《機械原理》課程思政的教學設計

劉春輝 曹波

摘要：《機械原理》課程在機械類專業中是專業基礎課程，在教學過程中教師往往注重知識點的講授，卻忽略了課程的思政育人效果。新工科背景下，工科類專業課程需要進行教學模式改革，深入挖掘思政元素，將專業內容與思政內容有機結合，實現“立德樹人”的目的。以講授“周轉輪系的傳動比”內容為例，介紹了在《機械原理》課程中設計思政內容的思路和具體過程，課堂實踐證明，思政元素的融入，激發了學生的科技報國情懷，培養了學生愛崗敬業的精神，提升了課堂教學效果。

關鍵詞：機械原理；課程思政；教學改革

中圖分類號：G640? 收稿日期：2022-08-15

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.08.039

1 前言

工科的專業課程既包含工程技術方面的基本理論，也包含工程技術的實踐技能，能為培養工程技術人才起到重要作用。

在一般的理解中，工科的專業課程表面上只需要講授知識點，而不需要“思政”。其實不然，工科的專業課程中包含的思政元素很豐富，需要專業課教師去深入挖掘。在“新工科”背景下，需要將思政融入專業課，使專業課程與思想政治理論課程協同發力，共同助力當代大學生正確人生觀、價值觀、世界觀的形成，切實貫徹“把思想政治工作貫穿教育教學全過程”“各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”[1]。

當前，大學生的思政教育主要通過學習思想政治理論課程如《馬克思主義哲學原理》等來實現。專業課由于課時少等原因，基本上只是知識點的講授，很少涉及思政內容。即便有些教師在課堂教學過程中設計了思政元素，如果思政內容不能與課程內容很好的結合，由于學生學習的偏向性，當學生發現思政內容與考試無關時，他們往往對思政內容提不起興趣，從而忽略掉思政內容，這種牽強的融合就無法引起學生共鳴，教學效果比較差。

“新工科”背景下，大部分課程都是專業課程，思想政治理論課程相對較少，如果僅僅依靠思想政治理論課程，很難保證育人效果[2-3]。工科類專業學生要培養的素質很多，如團結協作、溝通交流、創新、吃苦耐勞、愛崗敬業、誠實守信、家國情懷、國際視野、終身學習和環保意識等。因此，在工科的專業課程中，需要教師挖掘思政內容，并將思政內容與專業知識緊密結合、無縫銜接，同時創新教學方法，讓學生對思政內容聽得進去，并高度認同，從而達到全過程育人的效果[4-6]。《機械原理》課程是機械類和近機械類專業的必修課，也是學生將來學習其他專業課程的基礎。因此針對《機械原理》課程開展課程思政的教學改革，找到課程思政的融入點，并將之滲入教學內容中，對培養學生“思政”素質，實現全過程育人具有重要意義。

2 機械原理課程簡介

《機械原理》課程的內容包括兩部分：機構學部分和機械動力學部分[7]。機構學部分由機構的結構和運動分析、各種典型機構等內容組成。機械動力學部分由機構的力分析、效率和自鎖、力的平衡及速度波動的調節等內容組成。學生學習該門課程后，能夠掌握機構學和機械動力學的基本理論、基本知識和基本方法，具備擬定簡單系統運動方案，以及對典型機構進行分析和設計的能力。

《機械原理》課程具備理論性和實踐性的特點。理論性的特點要求學生在學習過程中要充分借鑒前面學習過的《高等數學》《機械制圖》《理論力學》等理論知識。實踐性的特點指本課程實驗較多，要求學生獨立完成以鞏固所學理論知識。最后學生還要獨立完成課程設計，以此檢驗所學知識的掌握程度。

《機械原理》課程，是以機械為載體并作為教學內容，而機械與社會的關系密不可分，在教學內容中涉及大量的工程案例，通過這些工程案例挖掘思政內容，既能激起學生的學習興趣，又能實現思政育人的目的。下面將以《機械原理》課程中“周轉輪系的傳動比”這一節內容為例講述課程思政內容的融入和設計過程。

