應用型本科院校機械類專業(yè)基礎課課程群建設探索

李玉梅，梅華平，盛繼群，徐 剛

（湖北工程學院機械工程學院，湖北 孝感432000）

0 引言

機械類專業(yè)具有多學科交叉融合的特點，它以機械設計與制造為核心，以高等數(shù)學、工程力學、大學物理為理論基礎，融入計算機科學、自動控制、通信與傳感等多個學科知識。機械類專業(yè)教學體系具有明確的知識體系，包含基礎理論、基本技能、專業(yè)基礎及工程實踐四條知識主線[1]。每條知識主線對應一個課程群。課程群容納的課程之間具有內(nèi)在聯(lián)系，它們在知識結(jié)構(gòu)與內(nèi)容上具有相承、相關與互補關系。在組建課程群的過程中，需要對課程的知識結(jié)構(gòu)和內(nèi)容進行重組與優(yōu)化，適當刪減重疊知識和過時授課內(nèi)容，引進新知識與新技術，形成知識點分布合理、知識銜接順暢、內(nèi)容精煉實用的連環(huán)式關系的群體[2-3]。以機械原理為核心的專業(yè)基礎課程群對機械工程技術應用型人才的工程能力的培養(yǎng)起決定作用，因此面對區(qū)域經(jīng)濟新發(fā)展與新需求，地方性應用型本科院校必須快速構(gòu)建精致實用與新穎性共存的機械類專業(yè)基礎課課程群，以驅(qū)動其實現(xiàn)機械工程技術應用型人才的培養(yǎng)目標。

在新工科與新經(jīng)濟發(fā)展背景下，地方高校在工程教育改革中應找準定位，辦出特色[4]。湖北工程學院機械類專業(yè)是面向孝感區(qū)域新經(jīng)濟發(fā)展需求而設立的，具有汽車零部件、智能農(nóng)機及航空航天裝備的鮮明特色。學校經(jīng)過大量企業(yè)需求調(diào)研及橫向?qū)Ρ榷嗨胤奖究圃盒５膶I(yè)培養(yǎng)方案，決定直面孝感區(qū)域制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級新需求，以學生工程能力為導向，適應和引領崗位新要求，探索我校機械類專業(yè)工程人才培養(yǎng)模式。我校高度重視工程技術應用型課程體系建設，以學校獲批教育部“互聯(lián)網(wǎng)+中國制造2025”產(chǎn)教融合促進計劃試點院校項目為依托，探索校地企協(xié)同育人新機制，實現(xiàn)多層次、個性化工程技術人才培養(yǎng)新模式。在機械類專業(yè)應用型人才培養(yǎng)過程中，確定以“知識-能力-素質(zhì)”三位一體的教學理念，運用互聯(lián)網(wǎng)+思維重構(gòu)核心知識，構(gòu)建課程教學新體系。在構(gòu)建機械類專業(yè)基礎課程群過程中，合理重組知識內(nèi)容，融合貫通知識結(jié)構(gòu)，形成理論教學，實驗教學、課程綜合設計及工程項目創(chuàng)新四大模塊，課程間互為依托、獨立設課、綜合協(xié)調(diào)，而且教學體系完整，教學內(nèi)容精煉，以體現(xiàn)學校創(chuàng)新培養(yǎng)工程技術類應用型人才的目標。

1 機械類專業(yè)基礎課存在的主要問題

機械類專業(yè)是一個古老而又發(fā)展成熟的專業(yè)。近年來，為了適應新經(jīng)濟的發(fā)展，多所高校都對機械類專業(yè)基礎課和專業(yè)課進行了課程建設與改革。通過比較發(fā)現(xiàn)，這些改革的終極目的是保障新體系下課程教學目標的實現(xiàn)，因此它主要是圍繞具體課程教學內(nèi)容而展開的，通過實施有力措施，對課程體系結(jié)構(gòu)、授課誒榮、教師教法與課程評價方法等方面進行完善。但是在機械專業(yè)基礎課程群的視野下看各門課程的內(nèi)容，就會發(fā)現(xiàn)存在較多不合理的地方。

