工程案例導向的機械制造技術課程多元化教改

江小輝+汪中厚+錢煒

摘 要 “機械制造技術”是我校機械類本科專業基礎必修課，尤其是目前機械設計制造及其自動化專業已于2016年順利通過德國ASIIN專業評估，因此培養工程應用復合型人才是提高及加強工程認證背景下高等教育精品本科建設的關鍵。目前，本專業已順利被工程教育認證申請受理，認證要求以學生培養目標為導向，扎實拓展本專業在學生培養過程中各項指標達成度的計算及有效運用。而要實現國家“智能制造2025”目標，除了高速發展智能技術，最為關鍵的還需要從大學本科教育入手，努力提高機械制造技術的基礎教學與案例講解，為此，提出了本課程教學改革的建設目標為案例導向型的課程改革及創新實踐。研究表明教改效果達到了預期目標，激發了學生的積極性，提升了“機械制造技術”的教師教學能力與學生學習潛力。

關鍵詞 機械制造技術 教學改革 本科 工程案例

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.11.063

Abstract "Machinery manufacturing technology" is our basic mechanical undergraduate professional courses， especially the specialty of mechanical design manufacturing and automation in 2016 passed the German ASIIN professional assessment， so the training of engineering talents is to improve and strengthen the construction of Higher Education under the background of the authentication key undergraduate construction quality. At present， the professional accreditation of engineering education has been successfully apply for acceptance， certification requirements to students cultivation objectives， and expand the professional students in the indicators in the process of reaching degree calculation and effective use. In order to realize the national "intelligent manufacturing 2025" target， in addition to the development of intelligent technology in high speed， the key also need to start from the undergraduate education， and strive to improve on the basic teaching and the case of mechanical manufacturing technology for teaching reform and put forward the goal of building the case oriented curriculum reform and innovation practice. The research shows that the effect of teaching reform has reached the expected goal， stimulating the enthusiasm of students， and improving the teaching ability and students' learning potential of "mechanical manufacturing technology".

Keywords mechanical manufacturing technology； teaching reform； undergraduate； engineering case

1 課程教學改革的作用與意義

1.1 課程改革的必要性

工程教育認證要求以學生為導向，而且當代高等教育本科生的工程實踐能力和創新能力需要進一步提升。通過本課程的改革創新，尤其是結合工程案例到“機械制造技術”課程教學的每個環節中，教師能夠在推進和加快本科相關課程的教學能力方面提供動力，同時也可以為推廣至其他課程的教學提供寶貴經驗。

隨著“中國制造2025”以及上海構建科創中心的規劃，其中關于機械領域的比重占據了很大的比例，因此如何完善當代大學本科生在機械專業課程的學習顯得日益重要，通過本項目的研究，本課程的研究成果能夠為增強機械類學生在機械制造的基礎理論與工程案例等方面結合及應用上提供幫助，也為實現最終相關領域的科技創新提供基礎知識的鋪墊。

1.2 國內外現狀分析

“機械制造技術”是機械類學生的一門重要的專業基礎課，國外對于該課程的講解多集合案例來展開，效果明顯，師生互動多，而我校將多門涉及到機械制造技術的課程壓縮成一門課程，如刀具、機床、夾具及工藝等合并而成，導致學時及內容很難鋪開。然而，隨著一部分本科生畢業后直接進入企業工作，面臨的項目開發中亟需案例型的機械制造技術，另一部分在研究生學習階段沒有一定機械制造的課題及理論基礎，導致課題的研究中缺乏解決實際工程問題的理論背景。因此“機械制造技術”課程作為培養工程師的基礎課，在本科階段就開始并被重視。作為發展中國家，中國自主創新及制造能力總體不強，具體體現在：endprint

（1）具有自主知識產權的產品少，核心技術對外依存度較高，產業發展需要的高端設備、關鍵零部件和元器件、關鍵材料等大多依賴進口。

（2）創新能力不強，我國在國際分工中尚處于技術含量和附加值較低的“制造一加工一組裝”環節，在附加值較高的研發、設計、工程承包、營銷、售后服務等環節缺乏競爭力。

1.3 擬解決的主要問題

隨著國家科技創新的重要性愈加凸顯，尤其是解決一批重大科技難題及提高相關支撐產業核心競爭力的戰略需求，如何加強大學本科教學基礎課程的改革就顯得更加緊迫。而對于機械類產業中存在的涉及機械制造尤其是高端制造的問題，比如渦輪發動機、汽車、大飛機等領域所牽涉的工藝、刀具、誤差、尺寸鏈等優化控制，亟需提升本科生對于“機械制造技術”課程的理論、實踐學習。擬解決的主要問題：

（1）目前本科“機械制造技術”課程教學模式過于單一，缺乏相關工程案例剖析。

（2）師生互動較少，主動學習能力不足。

（3）考核模式單一，未充分發揮學生平時學習的積極性。

（4）課程講解多停留于傳統PPT教學，學生被動接收的局面。

如圖1，本課程教改過程中針對“機械制造技術”課程傳統教學及考核環節中存在的問題展開智能化、網絡化、及系統化為一體的案例導向的課程建設，通過探索提高學生課堂參與率與案例實踐結合的教學方式，以及考核體系多樣式，逐步轉變學生由被動學習到主動追求知識的局面，使得學生能夠積累更多實際應用課題視野與經驗，為畢業工作或再深造更快適應企業項目及研究課題要求奠定扎實的基礎。

