應用型本科“機械制造技術基礎”課程教學改革創新研究

王林森，王海霞＊，李東亞，王存堂，尤鳳翔，程 曉，董逸君，邱瑾陽

（蘇州大學應用技術學院 工學院，江蘇 蘇州 215300）

0 引言

我國制造業朝著高速、高效、高質量方向發展，對創新應用型人才需求也愈發迫切。應用型人才培養的前提是課程思政的引導；途徑是實踐能力的培養；最終目標是提高學生理實一體的綜合能力。中國制造2025的根本是為培養智能化應用型人才，學校應從實踐教學體系、優化師資和實踐基地、改革教學方法、強化學生實踐能力等方面進行改革，培養機械類應用型人才[1]。作為機械類人才培養課程體系中最重要的一門大類專業基礎課及理實結合課程——“機械制造技術基礎”課程而言，應作為應用型人才培養的關鍵課程，做深入探究和課程創新[2]。不同行業學者依托本校機械類人才的培養要求，從培養模式、方案、教學手段等方面對機械制造技術基礎課程進行探究。同時，利用也利用現代教學方法，激發學生興趣，對教學模式、課程教學內容等方面進行改革和研究，不斷提高課程教學效果，從而培養學生的實踐能力。為達成培養應用型人才的目標，對機械制造技術基礎課程的教學內容、方法、手段等多角度進行了探討實踐[3-4]。但對機械制造技術基礎課探究仍存在一些不足：（1）課程目標方面，課程要以機械工藝規程設計和加工表面質量為主要內容，緊緊圍繞實用性這一目標，開展教學計劃，課程不應脫離課程綜合實踐性這一特點。（2）課程的實踐教學內容方面，實踐教學所采用項目的引入應符合當代制造業實際情況，不應脫離制造業實際情況。設計的每個實踐教學環節應符合綜合性專業課程實際需求，融入更多的專業基礎課程知識，比如繪圖和機械設計技能，與章節內容對應的項目化作業應能發揮學生主動性、創造力，并不是讓學生機械式的照搬照抄。（3）教學手段方面，案例教學、理實一體、實踐教學等常用教學手段，并不能激起學生對課程的興趣，由于未經歷生產實際，學生很難理解生產過程中工藝流程，無法有效達成課程目標。

大多學者并未對課程重點章節及項目化的實時細節進行深入探究，也很少有學者以現代制造技術手段和超星教學平臺為教學切入點，在項目化的實踐案例方面做課程的細致化工作。本研究主要重點從三個方面來創新課程體系，從課程思政元素引入和引導，根據課程目標，通過重建課程內容、理實融合、項目化作業的方式，借助于數字化仿真技術和超星平臺，探索全新的教學方式方法，最終形成一整套用于實踐的應用型課程體系。

1 “機械制造技術基礎”課程內容及方法改革

1.1 明確課程目標

本課程雖作為工學類一門專業基礎課，但其知識點涵蓋了機械制圖、材料、機械設計、金工實訓等基本知識，側重于實際問題解決和知識應用。結合當下制造業對應用型人才培養和需求，教學目標從3個方面培養學生本領：（1）知識融會貫通的能力：掌握金屬切削基本原理，以其他專業學科知識為基礎，理解和掌握基本概念、知識和統合分析金屬切削過程中問題；（2）理實一體化運用的能力：根據每章節重點內容不同，各章節設定一個項目化作業，幫助學生理解章節重點和難點知識點，主要涉及刀具、機床、夾具和工藝規程設計，提高學生實踐能力，加深學生對課程知識掌握，所有涉及項目化作業均為由淺至深進行設計；（3）不斷創新和持續改善的能力：科學技術進步，促使我們要有不斷學習理念，掌握新技術、新知識才能不會被快速發展的社會所淘汰，激發學生創造性思維，從新技術、新工藝、新設計等多方面培養學生對機械制造行業興趣和創造性。

1.2 重構課程內容

科學技術的發展，使得現代機械制造行業中所需的技術能力和理論體系也發生了翻天覆地的變化，傳統的零件制造方法已被現代化、智能化、自動化的設備或加工手段所替代。原本課程中的某些重點知識和課程內容卻并未隨技術進步進行革新，所學的課程知識與實際行業需求不匹配、不協調。“機械制造技術基礎”課程改革應為培養現代化應用型機械類人才服務，就需要在課程內容中融入智能制造技術、互聯網技術、云計算等新興技術，將先進制造技術融入到課程章節內容中去，同時對原本章節中某些陳舊的知識點不做詳細講授。同時，為強化學生對知識掌握和實踐運用，在每個課程章節最后添加課程項目化作業，所選實踐項目均與專業課程體系、工廠實際項目相關聯，并采用“總-分”模式進行課程實踐項目的優化設計。從課程內容和課程實踐項目兩個方面對整體課程內容進行構建：