以湖北工程學院機械設計制造及其自動化專業(yè)為例，其專業(yè)基礎課程的核心是機械原理與機械設計，并涵蓋機械制圖、C語言程序設計、理論力學、材料力學、互換性與測量技術、電工與電子技術、機械工程控制基礎等課程。上述課程之間在教學內(nèi)容上有一定重復性，如機械制圖課包括了互換性與測量技術課程的“公差”內(nèi)容；同時它們在知識結(jié)構(gòu)上是相互銜接的，且互補性較強，如機械原理的運動學和力學分析章節(jié)需要用到理論力學的核心內(nèi)容；機械原理各章節(jié)的解析法內(nèi)容需要用到C語言程序設計及制圖軟件中的仿真分析模塊等。在各高校傳統(tǒng)教學中，上述機械類專業(yè)基礎課程存在于大學第一至第四學期，有獨立的學時及學分，并由不同的教師獨立授課。各授課老師之間沒有相應交流，沒有有效整合、優(yōu)化和銜接相關教學內(nèi)容和知識模塊。因此這些課程之間沒有融合貫通知識體系，存在著欠呼應、少配合、多重復等問題。這既浪費了教學資源，也沒有體現(xiàn)機械類專業(yè)基礎課之間的層次性、邏輯性及系統(tǒng)性。學生在學完這些課后，既不知道它們在培養(yǎng)學生知識、能力與素質(zhì)方面的作用，也不清楚課程之間的聯(lián)系。另外，機械專業(yè)基礎課程體系較少從課程內(nèi)容的調(diào)整來適應新工科背景下我國機械制造業(yè)對人才需求的新要求，和我校地方性應用型工程技術人才培養(yǎng)目標有一定的偏差。

2 機械類專業(yè)基礎課程群建設的基本思路

湖北工程學院應用型本科機械設計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)目標是堅持育人為本、德育為先的原則，圍繞國家經(jīng)濟發(fā)展對工程技術人才的新需求，著力培養(yǎng)具有良好團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力，具備機械設計制造及其自動化專業(yè)知識、基本理論和工程應用能力，能夠從事機械工程及自動化領域內(nèi)的設計、研發(fā)、制造、銷售和運行管理等領域的應用型高級專門人才。機械類專業(yè)基礎課程群在構(gòu)建學生機械基礎知識理論、素質(zhì)能力和工程能力方面起著重要作用。以“學生工程能力培養(yǎng)為本位”，要求學生掌握基本知識、加強應用能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識、擁有工程思維，構(gòu)建機械類基礎課程教學新體系。

在構(gòu)建“知識-能力-素質(zhì)”三位一體的教學新體系時，必須突破目前機械類專業(yè)基礎課程各成體系的傳統(tǒng)設課模式，適應機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計新需求對學生在知識、能力需求方面的變化，以汽車零部件、智能農(nóng)機及精密裝備系統(tǒng)為講授對象，構(gòu)建具有區(qū)域經(jīng)濟性、系統(tǒng)性、工程化特色和綜合性的機械類專業(yè)基礎課程群，加入新知識、新內(nèi)容，刪除過時內(nèi)容，調(diào)整各課程間的重疊內(nèi)容，優(yōu)化知識模塊，重構(gòu)課程體系和教學內(nèi)容，實現(xiàn)應用型課程改革目標，獲得機電測控類課程體系的整體優(yōu)化與完善。

3 機械工程類專業(yè)基礎課程群的構(gòu)建與實施

結(jié)合湖北工程學院“地方性應用型”高校定位，在機械類專業(yè)基礎課程群建設中，圍繞機械原理與機械設計核心內(nèi)容，以系統(tǒng)論觀點梳理、重組與優(yōu)化相關專業(yè)基礎課程的知識內(nèi)容，以培養(yǎng)學生工程應用能力為導向，開展機械類專業(yè)基礎課程群的頂層設計：以汽車零部件、智能農(nóng)機和精密裝備系統(tǒng)的設計為背景，以系統(tǒng)方案設計、整體結(jié)構(gòu)設計與零部件詳細設計為目標，以功能模塊-方案設計-結(jié)構(gòu)設計-電氣與電子控制裝備設計為主線，根據(jù)知識點的層次推進及學生的專業(yè)認知規(guī)律，提出了“機電系統(tǒng)基礎知識理論-機電系統(tǒng)運動方案-機電系統(tǒng)控制方案-機電系統(tǒng)創(chuàng)新設計”四大知識結(jié)構(gòu)模塊，構(gòu)建機械類專業(yè)基礎課程群的新體系，并將其納入我校機械類專業(yè)人才培養(yǎng)新方案中。

