應用型本科機械類專業機械基礎課程群建設的研究與實踐

楊春紅 趙京鶴 李曉波

(長春光華學院，吉林 長春 130033)

1 建設思路

(1)加強師資隊伍的建設。作為課程群建設的教學團隊必須有能力對課程內容進行整合，不僅要精通自己所講授課程的內容，還要掌握其它相關課程的內容，所以要培養一支教科研水平較高、能夠實施協同教學的師資隊伍。

(2)對機械基礎課程體系進行優化整合，明確課程之間的內在聯系，修訂課程教學大綱，對課程內容(理論與實踐)重新編排，使之相互補充，有效銜接。

(3)更新教學理念，充分發揮學生主體性和積極性，研究適合教學內容、適合學情、符合應用型人才培養需求的教學方法、教學手段。

(4)與第二課堂相結合，組織學生積極參加相關的學科競賽，將機械基礎知識應用于實踐中，充分鍛煉學生的實踐能力，培養學生的創新精神。

2 改革實踐

2.1 教學團隊的建設

(1)選派教師參加各種校內外相關的交流會議，教師在會議上積極發言，圍繞機械基礎教學與實踐課程結合、應用型機械人才培養等問題與來自全國各地的機械類教師進行交流，討論學習，使教師的視野和思路得以拓寬。

(2)鼓勵教師參加實踐類培訓，聘請企業人員為教師進行實踐指導，提升教學團隊的工程實踐能力，目前團隊所有教師均為雙能型教師，每名教師既講授理論課程還承擔著學生實踐環節如金工實習、課程設計、實驗等教學任務，同時指導學生參加全國大學生機械創新設計大賽、全國大學生工程訓練大賽、全國三維數字化創新設計大賽等學科競賽，多次獲得國家級、省級獎項；另外2名教師還獲得了全國高校教師教學創新大賽3D/VR/AR數字化虛擬仿真主題賽項國賽三等獎。

(3)鼓勵教師積極申報項目，開展教學科學研究、一流課程建設等活動，目前有4名教師已經參與了本校的省級機械制圖金課建設，團隊教師還承擔了校級機械設計基礎金課建設項目，為課程群的建設提供理論依據與質量保障。

2.2 課程體系的優化

(1)機械基礎課程之間的關聯性分析。機械制圖研究解決空間幾何問題以及繪制工程圖樣的理論和方法，通過機械制圖與互換性與技術測量課程中的尺寸公差、形位公差及標注、檢測等內容相結合，使學生能夠讀懂零件圖中零件的結構形狀、制造和檢驗零件的技術要求，裝配圖中零件與部件的裝配關系和工作原理，掌握標準件和常用件的表達方法和繪圖標準，因此與機械設計基礎課程、機械制造基礎課程、相關的課程設計都有著密切的聯系。

機械設計基礎課程使學生掌握各種常用機構的工作原理，設計理論與機械零、部件設計的原理、方法，具備設計與分析機構、傳動系統運動方案與設計機械傳動裝置的能力。機械制造技術基礎課程使學生掌握機械加工基本知識，能夠針對一般機械零件和部件進行工藝設計，具有制定機械加工工藝規程、夾具設計的能力。在生產實際中，機械設計與制造二者之間有著密切的聯系，制造工作在多數情況下都是按照設計的標準來實施，才能使加工出來的產品在外觀、使用方面符合設計初衷，滿足市場需求，而機械設計工作不僅要從理論出發對產品工作原理、機構、結構、運動方式等進行綜合設計，還要使設計出來的零部件滿足工藝要求，能夠落實到實際的制造、裝配中，因此2門課程之間存在著互通互補的關系，二者結合才符合企業生產實際。

根據以上課程關系分析得出如下機械基礎課程群、課程關系結構圖：

圖1 機械基礎課程群課程關系結構圖

(2)相關課程的整合優化。按照“基礎知識扎實，突出應用能力培養”原則，根據課程群各課程之間的聯系、地位及作用，對課程本身、課程之間進行整合與優化，同時教學內容淡化理論推導，注重將機械基礎知識與工程實際相結合，重新修訂教學大綱。目前已面向本專業17、18、19級學生實施改革實踐。

將原線性代數、概率論與數理統計整合為“工程數學與MATLAB”課程，教學內容結合專業軟件講授，培養學生將數學方法與現代計算工具相結合解決工程力學中基本工程計算、分析及數據處理的能力，突出知識的應用[1]。