1.2.1 重塑課程理論內容

“機械制造技術基礎”課程主要理論內容可以分為6個部分：金屬切削原理、金屬切削刀具、機床、夾具設計、工藝規程設計部分、加工質量和裝配工藝。課前，改變傳統的先理論再實踐的教學模式，把課程中每個章節重點內容融入到課程案例中，課程開始前展示給學生感興趣且熟知的項目案例，激發學生求知欲，便于將枯燥乏味理論知識，以更直觀的方式呈現給學生，使得學生清楚理論與實際的關聯性。課程中，為緊密融入先進制造技術，確定章節知識的側重點，對于每章講授內容進行重構。例如，在金屬切削原理章節中融入特斯拉車架精密鑄造成型工藝原理、智能控制切削等先進技術內容，而對于材料切削加工性及磨削加工方式這幾節不做重點講授，表1為課程所有理論章節重構內容。課程后，為使學生能夠把所學的知識點與課程內容融會貫通，及時有效解決生產中實際問題，利用項目化實踐進行能力培養。

1.2.2 優化課程實踐項目

項目化教學方法有助于提高學生的實踐能力，若想要項目化教學方式在課程中起到應有的作用，就需要優化課程項目內容，只有選定的項目內容與實際工廠緊密聯系、行業對技能人才需求相匹配，才能突出項目化教學對培養學生實踐能力起到作用。傳統課程每章節的實踐項目，脫離工廠實際，大多獨立存在，各知識體系和章節之間沒有相互聯系，導致學生對理論內容無法實現相互關聯、綜合運用，學生較難理解課程理論知識與實踐項目間關系。結合課程章節知識體系，以機械課程設計實踐綜合項目為主要實踐目標，拆分出每個章節的項目化作業，并分配到每個章節項目中，項目化實施方式采用“分-總”模式，形成層層遞進式實踐體系。例如課程綜合實踐目標是需要設計出一套工廠用的旋轉變直線移動機構，就需要拆分每章節涉及的實踐項目，分配給到章節項目化實踐中去，主要可以拆分為：刀具結構及選型、機床結構及類型、夾具設計及加工誤差計算、工藝規程設計、工廠加工布局等部分。課程重點內容對應的實踐項目見表1。

表1 課程主要重構內容及實踐項目

1.3 創新教學方法

1.3.1 “闖關式”課程預習方式

利用數字化超星平臺，建立課程相關的視頻、動畫、微課等資料，在課程開始前一周下達課程主要內容，在學生觀看課程視頻或者預習課程內容過程中，每隔15～20 min，跳出一個需要學生回答問題，回答正確才能繼續觀看后面的課程內容，這種方式避免了學生對課程預習不充分的情況，同時也增加了趣味性，教師也可以掌握學生課前預習的效果，針對學生的薄弱環節課堂上做重點講解。

1.3.2 先進制造技術的融入

為激發學生興趣，把工廠產線“搬進”課堂，結合課程的教學內容，引入現代制造技術課程章節中的數字孿生仿真技術，作為課程切入點，利用PDPS仿真平臺，把虛擬的工廠產線工藝流程以數字化仿真的形式展現在課堂中，激發學生對數字孿生技術的研究興趣的同時也讓學生熟悉了整個機械產品的生產工藝流程，同時課程中輔以三維建模軟件，展示不同刀具、機床、夾具、工件等，便于學生理解課程中重點的工藝規程設計、工藝系統結構等相關教學內容。

1.3.3 挖掘知識關聯性

在“機械制造技術基礎”課程教學過程中，知識點多，涉及面廣，學生學習每個知識點如果只靠死記硬背，就會導致教學效果不理想，也是導致學生對課程內容不感興趣重要原因。深入挖掘課程內容之間的關聯性，可以調動學生積極性，提高學生興趣。比如，從金屬切削原理中金屬變形區特點，可以關聯到切削力和切削熱產生是在變形區的第二、三區，由切削熱產生區域又可以關聯到刀具磨損區域，由刀具磨損可以關聯到刀具使用壽命等，會發現每節課程知識可以通過一條知識主線串起來，方便學生記憶的同時，也有助于完成課程目標。

1.3.4 課程綜合實踐

課程中實踐方式采用“分-總”形式，先根據項目化形式掌握每章節重點知識，在課程最后采用綜合實踐項目作為課程內容總結，課程結束后會安排課程實訓，分組分工合作，設計一套“旋轉變直線移動”機構，應包含每個零件的三維和二維圖設計、零件工藝規程設計、學會在加工中控制零件表面質量等課程重點的內容，鍛煉學生獨立自主進行全套工藝規程設計的能力。

2 結語

“機械制造技術基礎”課程通過由淺入深，循序漸進教學，提高了學生綜合分析問題、解決問題的能力。分別從教學目標、教學內容、教學方法3個方面對課程進行探索實踐：教學目標方面，課程以應用型課程為基本方向，在教學實施過程中始終以突出實際應用為主要目標，提高學生的實踐能力和問題解決能力；教學內容上，抓住課程重點知識，每個章節以案例和項目化方式，鍛煉學生把機械設計、機械制圖、材料力學等知識統合運用的能力；教學方法方面，多種教學方法并行，激發教學過程中學生的興趣和積極性，點燃課堂活力，使學生愿意積極思考，開拓思維，提高學生創新能力。