機(jī)自專業(yè)特色課程體系構(gòu)建與一流課程建設(shè)

汪 芳 齊洪方 孫文文

（武漢華夏理工學(xué)院 智能制造學(xué)院，武漢 430223）

一流課程建設(shè)是加快一流學(xué)科和一流專業(yè)建設(shè)的重要發(fā)力點(diǎn)。武漢華夏理工學(xué)院深化本科教育教學(xué)改革，夯實(shí)課程建設(shè)基礎(chǔ)工作，深度融合教育教學(xué)與信息技術(shù)。通過(guò)政策保障、精心培育，取得了一定的成績(jī)。學(xué)校共獲批國(guó)家級(jí)一流本科課程1門、省級(jí)一流本科課程10門。其中，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（簡(jiǎn)稱“機(jī)自”）專業(yè)的“智能制造與生活”課程被認(rèn)定為省級(jí)線上線下混合式一流課程。本文以機(jī)自專業(yè)為例，闡述特色課程體系構(gòu)建和一流課程建設(shè)的實(shí)踐與思考。

1 機(jī)自專業(yè)特色課程體系的構(gòu)建

合理的課程結(jié)構(gòu)與有特色的課程體系是一流專業(yè)建設(shè)的必要條件。機(jī)自專業(yè)主要學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、控制以及測(cè)試等方面的基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行機(jī)械工程師的技能和工程能力訓(xùn)練。課程以知識(shí)的傳授與積累為主要目的，結(jié)合相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)提高學(xué)生能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)[1]。目前，武漢華夏理工學(xué)院機(jī)自專業(yè)課程體系由通識(shí)教育、專業(yè)教育、集中實(shí)踐教學(xué)、創(chuàng)新教育、職業(yè)技能教育以及綜合教育6個(gè)模塊組成[2]。

（1）通識(shí)教育模塊為大學(xué)階段乃至終身學(xué)習(xí)與發(fā)展打下較扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。除高等院校常開的課程外，“藝術(shù)與審美”“創(chuàng)業(yè)教育”等課程也列入通識(shí)必修課。

（2）專業(yè)教育模塊建設(shè)了一批特色專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和專業(yè)選修課，凸顯智能制造技術(shù)應(yīng)用特色。

（3）集中實(shí)踐教學(xué)模塊是機(jī)械工程師培養(yǎng)的重要階段，建立由基礎(chǔ)實(shí)踐、技能實(shí)踐和綜合實(shí)踐組成的3層次實(shí)踐教學(xué)體系。

（4）創(chuàng)新教育模塊強(qiáng)調(diào)在專業(yè)競(jìng)賽中培育創(chuàng)新意識(shí)和能力。

（5）職業(yè)技能教育模塊通過(guò)職業(yè)技能（如車工、銑工、CSWA助理工程師等）培訓(xùn)和考證，將專業(yè)課程與職業(yè)技能掛鉤。

（6）綜合教育模塊含公益活動(dòng)、國(guó)家安全教育以及中外校際研學(xué)活動(dòng)等。

2 機(jī)自專業(yè)一流課程的建設(shè)

機(jī)自專業(yè)建設(shè)了一批通專融合、專創(chuàng)融合、賽教融合以及產(chǎn)教融合的特色課程。課程建設(shè)過(guò)程中積極運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)工具開展智慧教學(xué)實(shí)踐，將信息技術(shù)和教育教學(xué)深度融合。

2.1 通專融合的特色課程

通識(shí)課必須依托具體的專業(yè)開設(shè)，但又要從具體的專業(yè)知識(shí)中凝練出哲理，讓具體的知識(shí)與哲理相結(jié)合，達(dá)到啟發(fā)學(xué)生的目的[3]。“智能制造與生活”是機(jī)自專業(yè)開設(shè)的面向全校的通識(shí)課，課程主要聯(lián)系日常生活中的智能產(chǎn)品，系統(tǒng)介紹智能制造的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用和發(fā)展等內(nèi)容。通過(guò)智能制造在生活中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生對(duì)智能制造的興趣，幫助學(xué)生了解從智能制造的產(chǎn)生發(fā)展到關(guān)鍵技術(shù)，使學(xué)生具備基本的科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)精神與科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思辨能力以及創(chuàng)新實(shí)踐能力，讓學(xué)生能夠崇尚科學(xué)。

2.1.1 常抒己見(jiàn)傳達(dá)思想新意

“智能制造與生活”把教學(xué)對(duì)話擴(kuò)大到整個(gè)課堂，在師生、生生之間開展廣泛對(duì)話。在講課過(guò)程中，有13次課堂討論，如“動(dòng)物是否有智能”“你希望私人訂制的機(jī)器人擁有什么功能”“工匠精神”等，激發(fā)學(xué)生的積極性、參與性和創(chuàng)造性，讓每一位學(xué)生都有課堂參與感，能主動(dòng)表達(dá)自己的觀點(diǎn)。