如前所述，機械類專業(yè)基礎課程的知識點相互聯(lián)系、承接與影響，它們之間的知識點聯(lián)系及影響如下：

機械制圖、互換性與測量技術兩門課的知識點有交叉部分，同時也是構(gòu)成機械零件圖和裝配圖的完備體系[5]；理論力學、材料力學是學習機械原理的知識基礎，在速度瞬心、運動和力分析方面在機械原理中有重要的應用；機械制圖、材料力學、機械原理是學習機械設計課程的理論基礎；同時在進行機械結(jié)構(gòu)設計分析時，需要具備這幾門課的綜合知識；電工與電子技術、機械工程控制基礎是機電產(chǎn)品設計必備的專業(yè)基礎知識，與機械原理、機械設計課程結(jié)合在一起，構(gòu)成機械復雜系統(tǒng)的基礎知識點；C語言程序設計為機械原理、機械設計課程中的輔助設計部分提供編程技術知識基礎。

根據(jù)上述四大知識模塊，將“C語言程序設計”、“理論力學”和“機械原理”三門課程重組教學內(nèi)容、分配教學課時，涵蓋理論教學與實驗教學。將“機械制圖”、“互換性與測量技術”、“材料力學”與“機械設計”按照基本概念、分析方法、工程應用和設計案例的體系組織教學。以設計一個機電系統(tǒng)為案例，把上述各課程知識點緊密銜接、有效呼應，有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識及工程思維能力。在培養(yǎng)學生對機電系統(tǒng)設計需要的基本概念、原理和方法的同時，強化與突出對機電系統(tǒng)設計與創(chuàng)新的工程實踐。機械類專業(yè)基礎課程群具有四大知識模塊，具體如下：

（1）機電系統(tǒng)方案設計基本理論：在學習相關數(shù)學、力學及機械制圖后，以汽車零部件、智能農(nóng)機與精密裝備為實例，闡述機電系統(tǒng)的概念、基本結(jié)構(gòu)、發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢；（2）機電系統(tǒng)的數(shù)學模型描述：以智能農(nóng)機與精密裝備系統(tǒng)為實例對象，圍繞機電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與精確性，學習靜態(tài)建模、動態(tài)建模及控制系統(tǒng)建模等知識內(nèi)容；（3）機電系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)設計：以機電系統(tǒng)創(chuàng)新設計為目標，學習系統(tǒng)建模、力學及材料分析、計算及結(jié)構(gòu)設計；（4）機電系統(tǒng)測控模塊設計：以機電系統(tǒng)控制模塊設計與校正為實例，學習內(nèi)容主要包括控制系統(tǒng)的設計與校正等測控知識，并通過實例給予進一步闡述。

4 結(jié)語

根據(jù)新工科背景下應用型地方本科院校工程類人才培養(yǎng)定位與目標的要求，結(jié)合我校機械類專業(yè)基礎課程傳統(tǒng)教學情況，以培養(yǎng)學生工程能力為主線，開展以機械原理和機械設計為核心的專業(yè)基礎課程群建設的研究與實踐。通過研究各專業(yè)基礎課之間內(nèi)在邏輯及知識關聯(lián)性、層次性，優(yōu)化與重組機械類專業(yè)基礎課程間的知識體系結(jié)構(gòu)，并融合和更新教學內(nèi)容，改變傳統(tǒng)教學方法，整合分離的實踐模塊，促使應用型機械類專業(yè)基礎課教學改革，實現(xiàn)應用型機械類專業(yè)基礎課程體系的優(yōu)化與完善，獲得我校對工程技術應用型人才的培養(yǎng)目標。