新工科背景下機械原理榮譽課程建設(shè)探索

汪朋飛 黃桂堅

[摘 要] 基于“新工科運動”背景，以深圳大學榮譽學士學位制度推廣行為為契機，通過調(diào)研學生在機械原理課程學習、工程實踐和就業(yè)方面遇到的問題，提出機械原理榮譽課程實施方案，并精煉出“辯中學”“展中學”“賽中學”和“研中學”等自主學習方式，提升學生機械創(chuàng)新能力和團隊合作能力，實現(xiàn)教師“魚漁雙授”和學生“魚漁雙收”的終極目標，為卓越創(chuàng)新拔尖本科生培養(yǎng)提供借鑒參考。

[關(guān)鍵詞] 新工科;榮譽課程;機械原理;創(chuàng)新設(shè)計

一、引言

為全面振興本科教育，培養(yǎng)新時代卓越拔尖人才，“新工科運動”在國內(nèi)高校蓬勃興起。深圳大學從2018年開始為促進高水平本科生課程建設(shè)，激發(fā)學生自主學習潛能，引導(dǎo)學生追求卓越，吸收借鑒國內(nèi)外高等院校本科榮譽學位項目的成功經(jīng)驗[1，2]，在全校范圍內(nèi)推行榮譽學士學位制度，以榮譽課程建設(shè)為基礎(chǔ)探索本科生創(chuàng)新拔尖特色人才培養(yǎng)的新模式。

機電與控制工程學院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)堅持“以學生為中心”的教育理念，以培養(yǎng)學生寬厚的基礎(chǔ)知識、高度的創(chuàng)新思維能力、深厚的學術(shù)研究素養(yǎng)和廣泛的實踐應(yīng)用技能為目標，以學生個性化和多樣化的學術(shù)興趣和發(fā)展需要為導(dǎo)向，以高難度、高挑戰(zhàn)性為要求，打造11門高質(zhì)量的榮譽課程。學生獲取本專業(yè)榮譽課程學分數(shù)達到24學分，且成績?yōu)锽+（百分制80分）以上即可申請該專業(yè)的榮譽學位。本文以深圳大學榮譽學士學位教育改革為契機，探討新工科背景下機械原理榮譽課程教學改革相關(guān)實踐經(jīng)驗。

二、課程建設(shè)調(diào)研

2016—2019年期間在四屆近200位機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學生中進行了機械原理課程調(diào)研，對學生在課堂學習、工程實踐和就業(yè)方面問題進行總結(jié)。

1.課堂教學方面，主要針對課本知識學習提出意見。第一，傳統(tǒng)機械原理課程知識點講解枯燥乏味，缺乏創(chuàng)新，學生上課注意力難以集中，導(dǎo)致課程學習質(zhì)量不高;第二，部分機械原理知識只知道抽象的概念，沒有直觀的認識，實踐中難以運用，導(dǎo)致學習過程中喪失信心。

2.工程實踐方面，機械專業(yè)學生大學期間的實踐主要形式為金工實習和生產(chǎn)實習，學生調(diào)研結(jié)果有如下突出問題。第一，金工實習中的學習地點多為老舊工廠或車間，實踐內(nèi)容多為體力活，其中磨“錘子”最具代表性，導(dǎo)致打磨的概念深深植入學生內(nèi)心，“磨鐵”文化盛行;第二，生產(chǎn)實習中艱苦的工作環(huán)境，枯燥的實踐內(nèi)容和漫長的時間周期打擊學生對專業(yè)的熱情。

3.學生就業(yè)方面，機械專業(yè)的學生從事機械制造行業(yè)的意愿不高。第一，當前大環(huán)境下制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，深圳地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，互聯(lián)網(wǎng)大潮席卷之下，學生以短期高工資為奮斗目標，缺乏職業(yè)發(fā)展規(guī)劃;第二，先進制造行業(yè)門檻較高，大學生課程學習與公司需求之間脫鉤，導(dǎo)致學生不符合公司要求，難以找到心儀工作。

三、課程建設(shè)目標和內(nèi)容

借鑒國內(nèi)外高校榮譽學位課程的建設(shè)實踐，榮譽課程對教師教學和學生學習的難度均高于普通專業(yè)核心課程。機械原理榮譽課程建設(shè)的目標是讓學生在掌握機械原理課程教學大綱規(guī)定的內(nèi)容之上，熟練運用所學的機構(gòu)學相關(guān)知識，解讀常規(guī)的機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，創(chuàng)新設(shè)計或改進機械結(jié)構(gòu)裝置，培養(yǎng)機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計中的團隊合作意識和能力?；谏鲜瞿繕?，主要從以下幾個方面進行機械原理榮譽課程的內(nèi)容建設(shè)。

1.學分規(guī)定。綜合成績優(yōu)異的學生完成機械原理常規(guī)課程72學時學習后，再修讀機械原理榮譽課程18學時，期末綜合成績均在B+之上即可獲得機械原理課程4學分和榮譽課程1學分。