3 學生分析及策略

安徽科技學院是一所應用型本科高校，《機械原理》課程的授課對象為大二學生。對學生而言，人才培養方案中的《高等數學》《理論力學》《機械制圖》等前置課程學生都已經修完，知識儲備上已經具備了學習本課程的前提。但是通過訪談發現，相當一部分學生在前面課程的學習中純粹是為了應付考試，有些同學對一些知識點的掌握似是而非，甚至對有些基本概念（機械學科中的專有名詞術語）理解不清。此外，隨著智能手機的普及，學生獲取知識的能力大大增強，他們可以很方便地獲取一些機械運動的圖片、視頻，甚至某些教學PPT等，部分同學認為教師講授內容完全可以自學完成，導致他們不重視課堂教學；另外，還有個別同學上課期間通過手機聊天、瀏覽網頁、看綜藝等，完全不聽教師的課堂講授。

學生的這些特點給教師授課帶來了極大的挑戰，需要教師仔細考慮如何有效管理課堂、如何取舍課堂教學內容、如何講授課堂教學內容、如何有技巧地融入思政內容。比如，需要對知識點進行深入梳理，采用合適方法將知識點貫穿在知識創新的骨架上；需要以具體教學內容為載體，采用合適方法引導學生發現問題、分析問題，增強創新意識，激發探究新知識的興趣；可以嘗試結合教師的科研方向，將科研成果融入課堂教學，以科研前沿激發學生的科技報國意識；另外，課堂互動不可或缺，充分利用設問、分組討論等方法加強互動，最好引入“翻轉課堂”等教學方式；還可引導學生利用三維繪圖軟件，獨立制作機構的仿真動畫，增強學生的參與感。

4 “周轉輪系的傳動比”的內容分析

在安徽科技學院機械類專業（包括車輛工程專業）2017版的人才培養方案中，《機械原理》課程所選教材是孫桓等主編、高等教育出版社出版的《機械原理（第8版）》，“周轉輪系的傳動比”是該教材中第11章“齒輪系及其設計”第3節的內容。

齒輪系是機械中常見的機構，在機械原理課程中所占篇幅較多，屬于機械原理課程重點講授的內容。“周轉輪系的傳動比”在齒輪系中屬于重要的傳動類型，由于其結構簡單、質量小、傳動比大等優點，應用范圍很廣，涵蓋了航空航天、汽車等眾多領域，所以本節內容在傳動系統方案的設計中地位非常重要，但是本節內容又屬于比較難理解的內容，而學生依賴性較強，獨立思考能力較弱，部分學生存在“差不多就行”的思想，甚至還有部分同學對學習有畏難情緒，所以要精心設計教學策略，在講授過程中使知識點由淺入深，還要精心設計教學案例，引導學生緊跟教師的講解思路。

確定本節內容的教學目標為：掌握周轉輪系傳動比計算的基本思路；掌握周轉輪系傳動比的計算方法。教學重點為：周轉輪系傳動比計算的分析思路；周轉輪系傳動比的計算方法。教學難點為：轉化輪系如何獲得；如何分析轉化輪系的傳動比公式得到周轉輪系的傳動比。

結合以上重難點，在授課過程中要時刻觀察學生掌握程度，據此調整講解速度；要經常設問，加強與學生互動，必要時就所提問題要求學生分小組討論；同時周轉輪系的運動要通過播放動畫或者實物演示，加深學生的理解。

5 “周轉輪系的傳動比”的思政點融入

在學習“周轉輪系的傳動比”之前，學生已經學會了定軸輪系傳動比的計算方法，以此為前提，“周轉輪系的傳動比”的教學過程設計為四部分：案例導入—思考問題—分析問題—解決問題。下面結合“周轉輪系的傳動比”的教學過程，詳細闡述課程思政點的融入。

案例導入：通過指南車、記里鼓車等裝置中周轉輪系的應用，引出本節課的內容，在此過程中，學生會發現我國古代優秀成果的先進性，自然而然地激發了民族自豪感，堅定了同學們的“文化自信”，同時有了進一步學習的欲望。