2 教學改革具體舉措

2.1 研究目標

通過本課程的改革創新，教師能夠在推進和加快本科相關課程的教學能力方面提供動力，也可以為推廣至其他課程的教學提供寶貴經驗。現在隨著科學技術的發展以及當代大學生的認知及接觸知識的不同，也必將引起教學改革的緊迫性，因此，借由本科教學教師激勵計劃的系列項目之一，通過本次項目的開展，能夠為促進教師教學能力的發展提供更好的契機和基礎。

（1）學習：引入實現課程教學“互聯網+”概念，構建平時作業布置、機械制造案例學習資料、問卷調查等為體系的網絡學習系統。

（2）互動：創建互動互學的教學體系及模式，通過微課堂或微信群、QQ群。

（3）考核：平時考核的自主案例講解，期末考核成績弱化，滿足工程教育認證的要求。

2.2 研究內容及方法

（1）課程內容針對化：歸納及搜集文獻、提出針對性的課程內容。

（2）教學方式靈活化：研究不同的教學方式、網絡化資料系統的建立。

（3）專題案例具體化：優選對口、具體的專題案例。

（4）考核形式多樣化：淡化期末考試、將平時成績比例提高，且方式創新化，包括平時自主講解案例、搜集資料、小組研討剖析等。

根據以上研究內容及方法，在課堂教學中展開實踐，具體可以從以下四階段入手。（1）教師依托課堂管理及學習的軟件系統，建立多功學生管理平臺（圖2）。（2）小組分配，以組長責任制的打分體系及案例講解，互評互學。（3）科研案例講解、互動學習交流。（4）核算平時成績，淡化期末考試成績，總結所有考核及研究內容。

最終如圖3，實現學生知識接收的轉變，教師授課方式的轉變，以及工程認證要求下的學生培養目標導向的學習體系及培養模式轉變，其核心在于緊密依托國家發展戰略背景下機械制造技術的高要求及高標準，從傳統機械技術涉及的基礎與內容入手，引入目前國家中國制造2025中包括大飛機、高端裝備等在內的發展目標。

2.3 改革案例介紹

作為培養學生適應今后從事解決實踐制造加工、科研工作的基本能力。本課程改革的研究內容為主要講授機械切削基本理論、加工及裝配誤差、尺寸鏈計算等。旨在培養學生分析、解決一般機械零件加工及方案制定，并能夠對工程問題提出解決思路的能力。具體的實踐方式及意義如下：

（1）通過引入互聯網二維碼技術（圖4），構建平時作業布置、資料、問卷等為體系的學習系統，增加學生學習興趣及效率。

（2）引入科研項目真實案例（圖5），互動互學，增加學生學習效果。

（3）激發學生自主講解案例，剖析討論，互相評分，豐富考核方式。

（4）引導式課堂教學，以學生學習目標為導向的教學模式開展，可加強該課程的教學成果。

本課程改革為建立互聯網二維碼技術，積極搭建課程學習的多通道一體化網絡平臺，以學生較為熟悉的手機掃描二維碼入手，能夠有效激發學生的興趣，提高資源分享的效率，結合前期課堂派教學體系的構建，能有效的將學生的互動性與參與性最大化及深入化，為推動課程改革的其他內容提供催化劑。

另一個特色為引入國家及企業級項目涉及到的科研課題案例至實際教學中（如圖5），為國家自然科學基金項目中關于航天薄壁件加工質量控制的案例，其影響因素包括刀具、夾具、工藝參數設置等內容，從刀具切削仿真到最后力、熱控制，進一步結合傳統的刀具角度影響切削力、溫度等內容教學，充分激發學生的積極性及社會責任感。

2.4 改革效果和特色

本課程的教改實踐中發現，不但增強機械制造的基本理論及工程實際案例結合等方面提供指導，結合工程教育認證的需求，為實現培養當代大學本科生的科技創新及工程應用提供基礎理論知識的鋪墊。從整個教改項目的實施中發現，學生的學習能力有了提高，且機械制造方向的考研概率也提高了30%以上，引入 “互聯網+”概念，能夠激發教師及學生的教學相長，相信在不斷的探索和改革中，通過本科“機械制造技術”課程的改革，為揭示同類型課程教改的新思路提供參考和基石，為大學本科教育提供寶貴的依據。

3 結語

通過推廣本教師教學發展研究項目的展開，創新性的引入 “互聯網+”概念，構建作業布置、學習資料、問卷調查等為體系的學習系統，在教學各支撐點引入實際科研、工程案例，結合工程認證背景要求的畢業達成度。拓展及激發學生的學習興趣，可為提高本課程的教學成果奠定理論及實踐基礎。除此之外，還可以為其他相關基礎課程的改革及教學方式的推進提供借鑒，為今后高校“互聯網+”本科精品課程的建立開拓思路及參考。

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