機械類專業(yè)教育中的思政元素挖掘與教學模式探索

方自強 易建鋼 萬宇杰 張 良

江漢大學智能制造學院，湖北 武漢 430056

江漢大學機械設計制造及其自動化專業(yè)教學團隊圍繞國家制造業(yè)的需求，立足服務武漢地方經濟發(fā)展，面向湖北，輻射全國，立志培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展，適應社會和經濟發(fā)展需要，具有社會責任感、良好的職業(yè)道德、團隊合作精神和較強實踐能力，掌握機械設計制造及其自動化和相關學科的基礎理論、專業(yè)知識與技能，能夠在機械設計制造及其自動化領域從事技術開發(fā)、裝備設計、生產營運管理及應用研究等工作的應用型高級人才。在上述人才培養(yǎng)目標中，社會責任感、職業(yè)道德、團隊合作精神、實踐能力的培養(yǎng)同基礎理論、專業(yè)知識與技能的培養(yǎng)同等重要，因而機械類專業(yè)課教師除了需要對專業(yè)課程中的知識點進行傳道授業(yè)解惑，還需要培養(yǎng)學生的家國情懷，要求學生將其所學知識用于社會主義事業(yè)的建設中，做到學有所思、學以致用。基于此，機械類專業(yè)課程中的思政元素挖掘與教學模式探索是江漢大學機械設計制造及其自動化專業(yè)課程教學改革的重要目標之一。

一、機械類專業(yè)課程教學中思政元素的挖掘

根據(jù)江漢大學《機械設計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案》，機械類專業(yè)的課程教學主要包括以下四大環(huán)節(jié)：理論教學、實踐教學、第二課堂以及畢業(yè)設計。表1 是機械類專業(yè)課程構成及學分分配表，但該表不包含38個通識教育課程學分。

在理論教學環(huán)節(jié)中，機械類的專業(yè)基礎課與專業(yè)課程以數(shù)學、力學、制繪圖、計算機、電學、材料學、結構類設計等主干課程為主。這類課程的知識點理論性較強，學科知識門檻較高，要求學生具有埋頭苦讀的鉆研精神。因而，在上述理論課程教學中，教師可以引導學生對重難點知識進行學習、鉆研、開拓，學生通過對專業(yè)知識的理解和掌握，培養(yǎng)鉆研精神。

在機械類專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中，實踐教學環(huán)節(jié)主要包括專業(yè)基礎課與專業(yè)課的課程設計、工程訓練及專業(yè)實習等。在課程設計過程中，學生需要利用所學的專業(yè)知識，針對具體的工程機械對象，在一周或數(shù)周內開展相關方案設計、結構設計、力學校核、圖紙繪制等工作。學生可獨自或與其他組員一起對上述工作內容反復修改、校核，最終完成設計內容，這一精益求精的工作過程恰好體現(xiàn)了工匠精神。在工程訓練及專業(yè)實習中，學生需親臨工作現(xiàn)場，在工人師傅的帶領下開展機械類產品的實訓、生產等實習項目，感受工匠精神。

第二課堂主要是指學生參與與機械專業(yè)相關的學科競賽、科研創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)實踐等。如學生參加工程訓練大賽、機械創(chuàng)新大賽；學生參與科研項目，發(fā)表科研論文，申請專利；學生成立公司或入駐創(chuàng)業(yè)園，獲得風險投資基金或地方創(chuàng)業(yè)基金。這類分數(shù)的獲取必須以創(chuàng)新為核心和前提，可見第二課堂的開設能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

畢業(yè)設計旨在培養(yǎng)學生綜合運用所學機械專業(yè)的理論、知識和技能解決實際問題的能力。在教師的指導下，學生就選定的課題進行機械設計和研究，包括設計、計算、繪圖、工藝技術等，最后提交一套完整的機械圖紙和一篇設計報告。畢業(yè)設計的完成過程實際上是學術修養(yǎng)的養(yǎng)成過程，其要求學生自覺付出努力，最終實現(xiàn)自我教育、自我充實、自我提高。

