李聰波　林利紅　湯寶平　江桂云

摘要：基于新工科建設(shè)人才培養(yǎng)新模式，借鑒麻省理工學(xué)院（MIT）新工科人才理念，針對機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程存在的教學(xué)內(nèi)容有待更新、教學(xué)方式以“教”為主、教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏工程訓(xùn)練、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏系統(tǒng)性以及課程考核缺乏實踐考核等問題，提出機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程建設(shè)新思路，調(diào)整人才培養(yǎng)目標，構(gòu)建以理論教學(xué)、實驗教學(xué)、實踐教學(xué)為一體的課程體系，完善以學(xué)生為中心的教育教學(xué)方式和課程考核機制，積極探索新工科背景下課程建設(shè)的有效途徑，不斷提升教育教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才。

關(guān)鍵詞：新工科;機械制造技術(shù)基礎(chǔ);OBE理念;課程建設(shè)

中圖分類號：G6420;TH11 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2020）02-0023-06

為主動適應(yīng)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，國家啟動“中國制造2025”“一帶一路”“互聯(lián)網(wǎng)+”“人工智能”等一系列建設(shè)計劃，以創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展[1]。自2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設(shè)，奏響新工科人才培養(yǎng)的主旋律，拓展工程教育改革的新思路和新路徑，助力高等教育的創(chuàng)新發(fā)展[2-3]。新工科內(nèi)涵主要有“五個新”，即工程教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量、分類發(fā)展的新體系[4-5]。

美國麻省理工學(xué)院（MIT）提出新工科人才的12種必備思維：學(xué)習(xí)如何學(xué)習(xí)、制造、發(fā)現(xiàn)、人際交往技能、個人技能與態(tài)度、創(chuàng)造性思維、系統(tǒng)性思維、批判與元認知思維、分析性思維、計算性思維、實驗性思維和人本主義思維。MIT新工科強調(diào)邏輯重構(gòu)、內(nèi)容重構(gòu)、方法重構(gòu)和能力重構(gòu)，變革的重點集中在學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)內(nèi)容，目標是培養(yǎng)能夠引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)界和社會發(fā)展的領(lǐng)導(dǎo)型工程人才[6]。

在國家積極推進新工科建設(shè)背景下，結(jié)合重慶大學(xué)機械制造及其自動化專業(yè)“雙一流”學(xué)科建設(shè)和工程教育專業(yè)認證，借鑒MIT新工科人才培養(yǎng)理念，適應(yīng)時代發(fā)展和產(chǎn)業(yè)需求，重慶大學(xué)機械制造及其自動化專業(yè)對培養(yǎng)方案做了較大的調(diào)整，融合了大數(shù)據(jù)、智能制造、云計算等信息技術(shù)，對專業(yè)人才培養(yǎng)目標也進行了修訂，即培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展和國家經(jīng)濟建設(shè)需求，數(shù)理基礎(chǔ)扎實，專業(yè)知識構(gòu)架清晰，創(chuàng)新意識強，知識、能力、素質(zhì)全面發(fā)展，能夠在裝備、制造、交通、能源、航空航天等領(lǐng)域，從事機械工程的科學(xué)研究、產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計制造、技術(shù)經(jīng)濟管理等工作的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際競爭提供人才支持。

機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程是重慶大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)必修課程。目前新工科建設(shè)對創(chuàng)新型高級工程技術(shù)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。同時隨著時代的進步，特別是綠色制造、智能制造、機器人、增材制造（3D打?。┑刃录夹g(shù)的發(fā)展，該課程教學(xué)也應(yīng)緊跟時代步伐，對課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)模式、實踐環(huán)節(jié)以及課程考核方式等進行創(chuàng)新改革。

一、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程現(xiàn)狀

重慶大學(xué)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程由原機制專業(yè)的專業(yè)課程金屬工藝學(xué)、金屬切削原理、金屬切削刀具、金屬切削機床概論、金屬切削機床設(shè)計、機械制造工藝以及機床夾具設(shè)計七門課程整合改造而成，內(nèi)容涉及金屬切削基本知識、零件表面加工方法及刀具、金屬切削機床、機床夾具設(shè)計、機械加工質(zhì)量及其控制、機械加工工藝規(guī)程以及機械裝配工藝基礎(chǔ)等[7]。課程內(nèi)容多，重難點多，知識涵蓋面廣，綜合性、實踐性較強。從新工科建設(shè)要求來看，目前該課程教學(xué)主要存在以下一些問題。

