新工科背景下的機械制造技術課程改革研究

邵兵 胡曉莉 汪慧群

摘要：本文基于新工科人才培養模式，針對機械制造技術課程存在的部分教學內容、教學方式、課程實踐和課程考核等方面存在的問題，提出了機械制造技術課程改革新思路，包括重新提煉人才培養目標，更新部分陳舊的教學內容，進一步完善以學生為中心的教育教學方式和課程考核方法，將課堂教學和課程實踐融為一體，積極探索新工科背景下課程建設的有效途徑，不斷提升教育教學質量，培養新工科高素質創新人才。

Abstract： This article is based on a new engineering personnel training mode， aiming at the existing part of mechanical manufacturing technology course teaching content， teaching methods， curriculum practice and problems existing in the aspects such as courses examination， mechanical manufacturing technology curriculum reform put forward the new way of thinking， including the talents training goal of refined and updated part of the old teaching content， to further improve the education of student-centered teaching method and curriculum appraisal method， classroom teaching and course practice， actively explore new engineering under the background of curriculum construction， the effective ways to improve education quality of teaching， cultivate new engineering innovative talents with high quality.

關鍵詞：新工科;機械制造技術;課程改革;課程實踐

Key words： new engineering;machinery manufacturing technology;curriculum reform;course practice

中圖分類號：G642.3;TH16-4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）01-0226-02

0? 引言

當前，國家推動實施“中國制造2025”、“智能制造”等重大戰略，以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的新經濟受到廣泛關注并得到快速發展，新形勢與新戰略對我國傳統的工程人才培養提出了挑戰，迫切需要大量的工程實踐能力強、創新能力強、具有國際競爭力并能適應未來發展的高素質復合型的“新工科”人才[1-2]。新時代對創新型工程人才的更高要求，使得原有的課程體系、課程內容需要改革與更新，同時人才的綜合素質如團隊精神、可持續發展意識、終身學習意識也需要培養[3-5]。

結合上海電機學院機械設計制造及其自動化專業“國家級一流本科專業建設點”的建設工作，對接專業工程教育認證的各項要求和質量標準，同時借鑒新工科人才培養理念，充分體現學校 “技術立校、應用為本”的辦學方略，推進產教深度融合。機械制造技術課程作為一門機械設計制造及其自動化專業的主干核心課程，必須能夠充分體現上述各項要求。

1? 機械制造技術課程現狀

上海電機學院機械制造技術課程由原專業課程機械制造裝備、金屬切削原理與刀具、機械制造工藝學、夾具設計四門課程整合，課程內容范圍較廣、課程難度較高、實踐性較強，目前主要存在以下問題：

1.1 教學內容急需更新

當前機械制造技術發展較快，而原教材內容與現代機械制造技術脫節，很難體現實際生產中的技術應用。

1.2 未能充分貫徹以學生為中心

該課程根據專業制定的培養目標和畢業要求指標點，修改了課程目標，制定了以目標為導向的課程內容，但是課堂組織和教學環節的設計未能充分體現以學生為中心。

1.3 課程實踐需進一步落實

該課程中設置的一些實踐環節包括課程實驗和課程項目，其內容相對枯燥，缺乏對學生工程意識和解決實際問題能力的培養，需主講教師深入企業調研，選取既具有一定技術含量，又貼近企業生產實際的實踐環節，充分體現課程實踐的意義。

2? 課程改革方案探索

2.1 課程改革總體思路

機械制造技術課程根據培養目標和畢業要求指標點，確定課程目標，創新改革教學內容，建立以學生為中心的教學方式，注重學生實踐能力的培養，不斷從課程評價報告中完善課程培養體系，提高學生能力培養質量（如圖1所示）。