基于專業(yè)課程教學的四大環(huán)節(jié)，如圖1所示，教學團隊可以在理論教學環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學生的鉆研精神，在實踐教學環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學生的工匠精神，在第二課堂中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，在畢業(yè)設計中培養(yǎng)學生的學術修養(yǎng)。根據(jù)課程思政的總體思想，培養(yǎng)學生的愛國情懷是大學教育的重中之重，因而機械類專業(yè)學生的愛國情懷養(yǎng)成需要橫貫圖1所示的四大環(huán)節(jié)。

二、將鉆研精神融入理論教學

要將鉆研精神融入機械類專業(yè)課程的理論教學，可從教師課堂講述、知識體系引導兩個方面展開。

對于教師課堂講述，本教學團隊以機械工程導論理論課程教學為例，說明其教學理念。機械工程導論主要系統(tǒng)闡述機械工程的相關基礎知識、機械設計與現(xiàn)代設計方法、機械制造工藝技術、機械工程技術的新發(fā)展，具體介紹機械工程人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新型人才培訓的實踐方案。在課堂理論講解中，一方面教師通過引入中國制造業(yè)所面臨的技術瓶頸，如“圓珠筆芯技術瓶頸”“計算機芯片技術瓶頸”等，向學生闡述鉆研精神在機械專業(yè)學習、研究、應用方面的重要性；另一方面，引入中國學者成功獲得制造行業(yè)技術突破的例子，如“兩彈一星”“國產商業(yè)大飛機”“載人航天器”等，向學生闡述鉆研精神在中國制造先行者們對瓶頸技術攻堅克難并突破外國技術封鎖的研制過程中發(fā)揮的理想信念作用。

對于知識體系引導，本教學團隊以液壓與氣壓傳動理論課程教學為例，說明其教學模式。液壓與氣壓傳動課程以流體力學的理論知識為基礎，同時融合了泵、缸、馬達、閥以及液動和氣動控制回路等工程應用類知識，兼具理論性和實踐性。在課程教學中，我們通過結合工程應用實例，諸如大型壓力機、數(shù)控機床的液壓系統(tǒng)等，一方面向學生講解液動和氣動控制回路、元件、流體力學原理等知識；另一方面，通過給學生布置綜合性較強的大作業(yè)，如大型壓力機、數(shù)控機床的液壓系統(tǒng)設計及分析等，讓學生在學習和練習過程中逐步體驗鉆研精神在技術類課程學習及應用過程中的重要性，并由此培養(yǎng)學生的鉆研精神。

圖2 列出了“教師課堂講述模式”和“知識體系引導模式”在機械類核心課程中傳授學生鉆研精神的應用分類情況。

三、將工匠精神融入實踐教學

工匠精神是機械行業(yè)中從事設計、制造、工藝、自動化、柔性生產等相關從業(yè)者追求的行為準則和理想信念。黨的十八大以來，習近平總書記多次強調要弘揚工匠精神。黨的十九大報告提出要“弘揚勞模精神和工匠精神”。在機械類專業(yè)的課程模式中，實踐教學環(huán)節(jié)最能體現(xiàn)工匠精神。本教學團隊從實踐教學環(huán)節(jié)入手，探索機械類學生專業(yè)課程教學中工匠精神的培養(yǎng)方法。

根據(jù)江漢大學《機械設計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案》，機械類專業(yè)的實踐教學環(huán)節(jié)主要包括機械制圖測繪（測繪）、專業(yè)課課程設計、工程訓練Ⅰ、專業(yè)認識實習、生產實習、機械裝配實習、畢業(yè)實習。表2 羅列了實踐教學環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學生工匠精神的具體項目。