（一）教學(xué)內(nèi)容有待更新

隨著智能制造、綠色制造、機器人技術(shù)以及增材制造（3D打?。┑认冗M制造技術(shù)的發(fā)展，機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的機械制造技術(shù)等傳統(tǒng)知識缺乏先進性與應(yīng)用性，與生產(chǎn)實際脫節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，認為課程學(xué)習(xí)無現(xiàn)實價值，難以激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)熱情。

（二）教學(xué)中以教師的“教”為主

傳統(tǒng)課堂教學(xué)通常以“教師為核心，課堂為中心”，教師“滿堂灌”，學(xué)生參與度較低，學(xué)生接受知識往往靠死記硬背，難以提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識的積極性。因此，應(yīng)充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的現(xiàn)代教育技術(shù)，豐富課堂教學(xué)形式，探索多元化的授課方式，把以教師“教”為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生“學(xué)”為中心，著力培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力。

（三）教學(xué)中缺乏工程訓(xùn)練環(huán)節(jié)

傳統(tǒng)教學(xué)中教師僅僅根據(jù)教材進行理論講解，即認知教育，教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏工程訓(xùn)練，學(xué)生不知道如何應(yīng)用所學(xué)知識，更缺乏采用批判性思維分析、研究、解決機械工程領(lǐng)域復(fù)雜問題的能力，遠遠達不到新工科建設(shè)對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。教學(xué)中可通過小組分組討論，以項目驅(qū)動研究設(shè)計、專題研究論文、自學(xué)、文獻檢索與綜述論文等教學(xué)環(huán)節(jié)，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力、協(xié)作能力、表達能力，以及運用機械制造方面的專業(yè)知識解決復(fù)雜工程問題的能力。

（四）實踐教學(xué)亟待完善

與機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程直接相關(guān)的實踐教學(xué)主要有金工實習(xí)、課程實驗、工藝課程設(shè)計以及生產(chǎn)實習(xí)。其中金工實習(xí)包括毛坯圖繪制、編制零件的加工工藝方案以及加工工藝文件等內(nèi)容;課程實驗包括刀具認知實驗、車刀角度測量、切削力實驗、切削溫度實驗等。通過上述實踐教學(xué)，強化學(xué)生對金屬切削刀具、金屬切削原理、金屬切削機床、機械加工工藝規(guī)程設(shè)計、機床夾具設(shè)計等課程內(nèi)容的理解。但是目前實踐教學(xué)還存在許多問題：一是有些實踐教學(xué)內(nèi)容存在交叉，缺乏系統(tǒng)性;二是驗證性實驗較多，不利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，進而影響學(xué)生創(chuàng)造性思維的訓(xùn)練;三是有的實踐內(nèi)容脫離時代需求，與當(dāng)前的智能制造相去甚遠，無法培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的創(chuàng)新型高級工程技術(shù)人才。

（五）課程考核缺乏實踐考核

目前機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程考核仍以理論考試為主，學(xué)生的實踐能力并不作為主要考核要素，且實踐能力的考核基本以實驗報告為主，未做到理論與實踐并重。這一課程考核方式忽視學(xué)生綜合應(yīng)用能力的評價反饋，不利于提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的實踐能力，不符合產(chǎn)出導(dǎo)向教育（Outcome Based Education，簡稱OBE）理念[8]。

二、新工科建設(shè)背景下機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程建設(shè)探索

未來新經(jīng)濟建設(shè)需要的是創(chuàng)新能力強、工程實踐能力強的高素質(zhì)綜合型人才，為此重慶大學(xué)結(jié)合機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)“雙一流”學(xué)科建設(shè)和工程教育專業(yè)認證，積極推進機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程建設(shè)，緊緊圍繞新工科人才培養(yǎng)要求，加大課程建設(shè)力度，構(gòu)建以理論教學(xué)、實驗教學(xué)、實踐教學(xué)為一體的課程體系，強化學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，著力提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，為我國的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際競爭提供人才支持。

