國高等院校在這兩門課的理論教學方面積累了很多寶貴的教學方法和經驗，教學質量大大提高，但是由于教學內容相對其他課程而言，比較抽象、復雜，并涉及實操演練，在教學方面還有亟待改進的地方。特別是近年來，由于高校教學改革，理論教學課時被壓縮，如何在較短的時間內使學生掌握所學知識、提高教學效果是目前工科教學普遍遇到的課題。如果刪除或略講一些章節內容，學生很難系統地學習和了解課程內容，教師也很難完成大綱要求的教學任務，實現教學目的，因此傳統的教學模式已經不能適應目前的教學改革要求。由于工科課程本身的特點，理論內容枯燥乏味，且學生沒有實踐經驗。即使經過第一階段的金工實習，由于理論教學和實踐教學放在不同時間段，因此兩個教學過程被分割開，很難使理論和實踐相結合，理論教學收不到應有的效果。

2.金工實習現狀

金工實習一般安排在“金屬工藝學”和“機械制造基礎”這兩門課程理論教學的前一學期進行，時間為3～4周。通過實習，學生熟悉金屬材料主要加工方法及其所用的各種設備和工具，對主要的工種具有一定的操作能力，并對零件和毛坯的加工工藝過程有一定的了解，以利于后續理論課程的學習，這是開展課堂理論教學的必要前提。實習過程包括冷加工、熱加工和熱處理等工藝，各種加工方法較多、工藝復雜。實習時主要是實訓中心的工人師傅進行實踐指導，他們缺乏相應的理論知識，學生很難在較短的實習期間理清各種工藝方法的頭緒，把理論知識融入到實踐中。在后面的課堂理論教學中，學生回憶實習細節還存在一些困難，從而影響學生對知識的認識深度和綜合能力的提高，不利于學生對知識的鞏固和記憶。實踐教學和課堂教學有機結合，提高學生對知識的理解程度和接受能力，是目前“金屬工藝學”和“機械制造基礎”教學改革研究的主要任務。

綜上所述，目前機械設計及其自動化專業普通班級“金屬工藝學”和“機械制造基礎”這兩門課程教學中主要存在以下不足：一是理論和實踐聯系不夠緊密。現有的教學模式中，教師普遍采用傳統的教學方式，而學生只是在對理論知識單純地記憶和簡單的練習，缺乏實際動手操作。有的高校有實踐基地，但是實踐基地并不完善，可供操作機械少，這樣學生鍛煉的機會很少，根本沒有進行過實際的操作。二是實踐環節學時相對較少。該兩門課課程實踐性強，實踐環節學時少，難以保證既在有限學時內完成教學大綱的教學要求，又能培養學生的工程意識和理論聯系實際的應用能力和創新能力。三是考核方式不夠科學。這門課程的考核方式多以書面答卷的形式對學生進行最終考核，所以，學生也只是追求卷面的分數，重點復習與考試相關的理論知識，完全忽視這門課的實操部分。

二、卓越工程師班教學改革創新探討

針對機械設計及其自動化專業普通班級“機械制造基礎”和“金屬工藝學”兩門專業基礎課程的教學現狀及存在問題，基于CDIO教育模式，整合該兩門課程的理論知識和實踐內容，對卓越工程師班實施“機械制造基礎理論及實踐”課程教學改革和創新。

“機械制造基礎理論及實踐”課程主要闡述機械零件成型所需的基本知識，是機械設計專業卓越工程師班的專業基礎課。課程的目的是使學生掌握金屬材料及其各種加工方法的基礎知識，其中包括：鑄造、金屬壓力加工、焊接、熱處理及各種金屬切削機床、刀具及工藝。

在“機械制造基礎理論及實踐”教學過程中，要貫徹“學以致用”的教學理念，改進教學內容和教學方法，進一步強化實踐教學，更加注重課堂教學和工程實踐的有機結合。

1.改進教學內容和教學方法

在教學內容上，整合了原“機械制造基礎”和“金屬工藝學”兩門課程的教學內容，注重所講內容與實際生產的有機結合，強化重點、難點及與后續課程、畢業設計關系密切的內容，淡化與教學主線關系不大的內容。整合后，“機械制造基礎理論及實踐”課程內容分為金屬材料、鑄造、壓力加工、焊接、切削加工5個篇章，主要闡述機械零件成型所需的基本知識，使學生掌握金屬材料及其各種加工方法的基礎知識，了解機械零件加工工藝性，為后續專業基礎課和專業課服務。在教學方法上，利用教研室了解生產、科研第一線的優勢，從機械工程材料應用的角度出發，特別是結合陶瓷裝備工程學科前沿和工程應用實例進行理論課講解，使學生認識到所學知識的實用性和重要性，活躍課堂氣氛，提高教學效果。通過各教學環節的實操訓練，融能力培養、知識傳授、素質教育于一體，使學生掌握機械工程的基本理論和基礎知識，培養學生成為一名卓越工程師。

2.強化實踐教學

該課程涉及知識面廣，實踐性強。特別需要注重學生實踐能力和創新能力的培養。緊密結合課堂教學和工程實踐，培養學生具有綜合運用工藝知識、分析零件結構工藝性的初步能力，使學生了解與本課程有關的新材料、新工藝、新技術及其發展趨勢。精選原有的實際操作性的內容，增設金屬熱處理、數控機床、工藝制定的實際操作，并將實踐學時數由原來的4個學時增至16個學時。借助昌河集團、中航直升機研究所、中景集團、昌興公司、景光公司等景德鎮屬地企業資源，建立以學生分組學習實踐為主、教研室教師和企業一線專家結對指導為輔的課堂教學和工程實踐融合平臺，穿插進行教學實踐和學術報告。實踐成績占課程總成績的50%，并將實踐內容納入到結課考試當中。

3.激發學生主動性和創造性

根據學生的專業特點和結合學科前沿的要求，運用普通物理、普通化學、機械制圖和力學等課程的理論知識，通過課堂教學和工程實踐，重點突出選材方法、熱處理工藝制定和數控加工技術講解，適當拓寬知識面，切實達到“厚基礎、寬口徑”的教學要求。在此基礎上，順應廣大學生的期待和需求，借鑒當前國際上通用的“頭腦風暴”式和“圓桌會議”式教學方法，采用3-5人為一小組形式，以企業實際案例為題材，在課堂外學生充分利用網上資源和圖書館資源進行研究性學習，并自主組織廣泛討論，在思想碰撞過程中形成小組共識；在課堂內公開進行小組討論成果PPT“答辯式”展示，全體學生進行互動交流，教師和企業專家適時進行輔導、點評、引導和總結。這種新穎的教學方式能充分激發學生主動性和創造性，增強學生團隊意識，開闊學生專業視野，提高學生綜合素質，同時也將大力促進教學相長，鞏固課堂理論教學和企業實踐成果。

三、結論

以景德鎮陶瓷學院為實例，基于CDIO教育模式和卓越工程師教育培養計劃，對機械設計及其自動化專業卓越工程師班實施“機械制造基礎理論及實踐”教學改革創新。綜合了現有普通班級“機械制造基礎”和“金屬工藝學”課程的理論知識和實踐內容，更加注重理論與實際的有機結合，進一步強化實踐教學。通過該課程的教改實施，整合優化教學內容和課程體系，改進教學方法，為卓越工程師班級后續專業課程學習筑牢基礎，也為機械設計及其自動化專業的專業基礎課程教學實踐提供了借鑒和參考。

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（責任編輯：劉輝）