在工程訓練Ⅰ、生產實習、機械裝配實習等實操環(huán)節(jié)中，學生需要針對某個機械加工工件，體驗車銑刨磨等機床加工方法的實際操作過程。在工人師傅的帶領下，學生能夠親身感悟工匠精神，這是因為學生實操的機床刀具的每一道加工程序、走刀的刀量控制、進給速度的控制等均反饋到所加工工件的加工精度上。這一實踐過程既能讓學生在千篇一律的實操過程中學習加工工藝，又能讓學生領悟“勞動最光榮、勞動最崇高、勞動最偉大、勞動最美麗”的道理。

在各類專業(yè)課的課程設計中，學生需要針對教師提供的課題，設計方案、論證可行性、開展理論驗證、結構設計、圖紙繪制、答辯等一系列邏輯嚴密的實踐環(huán)節(jié)。在這些實踐環(huán)節(jié)中，學生必須秉持“小心求證、嚴謹認真”的精神。教師在給學生講解課程設計專業(yè)知識的同時，還應該引導學生注意從課程設計中體會和總結其中的工匠精神，力求設計過程的精益求精。

在上述實踐環(huán)節(jié)中，教師和企業(yè)人員在講解專業(yè)實操知識的同時，還應將愛國情懷融入其中，讓學生了解所學都應為祖國的現(xiàn)代化建設而服務。

四、第二課堂中創(chuàng)新意識的培養(yǎng)

黨的十九大報告提出，到2035年我國基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化，經濟實力、科技實力將大幅提升，躋身創(chuàng)新型國家前列。創(chuàng)新意識的培養(yǎng)應該起步于大學。對機械類本科專業(yè)的學生來說，創(chuàng)新意識的養(yǎng)成除了理論方法的創(chuàng)新，還包括實訓實踐中的創(chuàng)新。在江漢大學《機械設計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案》中，第二課堂環(huán)節(jié)的設立正是為了鼓勵學生利用課余時間，將所學習的專業(yè)知識應用于與機械專業(yè)相關的學科競賽、科研創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)實踐，進而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。表3 羅列了第二課堂環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識的具體項目。

在機械工程學會所主辦的工程訓練大賽、機械創(chuàng)新設計大賽、機械創(chuàng)新創(chuàng)意大賽中，學生需要根據(jù)大賽組委會發(fā)布的參賽題目，在限定的范圍內，進行設計方案、結構部件、機械工藝等多維度的創(chuàng)新，力求在大賽中脫穎而出。本專業(yè)教學團隊多年長期指導學生積極參加相關賽事，并取得過全國一等獎、二等獎等優(yōu)異成績。通過總結學生學科競賽的指導經驗，本專業(yè)教學團隊發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新的思想源泉往往來自學生。在專業(yè)教師的正確指引下，學生之間的研討往往會迸發(fā)出思維的火花，通過師生的反復討論，思維的火花最終形成切實可行的創(chuàng)新方案。生生間和師生間的討論過程實際上就是學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)過程，而競賽獲獎是激發(fā)學生創(chuàng)新意識的核心動力。

學生科研立項是江漢大學機制專業(yè)的又一特色，學生通過組隊找導師，然后根據(jù)創(chuàng)新點撰寫申請報告，在規(guī)定的研究時間內獲得研究成果并結題。在科研活動中，學生的自我選題激發(fā)了他們的創(chuàng)新興趣與積極性。在導師的指導和小組內的討論中，圍繞選題開展的科學研究也必須以創(chuàng)新為前提。項目的結題需要以制造實物樣機或發(fā)表論文專利等形式來完成，這一審核制度也對項目的創(chuàng)新性提出了嚴格的要求。科研活動能夠激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，影響他們今后的專業(yè)工作乃至學術生涯。

