“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程改革的實(shí)踐與探索*

沈建成 ，嚴(yán)慧萍 ，劉立美 ，羅文翠 ，易湘斌

（蘭州工業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)與各行各業(yè)不斷融合和發(fā)展，一場(chǎng)席卷全球的科技革命和行業(yè)變革撲面而來。為應(yīng)對(duì)新一輪的科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，推動(dòng)裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，國家也實(shí)施了“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略。機(jī)械類專業(yè)為培養(yǎng)與裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)相適應(yīng)的工程技術(shù)人才，掀起了教學(xué)改革熱潮[1]。“機(jī)械制造基礎(chǔ)”是機(jī)械類專業(yè)核心課程，是“工藝與制造”知識(shí)鏈的核心，所涉及的專業(yè)知識(shí)主要包括金屬切削原理、金屬切削刀具、金屬切削機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)以及機(jī)械制造工藝。該門課程的學(xué)習(xí)是對(duì)機(jī)械類基礎(chǔ)知識(shí)的綜合利用和升華，課程內(nèi)容突出工程運(yùn)用，接近生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)提高具有極大推動(dòng)作用。然而，目前“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程的內(nèi)容體系、教學(xué)方法、考核形式等，已無法適應(yīng)國家戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要，需對(duì)其進(jìn)行深入的教學(xué)改革。

1 課程目前存在的問題

通過走訪企業(yè)，院校交流，專家座談，回訪學(xué)生，教研室討論，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程存在以下問題。

1.1 知識(shí)體系相對(duì)陳舊

隨著科技進(jìn)步，信息技術(shù)與裝備制造業(yè)不斷融合，制造業(yè)向智能制造發(fā)展，新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式助推制造業(yè)加快發(fā)展，制造業(yè)的發(fā)展推動(dòng)知識(shí)的升級(jí)。然而，目前“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程理論知識(shí)體系相對(duì)傳統(tǒng)，不能反映制造業(yè)生產(chǎn)一線需求，顯然無法滿足國家戰(zhàn)略需求。

1.2 工程實(shí)踐能力培養(yǎng)不足

新工科是一種面向未來的工程教育，工程教育就要回歸實(shí)踐，將人才培養(yǎng)與工程實(shí)踐結(jié)合，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的高度融合[2]。目前，該課程主要以理論授課為主，與課程直接相關(guān)實(shí)踐環(huán)節(jié)包括課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等，這些均在理論課程完成后進(jìn)行，使得理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相脫節(jié)，兩者不能實(shí)時(shí)形成互補(bǔ)，學(xué)生工程能力明顯不足。

1.3 課程育人能力未充分發(fā)掘

機(jī)械制造技術(shù)經(jīng)歷從手工到自動(dòng)、從普通加工到精密加工、從宏觀到微觀這樣一個(gè)過程，創(chuàng)造發(fā)明了一個(gè)又一個(gè)新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝[3]。我國制造業(yè)的發(fā)展史本身也是一部自力更生、不斷開拓的奮斗史，因此“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程本身蘊(yùn)含大量思政育人元素和載體。目前，該課程沒有充分挖掘和利用課程中蘊(yùn)含的育人元素，教書育人中的“育人”環(huán)節(jié)相對(duì)不足。

1.4 過程考核有待加強(qiáng)

一門專業(yè)課程，不僅僅要教會(huì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和主動(dòng)獲取知識(shí)的能力，這些都是在授課過程中逐漸形成的。目前，該課程依然采用結(jié)果性評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生工程能力的培養(yǎng)相對(duì)不足，過程考核相對(duì)薄弱。

2 教學(xué)改革總體思路

課程要以學(xué)生為中心，立德樹人為引領(lǐng)，企業(yè)需求為驅(qū)動(dòng)，教學(xué)改革為抓手，工程應(yīng)用為目標(biāo)，學(xué)習(xí)效果為反饋。在進(jìn)行教學(xué)組織實(shí)施時(shí)，堅(jiān)持教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)一線相結(jié)合，強(qiáng)化課程實(shí)用性和先進(jìn)性；堅(jiān)持理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)相貫通，強(qiáng)化課程系統(tǒng)性和實(shí)戰(zhàn)性；堅(jiān)持技術(shù)能力和綜合素養(yǎng)相融合，強(qiáng)化課程綜合性和高階性[4]。