（一）課程建設(shè)理念

在高校人才培養(yǎng)中，工程教育新理念OBE強調(diào)課程教學(xué)應(yīng)從以教師為中心轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心，構(gòu)建以結(jié)果為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)體系，從質(zhì)量監(jiān)控向持續(xù)改進轉(zhuǎn)變[9]。OBE理念采用自頂向下的設(shè)計，即根據(jù)社會需求提出明確的培養(yǎng)目標，以學(xué)生畢業(yè)要求支撐培養(yǎng)目標，以課程體系支撐畢業(yè)要求，以教學(xué)環(huán)節(jié)體現(xiàn)課程體系，將師資隊伍投入教學(xué)環(huán)節(jié)，各項支持條件需滿足教學(xué)需求（圖1）。最終反向推導(dǎo)滿足專業(yè)培養(yǎng)目標而需要課程教學(xué)應(yīng)達到知識、能力和素質(zhì)的培養(yǎng)要求，課程教學(xué)內(nèi)容必須以課程預(yù)期成果為導(dǎo)向進行設(shè)計。

因此，OBE理念以最終結(jié)果為導(dǎo)向，對教育教學(xué)體系進行反向設(shè)計，教學(xué)的出發(fā)點不是教師想教什么，而是達成最終結(jié)果需要教什么，即讓教師思考“教什么”以及“怎么教”，學(xué)生由關(guān)注“分數(shù)”轉(zhuǎn)向重視“能力”培養(yǎng)。

（二）課程建設(shè)目標

根據(jù)重慶大學(xué)機械制造及其自動化專業(yè)最新培養(yǎng)目標擬定畢業(yè)要求，修訂機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程大綱，提出機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程目標（表1）。

（三）以理論教學(xué)、實驗教學(xué)、實踐教學(xué)為一體的課程體系建設(shè)

傳統(tǒng)課程教學(xué)主要以教材為依據(jù)向?qū)W生傳遞知識，而新工科人才培養(yǎng)理念不僅重視學(xué)生知識的獲取，更重視培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的能力。未來產(chǎn)業(yè)界將會更加注重工程人才的學(xué)習(xí)能力和思維能力，在工程實踐中面臨各種未知與復(fù)雜問題時能夠創(chuàng)新思維，應(yīng)用恰當(dāng)?shù)霓k法解決問題[10]。因此，課程教學(xué)不能只是傳遞知識，還包括思維能力的訓(xùn)練、解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)、素質(zhì)培養(yǎng)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等內(nèi)容，應(yīng)該將課程的理論教學(xué)、實驗教學(xué)、實踐教學(xué)融為一體，納入一體化建設(shè)。

（1）新工科建設(shè)旨在培養(yǎng)具有工程實踐能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。重慶大學(xué)根據(jù)新修訂的教學(xué)大綱，在原有機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加了精密成型、增材制造、智能制造、虛擬制造、機床數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機器人等先進制造技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的知識，讓學(xué)生掌握最新技術(shù)。

（2）在原有刀具認知實驗，車刀角度測量、切削力實驗，切削溫度實驗等課程實驗的基礎(chǔ)上，增加工序質(zhì)量控制實驗、數(shù)控類實驗（數(shù)控仿真和現(xiàn)場加工）、智能制造實驗與虛擬仿真實驗平臺（包括智能制造系統(tǒng)總控臺和MES系統(tǒng)），讓學(xué)生在虛擬仿真生產(chǎn)環(huán)境中進行學(xué)習(xí)與實踐體驗。

（3）增加工程訓(xùn)練環(huán)節(jié)，如通過團隊合作、小組學(xué)習(xí)、典型案例分析、大型設(shè)計或作業(yè)、專題研究論文、自學(xué)、文獻檢索與綜述論文等基于問題導(dǎo)向的教學(xué)環(huán)節(jié)，重點培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、實踐能力、創(chuàng)新能力、協(xié)作能力、表達能力和解決復(fù)雜工程問題的能力。

（4）開展基于項目研究的開放式教學(xué)，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。課程教學(xué)中教師提供研究大方向，學(xué)生小組（可5名學(xué)生為一小組）確定具體研究內(nèi)容。例如要求學(xué)生設(shè)計一個系統(tǒng)，從系統(tǒng)的設(shè)計（包括動力源、傳動裝置、執(zhí)行件等）、制造、加工，直至該系統(tǒng)實現(xiàn)預(yù)期的功能，完全由學(xué)生小組成員協(xié)作完成，讓學(xué)生在解決工程問題的過程中獲得知識，體驗學(xué)習(xí)的甘苦，感受自身的價值，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)熱情和興趣。同時也培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和解決復(fù)雜工程問題的能力，以及科研能力和團隊合作精神。