2.教學大綱。18學時的機械原理榮譽課程課堂教學分為三部分。第一，機械創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容學習（3學時）。主要結(jié)合實例講授創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技法和機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方法。第二，教師命題機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計實踐（6學時）。解讀最近幾屆機械創(chuàng)新設(shè)計系列比賽的優(yōu)秀作品，以相關(guān)主題作為第一次小組作業(yè)（小組人數(shù)為2～3人）進行創(chuàng)新機構(gòu)設(shè)計或改進，提交小組報告，考察模仿借鑒能力，靈活運用創(chuàng)新設(shè)計要點。第三，自主選題機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計實踐（9學時）。以日常生活中的產(chǎn)品機構(gòu)設(shè)計為主題，各小組通過調(diào)研確定具體題目完成創(chuàng)新機構(gòu)設(shè)計[3]，提交小組報告，進行課堂答辯，重點考察團隊自主創(chuàng)新能力。課堂內(nèi)外學時分配建議在1∶2以上。

3.考核方式。教師命題機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計實踐小組作品和報告占比40%，自主選題機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計實踐小組作品和報告占比60%。

4.教學形式。高難度和小班化教學為主，師生互動式課堂教學，提高趣味性和挑戰(zhàn)性。充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，課前給學生共享大量參考資料（設(shè)計說明書和網(wǎng)絡(luò)視頻等），課堂以機械產(chǎn)品或設(shè)計作品實例講解和答疑為主。在課堂討論中設(shè)置擂臺賽，鼓勵小組之間針對創(chuàng)新機構(gòu)設(shè)計相互打擂臺，在針鋒相對的問辯中學習，實現(xiàn)“辯中學”。課程作業(yè)答辯階段，激勵學生以各種形式展示小組作品，評分以學生相互投票為主，任課教師化身為主持人或者“服務(wù)員”維持基本的課堂秩序。

5.創(chuàng)新實踐小屋。利用學院實驗室資源，創(chuàng)建機械創(chuàng)新設(shè)計實踐小屋，提供大量機械創(chuàng)新設(shè)計書籍供學生借閱，展示歷屆學生優(yōu)秀機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計作品實物，課程期間每周一次任課教師與學生進行機械創(chuàng)新設(shè)計師生圓桌對話。

6.專業(yè)展會參觀。利用深圳市獨特地理位置和經(jīng)濟發(fā)展優(yōu)勢，組織學生參觀專業(yè)展會（機械展、光博會、工博會和高交會等），進行現(xiàn)場教學和討論，促進相關(guān)機械知識學習，實現(xiàn)“展中學”。

7.學科競賽導(dǎo)向。積極組織學生參加機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計學科競賽，比如大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、機械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計大賽、3D大賽和工程訓練綜合能力比賽等，在設(shè)計和制作參賽作品的過程中靈活運用創(chuàng)新機構(gòu)，鞏固對機械原理課程核心教學內(nèi)容的理解，開拓學生的創(chuàng)新思維，激發(fā)學生的潛能。

8.學生自主研究。針對榮譽課程對科學研究的基本要求，結(jié)合授課教師的科研方向，為學有余力，且表現(xiàn)優(yōu)異的團隊和學生提供自主科研的機會，比如探索機械原理課程中的凸輪、連桿和齒輪等機構(gòu)在納米科學領(lǐng)域研究熱點摩擦納米發(fā)電機中的應(yīng)用，讓學生在項目中熟練掌握機構(gòu)的使用，最終實現(xiàn)“研中學”。

四、結(jié)語

在新工科建設(shè)如火如荼的背景下，以深圳大學榮譽學士學位教育改革為契機，借鑒吸收當前高等教育改革中“以學生為中心（Student Centered）”“結(jié)果導(dǎo)向（OBE）”和“質(zhì)量持續(xù)改進（CQI）”等優(yōu)秀成果，深入開展機械原理榮譽課程的建設(shè)。通過調(diào)研學生在機械原理課程學習、工程實踐和就業(yè)方面遇到的問題，提出機械原理榮譽課程實施方案，并精煉出“辯中學”“展中學”“賽中學”和“研中學”等自主學習方式，提升學生機械創(chuàng)新能力和團隊合作能力，實現(xiàn)教師“魚漁雙授”和學生“魚漁雙收”的終極目標，為培養(yǎng)卓越創(chuàng)新拔尖人才提供參考。

參考文獻

[1]呂杰昕，夏正江.美國高校榮譽教育項目的緣起、現(xiàn)狀和借鑒[J].全球教育展望，2013（9）：49-59.

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[3]王紅志，李積彬，費躍農(nóng).基于CDIO能力培養(yǎng)的機械原理課程項目實踐[J].高教論壇，2009（4）：25-27.