緊密圍繞國家制造戰(zhàn)略發(fā)展需求，充分發(fā)揮課程優(yōu)勢(shì)和特色，在教學(xué)內(nèi)容、思政育人、教學(xué)方式和考核方式上進(jìn)行改革。升級(jí)課程內(nèi)容，在原有課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加加工中心夾具、隨行夾具、數(shù)控工藝、全面質(zhì)量管理等新內(nèi)容；深入發(fā)掘育人元素，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)全過程的育人教育；將實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)與理論教學(xué)環(huán)節(jié)同步進(jìn)行，同時(shí)將專業(yè)基礎(chǔ)課程有效應(yīng)用在實(shí)踐教學(xué)中，使各類課程有機(jī)結(jié)合，避免孤立；改變考核方式，將考核方式由原來單一模式變?yōu)槎鄻踊⑷^程、全方位考核。

3 教學(xué)改革內(nèi)容及措施

1）以新工科建設(shè)為導(dǎo)向，結(jié)合學(xué)校應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)辦學(xué)定位，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)內(nèi)容中不斷融入新技術(shù)、新工藝[5]。

“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程新增教學(xué)內(nèi)容對(duì)比如圖1所示，在緒論中加入“2025中國制造”；在金屬切削原理中加入工程實(shí)際中刀具應(yīng)如何選購；在機(jī)械加工設(shè)備中加入數(shù)控機(jī)床及加工中心工作原理及典型結(jié)構(gòu)；將傳統(tǒng)加工工藝和數(shù)控工藝有效融合，滿足智造中國發(fā)展需要；將夾具教學(xué)內(nèi)容由傳統(tǒng)夾具延伸加工中心、生產(chǎn)線夾具，滿足社會(huì)發(fā)展需求；在先進(jìn)制造技術(shù)模塊，重點(diǎn)講解3D打印技術(shù)。

圖1 “機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程新增教學(xué)內(nèi)容對(duì)比

2）深入挖掘思政育人元素，將教書和育人有機(jī)統(tǒng)一，提升課程溫度[6]。

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及各教學(xué)環(huán)節(jié)特性，挖掘出自強(qiáng)中國、科技甘肅、奮進(jìn)工院、提升自我四層次48個(gè)“育人”元素，通過各教學(xué)環(huán)節(jié)將其融入其中，厚植家國情懷、社會(huì)主義核心價(jià)值觀和社會(huì)責(zé)任感；培育學(xué)生具備工程師的專業(yè)素養(yǎng)、文化素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，塑造專注、創(chuàng)新、完美的工匠精神；培養(yǎng)學(xué)生具有誠實(shí)守信的職業(yè)道德、以人為本的人文情懷、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的敬業(yè)精神、開拓進(jìn)取的創(chuàng)業(yè)精神、求真求實(shí)的理性精神，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。課程思政融入途徑如圖2所示，教學(xué)內(nèi)容中融入，將大國重器、輝煌成就、工匠精神、勞模事跡、思維方法等融入內(nèi)容，培養(yǎng)家國情懷和專業(yè)情懷；教學(xué)環(huán)節(jié)中融入，將工程訓(xùn)練、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)貫通，培養(yǎng)學(xué)生工匠精神、工程師素養(yǎng)和文化[7]；教學(xué)方式中融入，通過課堂討論、角色互換、小組討論、學(xué)科競(jìng)賽，培養(yǎng)學(xué)生溝通、交流、表達(dá)、應(yīng)變能力；課外學(xué)習(xí)中融入，通過章節(jié)論文、訓(xùn)練項(xiàng)目、課后作業(yè)、課后答疑，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考的能力，提高綜合素質(zhì)。

圖2 課程思政融入途徑

3）將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)同步，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和專業(yè)素養(yǎng)[8]。