（5）充分利用社會資源，建設(shè)學(xué)生實踐基地。根據(jù)機械行業(yè)需求，按照校企協(xié)同發(fā)展原則，聘請相關(guān)企業(yè)技術(shù)骨干，作為指導(dǎo)教師進入教學(xué)團隊，共同聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生，讓學(xué)生及時了解制造企業(yè)的文化和生產(chǎn)實際。

綜上所述，構(gòu)建基于新工科人才培養(yǎng)的以理論教學(xué)、實驗教學(xué)、實踐教學(xué)為一體的課程教學(xué)體系，既體現(xiàn)了原有課程的基礎(chǔ)性，也體現(xiàn)了新時代的先進性。

（四）探索以學(xué)生為中心的教學(xué)方式

積極探索符合OBE理念的主動教學(xué)方法，即在教學(xué)過程中采用以問題為導(dǎo)向而不是以知識為導(dǎo)向的教學(xué)方式。關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)內(nèi)容，所有的教學(xué)環(huán)節(jié)都圍繞學(xué)生來進行，以學(xué)生為本，引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)活動，重視教與學(xué)的良性互動，使學(xué)生成為教學(xué)的參與者和知識的創(chuàng)新者，激發(fā)學(xué)生對知識的探求欲，著力培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。為此，充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)在線課程建設(shè)MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂、微課堂等現(xiàn)代教育技術(shù)與手段，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力。

（五）完善課程考核評價體系

機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程綜合性、實踐性較強，不能忽略學(xué)生綜合應(yīng)用能力的評價反饋。課程考核應(yīng)結(jié)合期末考試和平時考核綜合評定學(xué)生成績，降低期末考試成績所占比例，增加平時考核的比重。平時考核應(yīng)重視過程考核，包括大型設(shè)計或作業(yè)、專題研究論文、實驗、項目驅(qū)動學(xué)習(xí)、文獻檢索與綜述論文等。對在小組合作中起主導(dǎo)作用的學(xué)生，以及獲得有創(chuàng)新價值的設(shè)計和研究成果的學(xué)生，過程考核成績給予適當(dāng)傾斜?？傊?，課程考核應(yīng)由單一考核知識的獲得轉(zhuǎn)變?yōu)橹卦诳己藢χR的綜合應(yīng)用，并以此進一步完善課程考核評價體系，使課程考核評價更有利于學(xué)生創(chuàng)新思維能力的養(yǎng)成，有助于提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，這既是新工科建設(shè)對綜合型人才的培養(yǎng)要求，也是時代發(fā)展對人才培養(yǎng)的需求。

三、結(jié)語

圍繞新工科建設(shè)對人才培養(yǎng)的要求，借鑒MIT新工科人才培養(yǎng)理念，重慶大學(xué)機械制造及其自動化專業(yè)在“雙一流”學(xué)科建設(shè)和工程教育專業(yè)認證的支撐下，針對機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)存在的問題，全面修訂專業(yè)培養(yǎng)目標，調(diào)整課程大綱，提出課程建設(shè)新理念和新思路，構(gòu)建以理論教學(xué)、實驗教學(xué)、實踐教學(xué)為一體的課程體系，探索以學(xué)生為中心的教學(xué)方式，進一步完善課程考核評價體系，著力將機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程打造為重慶市精品課程，切實培養(yǎng)引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)界和社會發(fā)展的創(chuàng)新型應(yīng)用人才。

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Abstract： Based on the new talent training mode of emerging engineering education， learning from MIT talent thinking， the existing teaching content of technology foundation of mechanical manufacturing needs to be updated. Teaching methods are mainly subject to teaching. Engineering training in the teaching process， systematic practice teaching and practice assessment of course evaluation are lacked. So new ideas and cultivation objectives of technology foundation of mechanical manufacturing are put forward， a curriculum system integrating the theoretical teaching， experimental teaching and practice teaching is built， and the student-centered teaching method and curriculum assessment are constructed. Effective ways of curriculum construction are explored actively under the background of emerging engineering education， the teaching quality is improved continuously， and high-quality innovative talents are cultivated.

Key words： emerging engineering education; technology foundation of mechanical manufacturing; OBE; curriculum construction

（責(zé)任編輯 王 宣）