將原理論力學與材料力學整合為“工程力學”課程，使學生掌握完整的力學體系，培養工程意識；將原機械制造基礎與機械制造工藝學整合為“機械制造技術基礎”課程，使學生了解機械制造技術基本知識體系，掌握機械制造中的加工方法、零件工藝分析及夾具設計；將原機械原理與機械設計整合為“機械設計基礎”課程，弱化理論公式的推導，強調實際應用，并與工程力學課程、機械制造技術基礎課程內容相結合，培養學生基本設計能力。

(3)機械設計基礎課程設計、機械制造技術基礎課程設計內容的優化

對機械設計基礎課程設計與機械制造技術基礎課程設計內容進行優化銜接，綜合設計內容如下：以具體的工作機(壓床、牛頭刨床、插床、抽油機)為例，對其執行機構進行運動學分析、動態靜力分析、機構設計，再根據輸出端的轉速選擇電機，并對其傳動系統(軸、齒輪、帶等)進行設計，經設計得出各傳動件結構數據之后，進一步對軸或齒輪進行工藝分析及工裝夾具的設計，制訂其加工工藝規程、設計專用夾具結構及尺寸。

此綜合性設計環節可使學生掌握機構綜合、傳動系統設計、原動機選用及加工制造工藝等基本方法和知識，樹立正確的設計、制造理念和使用技術資料、手冊進行設計和計算，數據的處理，使學生能夠綜合運用《工程力學》、《機械設計基礎》和《機械制造技術基礎》等機械基礎課程群的知識，逐步培養學生的應用能力。

2.3 教學方法的改革

有效采用任務驅動式[2]、案例式、項目式教學方法及“互聯網+教學”等教學模式，有效調動學生的學習積極性，培養學生自主學習的能力。例如互換性與技術測量課程，根據課改需要，更換了教材，該教材采用了任務驅動的項目教學法模式，打破了傳統的先理論后案例的順序，而是先確定任務，再針對任務介紹相關知識，并增加了大量尺寸公差、形位公差、表面粗糙度識讀、精度檢測等實訓內容，體現了實用性與創新性；工程力學課程引入現代工程應用的具體實例、科學研究中抽象出來的理想力學模型，重點院校的考研試題等信息，以加深學生對抽象內容的理解，提高學生分析問題的能力；機械設計基礎課程中應用案例分析教學法，在進行機構運動簡圖繪制內容的教學時，選擇單缸發動機的工作裝置為教學案例，該裝置由齒輪機構、連桿機構、凸輪機構3大常用機構組成包含轉動副、移動副、高副3種平面運動副，覆蓋面較全，通過此案例分析、講解、演示與練習，學生很輕松就能掌握平面機構運動簡圖的繪制方法與技巧，再通過布置適當的練習，便可做到舉一反三[3]。

2.4 第二課堂的融入

為有效培養學生的實踐能力與創新精神，積極動員本專業學生參加各類與專業相關的學科競賽與訓練項目，主要賽事包括：全國大學生機械創新設計大賽、全國大學生工程訓練綜合能力競賽、全國三維數字化創新設計大賽、大學生創新創業訓練計劃項目、互聯網+大賽，指派專業教師全程進行指導，通過參加作品的設計、購買原材料、加工、裝配、調試、競賽答辯等環節，使學生將所學的機械基礎課程內容融入到實踐，體驗機械產品設計、制造的完整過程，并且為了滿足作品的外觀、使用等需求進行積極創新，充分培養了學生的實踐能力及創新意識。

3 建設成果

通過近3年的研究與實踐，建設了一支水平較高的雙能型師資隊伍，構建了本專業機械基礎課程體系、修訂了與之配套的教學大綱，探索了行之有效的教學方法。本專業17、18級學生參加全國大學生機械創新設計大賽、全國大學生工程訓練綜合能力競賽以及全國三維數字化創新設計大賽，已獲得了多項吉林省賽區一等獎、二等獎、三等獎等獎項，此外參加大學生創新創業訓練計劃項目獲評省級優秀項目，互聯網+大賽獲得校級二等獎獎項。實踐證明，學生的應用能力及創新意識有所增強。該研究成果也可對本院國家一流專業機械工程專業的建設奠定一定的理論及實踐基礎。