理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)同步關(guān)系圖如圖3所示，結(jié)合新工科培養(yǎng)學(xué)科交叉融合、知識(shí)多元整合、兼具工程技術(shù)和人文素養(yǎng)、具備創(chuàng)新實(shí)踐能力的復(fù)合型人才的要求，加強(qiáng)工程實(shí)踐，在授課過程中將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)同步進(jìn)行，在實(shí)踐教學(xué)中鞏固和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決專業(yè)問題。具體做法如下：第一次上課，給每位學(xué)生布置一個(gè)非典型零件，然后要求學(xué)生根據(jù)零件圖，分析零件結(jié)構(gòu)，建立零件三維造型；在講解金屬切削原理基礎(chǔ)時(shí)，根據(jù)加工要求，選擇合理的切削參數(shù)及刀具；金屬切削設(shè)備時(shí)，選擇合理的機(jī)床，并進(jìn)行簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)；質(zhì)量分析與控制時(shí)，結(jié)合零件圖，分析零件加工過程中影響質(zhì)量的因素，并提出相應(yīng)解決方案；課程進(jìn)行到工藝規(guī)程時(shí)，要求學(xué)生畫毛坯圖、制定零件工藝路線、制作工藝過程卡片、計(jì)算加工余量、分析工藝尺寸鏈等；課程進(jìn)行到夾具設(shè)計(jì)時(shí)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)指定工序夾具，建立夾具三維裝配圖，并生成工程圖，通過“1人1零件”的方式，使理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有效統(tǒng)一。在實(shí)踐過程中，將“畫法幾何與機(jī)械制圖”“互換性與技術(shù)測(cè)量”“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”等課程知識(shí)有效融入到解決的實(shí)際問題中，做到專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的有機(jī)結(jié)合[9]。

圖3 理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)同步關(guān)系圖

4）加強(qiáng)過程考核，注重綜合能力培養(yǎng)，考核過程著重綜合素質(zhì)培養(yǎng)[10]。

考核方式實(shí)行結(jié)果性評(píng)價(jià)和過程性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，最終考核成績(jī)由過程考核和期末考試兩部分組成，過程考核占40%，期末考試占60%。其中，過程考核根據(jù)出勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)、章節(jié)大作業(yè)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目交流、課后答疑等環(huán)節(jié)完成情況綜合評(píng)定。課堂表現(xiàn)根據(jù)學(xué)生課堂的學(xué)習(xí)態(tài)度、互動(dòng)效果、提問回答和討論積極性等表現(xiàn)評(píng)分；章節(jié)大作業(yè)根據(jù)章節(jié)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生深層次思考專業(yè)、技術(shù)、職業(yè)、企業(yè)等相關(guān)話題，并在課堂進(jìn)行交流，如在第一章結(jié)束時(shí)，布置的章節(jié)大作業(yè)為“結(jié)合行業(yè)發(fā)展，談?wù)剻C(jī)械類專業(yè)畢業(yè)生需要具備哪些基本專業(yè)素質(zhì)？”，引導(dǎo)學(xué)生思考專業(yè)和職業(yè)；實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目交流中，需要結(jié)合理論教學(xué)進(jìn)度，討論交流學(xué)生實(shí)踐項(xiàng)目?jī)?nèi)容。

通過在考核過程中融入思政元素，增加與學(xué)生的交流，學(xué)生由原來的被動(dòng)者變成主動(dòng)者；通過課程內(nèi)容和課后思考題的有機(jī)結(jié)合，學(xué)生對(duì)專業(yè)素養(yǎng)和未來職業(yè)發(fā)展的認(rèn)識(shí)由原來的隨大流變成主動(dòng)思考；考核形式也由原來的結(jié)果性評(píng)價(jià)為主變成現(xiàn)在的過程性評(píng)價(jià)為主。

4 結(jié)語

“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程改革緊密圍繞新工科建設(shè)需要，結(jié)合學(xué)校辦學(xué)定位，根據(jù)課程內(nèi)容特點(diǎn)，堅(jiān)持全員、全過程、全方位育人要求，將“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”建設(shè)成滿足“三全育人”條件的專業(yè)課程；充分發(fā)揮課程思政的育人作用，深入挖掘思政育人元素，激發(fā)學(xué)生愛國熱情，培養(yǎng)工匠精神，提升學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和工程師文化素養(yǎng)，全面提升大學(xué)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)出政治覺悟高、專業(yè)素質(zhì)硬、兼具工程技術(shù)和人文素養(yǎng)、具備創(chuàng)新實(shí)踐能力的復(fù)合型人才；通過運(yùn)用全過程、全方位教學(xué)方法和教學(xué)手段，將學(xué)生拉回專業(yè)課程學(xué)習(xí)，全面提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)。“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程改革通過兩年的建設(shè)和實(shí)踐，取得了良好的效果，課程改革成果具有示范和推廣價(jià)值。