2.1.2 注重趣味提升課堂魅力

通識(shí)課程一定要注重知識(shí)的趣味性，在課程素材選擇上應(yīng)選擇有趣的內(nèi)容。例如：講到最早的機(jī)床雛形時(shí)，可從中國(guó)明朝出版的《天工開物》中關(guān)于磨床的結(jié)構(gòu)出發(fā)展開。

2.2 專創(chuàng)融合、賽教融合的特色課程

機(jī)自專業(yè)將“機(jī)械創(chuàng)新綜合實(shí)訓(xùn)”作為專創(chuàng)融合特色示范課的突破口，依托于各類學(xué)科競(jìng)賽和教學(xué)改革研究項(xiàng)目，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機(jī)融入專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，積極推進(jìn)機(jī)自專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練和實(shí)踐。

2.2.1 專創(chuàng)融合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，樹立創(chuàng)業(yè)精神

“機(jī)械創(chuàng)新綜合實(shí)訓(xùn)”雖然是集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，但是仍然有理論教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。本課程理論教學(xué)環(huán)節(jié)采用“線上+線下”的混合式教學(xué)模式。線上采用超星學(xué)習(xí)通建設(shè)課程，分引言、創(chuàng)新篇、創(chuàng)業(yè)篇及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成功案例4個(gè)章節(jié)[4]。線下由專業(yè)教師講授機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法及經(jīng)典案例，由企業(yè)專家講授創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)專題講座。教學(xué)中融入了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育要素與資源，并設(shè)計(jì)了一套創(chuàng)新思維方法、創(chuàng)業(yè)教育融入專業(yè)課程的課件，上傳至超星學(xué)習(xí)通課程網(wǎng)站供學(xué)生學(xué)習(xí)參考。

2.2.2 賽教融合，將學(xué)生的設(shè)計(jì)作品轉(zhuǎn)化為成果

“機(jī)械創(chuàng)新綜合實(shí)訓(xùn)”要求學(xué)生能根據(jù)指導(dǎo)教師給定的命題，按照一定的功能要求，動(dòng)手設(shè)計(jì)出新型的機(jī)構(gòu)或裝置，并輸出相應(yīng)的技術(shù)文件。通過(guò)公開答辯挑選出優(yōu)秀作品和優(yōu)秀選手，并推薦參加三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、產(chǎn)品創(chuàng)新大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等大學(xué)生賽事。其中，被企業(yè)專家相中的設(shè)計(jì)作品，可以由企業(yè)指導(dǎo)學(xué)生申報(bào)專利并承擔(dān)全部費(fèi)用。

2.3 產(chǎn)教融合的特色課程

2.3.1 將最新的學(xué)科前沿、最新案例和產(chǎn)教項(xiàng)目融入課堂

一方面，聘請(qǐng)企業(yè)高級(jí)工程師參與課程規(guī)劃和設(shè)計(jì)，進(jìn)行企業(yè)設(shè)計(jì)案例的收集和整理；另一方面，根據(jù)理論和實(shí)踐教學(xué)的需要，聘用企業(yè)技術(shù)骨干和專家作為學(xué)校的企業(yè)講師，參與課程的講授和實(shí)踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)[5]。例如：“機(jī)械工程項(xiàng)目管理”“自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)及應(yīng)用”“生產(chǎn)實(shí)習(xí)”等課程中，企業(yè)工程師和教師共同完成了課程講授過(guò)程。

教師將最新的學(xué)科前沿、最新案例和產(chǎn)教項(xiàng)目融入課堂教學(xué)，可提高課堂教學(xué)效果，有助于穩(wěn)步提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。例如：溫娟教師在寧波材料科學(xué)與工程研究所實(shí)習(xí)半年，參與研究所具體科研項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)教研的深度融合。2019年立項(xiàng)湖北省科技廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于果膠電解質(zhì)雙電層突觸晶體管的神經(jīng)形態(tài)研究”，2020年給學(xué)生舉辦線上專業(yè)講座“中國(guó)芯”，并發(fā)表了1篇SCI論文。朱鳳霞教師在武鍋集團(tuán)閥門有限公司、武漢元豐汽車零部件有限公司實(shí)習(xí)數(shù)月，參與企業(yè)實(shí)際科研項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)教研的深度融合。2018年立項(xiàng)省教育廳科學(xué)技術(shù)研究計(jì)劃指導(dǎo)性項(xiàng)目“電動(dòng)截止閥流場(chǎng)特性研究”，以案例教學(xué)法融入“畢業(yè)實(shí)習(xí)”“機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)”等多門課程中，并發(fā)表了2篇EI會(huì)議論文。