五、畢業(yè)設計中學術修養(yǎng)的養(yǎng)成

學術素養(yǎng)是研究者在學術研究過程中所表現(xiàn)出來的綜合素質，主要由學術意識、學術知識、學術能力和學術倫理道德組成。機械類專業(yè)學生在完成畢業(yè)設計的過程中恰好需要具備上述能力，例如針對某一機械產品的設計課題，學生要明白該設計的目的是什么，如何創(chuàng)新性地提出自己的觀點和方案，體現(xiàn)學術意識和學術倫理道德。在完成設計的過程中，學生需要根據(jù)自己所擬定的方案，查找相關的文獻資料，并結合自己所掌握的知識，完成整個設計過程，繪制三維結構圖和二維設計圖紙，這綜合體現(xiàn)了學生的學術知識和學術能力。最后，學生需要將設計的過程，按照畢業(yè)設計的既定格式撰寫畢業(yè)論文或設計說明書，所撰寫的畢業(yè)論文或設計說明書應當合乎邏輯、條理清晰，以展現(xiàn)自己的學術能力。

下面以2018年筆者所指導的《一種對蝦剝殼裝置設計》畢業(yè)設計課題為例。2017 年12 月底，筆者通過向劉朝陽同學發(fā)放《畢業(yè)設計任務書》，說明課題的設計目的、所需要參考的資料，要求該同學先查閱文獻資料，然后撰寫文獻綜述、開題報告，繼而擬定具有創(chuàng)新思維的畢業(yè)設計方案，這一過程對該學生的學術意識和學術倫理道德均提出了要求。每次見面研討，通過核對文獻、查新、反復修改設計方案，能夠進一步培養(yǎng)該學生的學術能力。2018 年3 月，當開題報告通過后，筆者要求該學生根據(jù)所擬定的方案開始畢業(yè)設計工作。在完成畢業(yè)設計的過程中，該學生需對總體方案、綜合考慮的因素、關鍵部件、對蝦分級裝置、主體受力部件等具體結構部件開展詳細的設計和校核工作。這一過程要求該學生具備機械設計的基礎能力，對該學生學術知識的積累和學術能力的養(yǎng)成起到了至關重要的作用。最后，該學生需要依據(jù)所設計的詳細結構繪制二維圖紙，并撰寫畢業(yè)設計說明書，畢業(yè)設計說明書還需要通過文獻查重。圖3分別為《一種對蝦剝殼裝置設計》的三維結構設計方案和對應的畢業(yè)設計說明書封面。在上述畢業(yè)設計的指導過程中，教師需要從學術意識、學術知識、學術能力和學術倫理道德四個方面發(fā)揮引導作用，在潛移默化中讓學生養(yǎng)成學術修養(yǎng)。

六、結語

文章通過對機械類專業(yè)課程教學的四大環(huán)節(jié)的深度挖掘，將機械類專業(yè)課程中的思政元素融入專業(yè)課程教學中，讓學生在學好專業(yè)知識的同時，將所學知識運用到祖國的現(xiàn)代化建設中，做到學有所思、學以致用。本文主要從以下四個方面開展機械類專業(yè)課程的思政元素挖掘與教學模式探索。

1.在理論教學環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學生的鉆研精神。基于教師課堂講述和知識體系引導兩種模式，讓學生在學習和練習中逐步體驗鉆研精神在技術類課程學習及應用過程中的重要性，進而培養(yǎng)學生的鉆研精神。

2.在實踐教學環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學生的工匠精神。在各類專業(yè)實踐中，教師在給學生講解課程設計專業(yè)知識的同時，引導學生注意從實踐環(huán)節(jié)中體會和總結其中的工匠精神，加深學生對工匠精神的認知。

3.在第二課堂中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。在第二課堂中，鼓勵學生將所學的專業(yè)知識應用到與機械專業(yè)相關的學科競賽、科研創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)實踐中，進而激發(fā)學生的創(chuàng)新興趣、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

4.在畢業(yè)設計中培養(yǎng)學生的學術修養(yǎng)。在畢業(yè)設計的指導過程中，教師從學術意識、學術知識、學術能力和學術倫理道德四個方面對學生加以引導，讓學生在畢業(yè)設計的完成過程中潛移默化地培養(yǎng)學術修養(yǎng)。