?基于工程教育認證的機械制造技術基礎課程教學改革研究

張太萍 郝用興 仝玉萍 馮鑫

摘? 要 基于工程教育專業認證背景，分析機械制造技術基礎課程現狀，從專業認證視角，提出該課程改革的思路和方法并實施，包括：以學生為中心，以畢業達成度為目標，精煉教學大綱;以產出為導向，圍繞教學目標和學生畢業要求的達成，豐富教學活動形式;以實踐環節自主化為途徑，提高學生工程實踐能力;將工程教育專業認證理念貫徹始終，不斷加強機械制造技術基礎課程建設，保證課程目標全面達成。

關鍵詞 工程教育認證;機械制造技術基礎;金工實習;工藝實習;實驗教學;課程設計;CDIO

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）10-0095-03

Abstract Based on the background of engineering education pro-fessional accreditation， this study analyses the current status and existing problems of the course on “Fundamentals of Machine Manufacturing Technology”. From the perspective of professional accreditation， the ideas and methods of the curriculum reform are putforward and implemented. The syllabus is refined with the concept of?students as the center， graduation achievement as the goal. The tea-ching activities forms are enriched guided by the output and oriented toward teaching goals and graduation achievement of students. The practical courses are self-regulated to improve students engineering practice ability. The concept of engineering education professional accreditation will be implemented consistently and the construction of “Fundamentals of Machine Manufacturing Technology” curricu-lum will be continuously strengthened to ensure that the objectives of the curriculum are fully achieved.Key words engineering education accreditation; fundamentals of?machine manufacturing technology; mentalworking practice; tech-nics practice; experiment teaching; curriculum design; CDIO

1 引言

工程教育認證旨在為相關工程人才進入工業界從業提供預備教育質量保證，獲得其認證的專業意味著被國際工程教育界認可。按照工程教育認證的基本理念，所有的教學安排和資源配置都是緊緊圍繞培養目標和全體學生畢業要求的達成而進行。工程知識的應用能力作為培養目標和畢業要求的一項重要指標而被各課程重視[1-2]。

“機械制造技術基礎”課程是機械工程學科中一門重要的專業基礎課程，是將原“機械制造工藝學”“金屬切削機床”“金屬切削原理及刀具”“機床夾具設計”等課程進行精簡后形成的整合課程，涉及知識面廣，信息量大，與工程領域密切相關，具有較強的實踐性和應用性，對培養學生的工程能力具有重要作用[3]。筆者結合華北水利水電大學機械設計制造及其自動化專業學生的特點和多年的教學實踐，按照工程認證的標準，找出目前課程教學中存在的差距，進行課程改革探索和研究。

2 存在的主要差距

根據專業認證要求，課程以應用型工程技術人才的培養為中心，教學過程中亟待解決以下幾個矛盾。

1）課時設置與課程特點、教學目標的矛盾。課程只有48學時，如何修訂教學大綱來協調內容多、學時少，成為一個突出的問題。“機械制造技術基礎”原本整合了四門課的內容，基本概念和基礎知識繁多，重難點知識分散，學生在短時間內掌握有一定的困難。

2）教材理論性與課程實踐性的矛盾。目前大多數教材多是系統而全面地介紹理論知識，而在知識的應用性方面做得不夠，缺少知識在實踐中大量應用的實例。以金屬切削基本規律為例，著重講述切削過程中切削層的變形及切屑的形成過程以及切削力、切削熱和切削溫度的來源、測量，而在實際中的應用卻是一掠而過，在實際加工中如何更高效地選擇和控制相關影響幾何參數？這些有血有肉的實例的缺乏，一方面不利于培養學生的工程應用能力;另一方面使得理論知識單調、乏味，學生的學習興趣大大降低。

3）課堂教學及實驗教學、實習與工程能力培養的矛盾。課堂教學大部分采用“填鴨式”，教學內容上注重理論知識的深入性、系統性和完整性，學生被動接受深奧復雜的理論知識。實驗課也是教師進行講解并演示，由學生進行驗證，導致學生理論知識與實驗聯系不足，或者是理解不夠，模糊不清。在工藝實習過程中，實習單位出于安全考慮和不影響生產前提下，大多采用講解性參觀，學生只是了解眼前局部內容，而不能了解整個產品的加工過程、生產流程及加工設備的特點、工藝范圍等實質性內容。這些環節都缺少了學生主動參與的過程，忽視了培養學生分析問題、解決問題的能力以及理論聯系實際的應用能力和創新能力。

3 教學改革思路

教學大綱精煉化? 在工程認證標準的指導下，課程大綱以學生為中心，以畢業達成度為目標，大綱中所規定的所有內容均應與畢業要求的指標點相對應[4]。為避免“一人一綱”所造成的弊端，使編寫的大綱受限于個人知識水平和能力，“機械制造技術基礎”教研組全體成員齊上陣，集體分析討論、研究教學目標、課程教學內容及基本要求、每個知識點的教學方法和課時、課程考核知識點以及考核方式與成績評定辦法;同時指出通過本課程的學習，學生哪些能力可得到培養和鍛煉，從而完成課程支撐的畢業要求指標點。由此形成大綱的初稿，再以教研室為單位，由其中一位教師執筆完成大綱的電子稿件，完成后再由教研組所有教師逐項審核、定稿并報學院教學部。