思考問題：首先提出問題“周轉輪系傳動比如何計算？”然后引導學生思考周轉輪系和定軸輪系的區別，進而得出周轉輪系傳動比的計算思路就是“轉化”，即將周轉輪系轉化成定軸輪系，利用已經學過的定軸輪系傳動比的計算方法求周轉輪系的傳動比。通過學生思考發現問題解決的思路，培養學生利用已有知識解決新問題的能力，這是工科類學生很重要的工程應用素養。

分析問題：依次講解周轉輪系轉化為定軸輪系的方法，分析周轉輪系和轉化輪系中各構件的轉速關系，求解轉化輪系的傳動比，利用轉化輪系的傳動比求解周轉輪系的傳動比。在講解轉化輪系中各構件轉速關系時，提醒學生這些轉速都是相對轉速，巧妙引入一些古詩詞，如“兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山。”“兩岸青山相對出，孤帆一片日邊來。”“不疑行舫動，唯看遠樹來。”等，同時要求學生課后自己查找相關詩句或諺語，增強學生的人文素養。

解決問題：通過2～3道例題復習周轉輪系傳動比計算的整個流程，鞏固本節課所學內容。其中有一道經典例題—雙排外嚙合行星輪系，講解完成后，調整輪系中雙聯齒輪中一個齒輪齒數，使之由100變為99，學生會發現周轉輪系的傳動比由10 000變為-100，齒數的微小改變引起了周轉輪系傳動比的巨大變化，此處可設計思政內容：首先利用一個諺語“差之毫厘，謬以千里”引起學生重視，然后給出生活中一些看似小小的設計失誤引起的重大事故，如飛機油箱上一個螺母的設計失誤引發的油箱爆炸事故等，給人民群眾生命安全帶來了極大損害，此時告誡學生在從事工程設計工作時，一定不能有“差不多就行”的思想，一定要“一絲不茍、精益求精”，從而保障人民群眾的生命安全。而“一絲不茍、精益求精”，正是工匠精神所倡導的，此時，可以給學生講述一些大國工匠的事例，然后結合我國從制造業大國向制造業強國的轉變需要大批具有工匠精神的勞動者，鼓勵同學們刻苦學習，努力成長為大國工匠一樣的人，激發學生科技報國的激情，并為中國夢的實現努力奮斗。

具體授課流程和思政點融入如圖1所示。

通過以上思政內容的融入，結合設問、分組討論等授課方法，學生能參與課堂中獨立思考學會本節內容的重、難點；古詩詞的巧妙引入，增強了學生的人文素養；工程事故案例引導學生敬畏設計、敬畏職業，進而引導學生愛崗敬業；例題結合工程事故案例告誡了學生在設計過程中要培養“一絲不茍、精益求精”的工匠精神。

6 結語

工科類專業課程中涉及大量的工程案例，這為課程開展思政教學改革提供了大量素材，專業課教師需要在教學過程中深入挖掘，并將之融入專業課的教學過程中。本文以《機械原理》課程中“周轉輪系的傳動比”為例，介紹了思政內容的挖掘和融入課堂教學的過程，在教學過程起收到了不錯的教學效果。在以后的教學過程中還需要挖掘其他章節內容的思政元素，以此提升學生的道德素養，培養學生的職業精神。

參考文獻：

[1]習近平在全國高校思想政治工作會議上強調：把思想政治工作貫穿教育教學全過程開創我國高等教育事業發展新局面[N].人民日報，2016-12-09（1）.

[2]金曉怡，張航，杭魯濱.“新工科”背景下《機械設計》課程思政教學建設[J].教育教學論壇，2020（10）：34-35.

[3]沈齊英，居瑞軍，王騰.“新工科”背景下專業課教學中課程思政的改革與實踐[J].教學研究，2019（17）：79-81.

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[5]高燕.課程思政：課程思政建設的關鍵問題與解決路徑[J].中國高等教育，2017（Z3）：11-14.

[6]高德毅，宗愛東.課程思政：有效發揮課堂育人主渠道作用的必然選擇[J].思想理論教育導刊，2017（1）：31-34.

[7]孫恒.機械原理[M].8版.北京：高等教育出版社，2013.

作者簡介：

劉春輝，男，1983年生，副教授，研究方向為車輛系統動力學與控制。