2.3.2 將生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程融入課堂

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程，設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。例如：在“現(xiàn)代制造技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)”課程教學(xué)過(guò)程中，以典型夾具或小型設(shè)備的三維建模、工程圖繪制、復(fù)雜零件的快速成型或數(shù)控加工、加工程序編制、加工程序仿真、數(shù)控機(jī)床的基本操作技能與工件加工檢測(cè)為核心內(nèi)容，將過(guò)去簡(jiǎn)單的、獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合性、設(shè)計(jì)性實(shí)訓(xùn)。實(shí)訓(xùn)中學(xué)生全程參與現(xiàn)代制造過(guò)程，對(duì)學(xué)生掌握先進(jìn)制造技術(shù)具有積極作用。

2.4 把思想政治工作貫穿于專業(yè)教育全過(guò)程

機(jī)自專業(yè)積極開展課程思政改革與實(shí)踐，將課程思政貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，目前有8門課程思政試點(diǎn)課程建設(shè)，其中2門獲校級(jí)示范，3門校級(jí)結(jié)項(xiàng)，3門建設(shè)中。

2.4.1 利用智慧教學(xué)工具進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和視頻資源建設(shè)

在課程教學(xué)中，教師除了將相關(guān)專業(yè)知識(shí)傳授給學(xué)生，還需根據(jù)課程特點(diǎn)，利用智慧教學(xué)工具設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，挖掘相應(yīng)的德育滲透點(diǎn)，將愛(ài)國(guó)主義精神、社會(huì)責(zé)任感、歷史使命感和行業(yè)職業(yè)道德、企業(yè)文化等方面教育剪輯制作成短視頻融入專業(yè)教育。

2.4.2 利用智慧教學(xué)工具進(jìn)行教學(xué)反饋

通過(guò)“雨課堂”“問(wèn)卷星”等信息化工具，完成學(xué)生對(duì)課程思政試點(diǎn)改革教學(xué)效果的調(diào)查，在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式上，及時(shí)根據(jù)問(wèn)卷反饋的結(jié)果適時(shí)調(diào)整。

3 深度融合信息技術(shù)的課程開發(fā)

3.1 基于VR技術(shù)開發(fā)虛擬實(shí)訓(xùn)

機(jī)自專業(yè)基于虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)開發(fā)虛擬實(shí)訓(xùn)。例如：“機(jī)械裝置測(cè)繪”是機(jī)自專業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，機(jī)械裝置測(cè)繪實(shí)踐環(huán)節(jié)中，學(xué)生需要在實(shí)驗(yàn)室拆裝汽車變速器。由于可供學(xué)生拆裝的變速器較少，實(shí)際教學(xué)中常常只有一部分學(xué)生有機(jī)會(huì)動(dòng)手拆裝，還會(huì)有一些學(xué)生來(lái)不及動(dòng)手拆裝，影響了教學(xué)效果。

課程教師利用拆裝對(duì)象汽車變速器的三維模型建立VR環(huán)境，使學(xué)生能夠在對(duì)實(shí)物進(jìn)行拆裝前在VR環(huán)境中進(jìn)行拆裝練習(xí)。一方面，可以讓每個(gè)學(xué)生都在VR環(huán)境中進(jìn)行操作，部分解決有學(xué)生沒(méi)有機(jī)會(huì)動(dòng)手操作的問(wèn)題；另一方面，學(xué)生在VR環(huán)境熟悉拆裝操作后再對(duì)實(shí)物進(jìn)行拆裝，感受更深刻，操作速度更快，在同樣時(shí)間里會(huì)有更多學(xué)生有機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)物拆裝。學(xué)校機(jī)自專業(yè)基于VR技術(shù)的“機(jī)械裝置測(cè)繪”虛擬實(shí)訓(xùn)課程，在全國(guó)高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽3D/VR/AR數(shù)字化虛擬仿真主題賽項(xiàng)中榮獲三等獎(jiǎng)。

3.2 “智慧+”特色課程

將現(xiàn)代化“智慧+”教學(xué)模式融入教學(xué)過(guò)程，開展在線開放課程、SPOC、MOOC建設(shè)。目前，機(jī)自專業(yè)已有多門課程上線超星、中國(guó)大學(xué)MOOC網(wǎng)等平臺(tái)。

4 結(jié)語(yǔ)

武漢華夏理工機(jī)自專業(yè)積極探索特色課程體系構(gòu)建和一流課程建設(shè)。2021年8月，該專業(yè)的“智能制造與生活”課程被認(rèn)定為省級(jí)線上線下混合式一流課程。后期將總結(jié)建設(shè)成果，整理“機(jī)械創(chuàng)新綜合實(shí)訓(xùn)”“自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)及應(yīng)用”等課程的資源，按省一流本科課程去建設(shè)，力爭(zhēng)一流。