在大綱修訂過程中，在學時和內容安排上，本著以機械制造工藝為“主線”，以金屬切削機床、刀具、夾具，金屬切削基本規律，加工質量分析的基礎知識為“點”，貫徹到制造、裝配的“面”中。撇開理論公式的煩瑣推導，注重理論知識本質與核心要點掌握，以及對知識的綜合與應用。例如：弱化機床傳動鏈誤差的推導過程以及工藝系統剛度計算式的推導過程，重點學習其本質內涵，強化學生的工程應用能力和創新能力。

教學活動多樣化? 摒棄教師“滿堂灌”，學生“全堂聽”，采用教、引、交模式。教師所占課堂時間控制在一半左右，發揮教師只扮演引領者的作用，讓教師與學生、學生與學生之間更多交流，讓學生主動參與學習中，成為學習過程的主角。在教學模式上，采用直觀教學、現場教學、案例分析教學，或穿插情境引導、啟發提問，或采用CDID理念講練結合，以及采用學生自學或助講，充分利用Flash或者三維軟件制作的動畫、圖片、視頻資源，將課堂模式逐步轉向對話式、開放式、問號型和能力素質型，真正打破“黑板上開機床”的局面[5-8]。

對2015級機械制造及其自動化專業學生的授課方式也注入新的元素，在課程內容講授到三分之二時，開展學生微視頻比賽，要求學習機械制造技術基礎的274名學生自愿參加，內容自己確定，到課程結束時結合網評和現場打分方式評出一、二、三等獎，作為平時成績的一部分。學生積極參與，極大地鞏固了課堂知識，拓寬了知識面，很好地鍛煉了各方面的綜合能力，反映非常好，計劃以后每年堅持開展類似的活動。

實踐環節自主化? 實踐環節是培養學生分析問題、解決問題、自主學習能力的最直接的一環，必須重視。“機械制造技術基礎”課程的實踐環節主要包括實驗、“兩實習”（即金工實習和工藝實習）、“一設計”（即課程設計）四個階段。

1）對于金工實習，一般安排在課程之前，為期兩周，是對常見的加工方法（車、銑、刨、磨、鉆等）、機床、刀具、夾具的初步認識。鑒于目前大部分高校教師缺乏工程實踐經驗，而聘請的兼職教師有限的現狀[9]，金工實習帶隊教師可采用“兩師制”，一名是負責操作、具有工程經驗的技術工人，另一名是授課教師。在這個環節中，授課教師現場講授理論基礎知識，可讓學生了解機床各個部分的內部結構，如機床的布局、傳動、結構、操縱，刀具的構成及夾具的結構等;技術工人講授相關的工程經驗，如刀具角度的選擇、切削用量的選擇等，并指導學生親自動手操作。這樣理論和實踐就很好地結合起來，讓學生在實踐中加深對理論的理解，既避免了兩者的脫節現象，又有效地解決了學時壓縮與教學內容多的矛盾，更加有利于培養學生的工程素質。

而在工藝實習環節，采用“教師預習制”，教師先到實習企業了解企業的實際生產狀況，確定出企業生產軸、齒輪、軸套、箱體等典型零件加工工藝規程;實習時給學生布置任務，要求寫出類似于企業生產的零件的加工工藝規程，讓學生帶著任務跟隨這些典型零件的生產線現場參觀、學習，能夠結合企業的生產情況，查閱相關手冊和文獻資料，自主完成任務。這種在真實工程環境下制定典型零件加工工藝規程的教學方法，對于提高學生在生產現場解決實際問題的工程能力有很大的作用。

2）實驗教學也以學生為中心，將驗證性、演示性實驗調整為綜合性和創新性實驗。對于可驗證和演示性的知識點，教師可在實驗室邊講授理論知識邊操作。如刀具角度，教師在實驗室結合刀具實物講授完刀具的角度后，即可在現場讓學生進行刀具角度的測量，既調動學生的學習興趣，又將理論現場和實踐結合起來，使學生對理論知識有更深層次的理解和掌握，提升學生的認知度和實踐能力。而對于能夠將所學課程內容綜合應用或創新的知識，教師只布置實驗目標，由學生自行設計實驗方法，對實驗過程進行總結，或對實驗數據進行分析，完成實驗任務。如組合夾具拆裝，教師只需要布置加工工件的具體情況，然后由學生自行選擇適當的元件進行組合、拆裝。這個過程不但使學生了解了夾具的基本組成、夾具的基本要求、定位原理等相關知識，而且充分調動了學生的自主性，鍛煉了學生分析、思考、總結、運用的思維能力。可通過實驗室開放并建立完善的管理體制促進實踐環節的質量保障[9]。

3）課程設計既是對機械制圖、機械原理、機械設計等相關課程的鞏固和綜合運用，也是對機械制造技術基礎課程的總結與應用。設計任務即夾具設計和零件加工工藝規程設計要與生產實際緊密結合，以企業產品為對象，確保真題真做。將設計任務在工藝實習之前進行布置，讓學生在實踐時就有觀察有思考有方案，一方面鞏固課堂所學知識，培養學生解決實際問題的能力;另一方面提高實習質量，也為將來的工作奠定一定的基礎。

4 結語

總之，在工程教育專業認證理念的引導下，“機械制造技術基礎”課程建設也在不斷改革與完善。本文主要從課程大綱、課堂教學和實踐環節三個方面提出改革的意見和方案并實施，所有改革措施都是圍繞教學目標和學生畢業要求的達成進行。下一步的工作是制定科學有效的教學過程質量監控機制，以進行持續改進，使得教學質量不斷提升，為培養學生分析、解決機械設計制造中復雜工程問題的能力打下全面而堅實的基礎

參考文獻

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