2.2 課程目標

根據專業培養目標和畢業要求指標點，修訂機械制造技術課程目標如表1所示。

2.3 課程內容改革

目前機械制造技術教材中涉及到的金屬切削刀具、機床、工藝和夾具等部分內容陳舊，與現代制造企業實際制造技術脫節嚴重，難以激發學生學習興趣。采取的改革內容主要有：減少刀具角度章節內容，增加常用機夾刀片刀桿內容;根據實際數控加工情況，修改金屬切削原理章節內容;刪減傳統機械制造機床內容，保留加工方法內容，部分數控機床內容合并至數控技術課程;根據企業實際生產加工工藝，修改原工藝課程部分內容;夾具部分注重基本定位原理和夾緊方式的講解，增加新式夾具如零點定位夾具內容;增加增材制造、智能制造和工業機器人等先進制造技術。這部分的改革需要課程團隊教師積極主動與企業深度合作，將企業實際工程案例和制造技術融入到課程中。

2.4 教學方式改革

充分貫徹以學生為中心的教學方式改革，改變原有的滿堂灌教學方法，探索以工程案例為核心的問題導向式、發現式、啟發式、討論式以及翻轉課堂式教學。采用Sandvik刀具手冊增設選刀實驗和基于數控機床的工藝編制項目，致力于培養學生主動學習的能力，形成“以學生為主體，教師為主導”的教與學模式，提高學生發現問題、分析問題、解決問題的能力;依托應用型課程轉型，探索項目驅動、任務導向、課堂與實踐地點交互式等項目引領的教學模式，并充分利用虛擬仿真等現代教育技術與手段，創設虛擬與現實融合的教學情境，激發學生學習興趣，提高課堂教學效率。

2.5 課程實踐的能力培養

從表1中可以看出，課程目標3和4的能力要求較高，僅僅從課堂被動式的講課很難激發學生學習的熱情，較好的完成課程目標3和4的培養，所以在本課程中增加了機械制造工藝編制三級項目。該項目是教師通過對企業的實際生產工藝進行遴選，結合學生綜合提出加工方案的能力和創新設計機械制造工藝流程能力的培養，選取典型的零件，完成其加工工藝編制的項目。項目實施過程以學生為主體，分小組實施，組內分工合作。安排一次討論課，學生用PPT匯報其加工方案，討論其合理性、經濟性等工程要素。最終提交的機械加工工藝規程包括結構工藝分析、工藝路線和定位方案等內容。通過該課程實踐環節的培養，不僅高效完成了課程目標3和課程目標4的能力培養要求，也為學生后續的項目綜合實踐課程和畢業設計打下基礎。

課程目標5提出培養學生對實驗數據處理，進行分析比較獲得有效結論的能力，該能力的培養主要通過以下兩個實踐環節：模擬現場工藝設計人員，根據零件圖和工序卡片中的工序內容，利用刀具手冊選擇合適的刀具，確定各個工序的刀具類型、刀片和刀桿貨號;研究一批零件在加工過程中尺寸的變化規律，分析其誤差的原因，運用計算機輔助誤差測控試驗平臺進行誤差數據的采集，運用直方圖和質量控制圖判斷加工誤差性質和穩定性。

3? 總結

在新工科背景下，構建技術應用型的課程，必須與企業深度融合改革教學內容適應當代技術的發展，建立以學生為中心的成果導向教學方式激發學習主動學習的興趣，使教師和學生的教學互動靈活多樣，通過課程項目落實課程目標的能力培養幫助學生提高工程實踐素養，充分體現新工科人才培養理念，提高人才培養質量。

參考文獻：

[1]林健.新工科建設：強勢打造“卓越計劃”升級版[J].高等工程教育研究，2017（3）：7-14.

[2]李聰波，林利紅，湯寶平，等.新工科建設背景下機械制造技術基礎課程建設探索[J].高等建筑教育，2020，29（2）：23-28.

[3]李志義.解析工程教育專業認證的成果導向理念[J].中國高等教育，2014（17）：7-10.

[4]李娜娜，劉吉軒.應用型本科成果導向教育理念的探索與實踐—以機械制造技術基礎課程為例[J].教育教學論壇，2020，12（3）：180-182.

[5]何船，陶亮，王剛.基于CDIO理念的機械制造技術基礎課程教學改革實踐[J].中國現代教育裝備，2020（329）：67-69.