河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 張秀花 楊淑華 李敬 劉尚坤 徐鵬云 張藝

1 新工科背景下獨(dú)立學(xué)院機(jī)械類核心課程體系改革的意義

“新工科”是我國(guó)工程教育對(duì)國(guó)家重大戰(zhàn)略的積極響應(yīng)，主要解決國(guó)家和產(chǎn)業(yè)的重大戰(zhàn)略與科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重大需求問(wèn)題，培養(yǎng)和造就一大批復(fù)合型、創(chuàng)新型的工程技術(shù)人才[1]。目前各高校都在緊跟工程教育環(huán)境的變化，更新知識(shí)體系，同時(shí)必須在品德、能力、創(chuàng)新與實(shí)踐環(huán)節(jié)予以加強(qiáng)，才能夠培養(yǎng)出時(shí)代需求的高水平高素質(zhì)的人才[2-3]。因此，構(gòu)建機(jī)械類核心課程新范式，是實(shí)現(xiàn)德、能、智、素全面發(fā)展人才的有效途徑。

課程體系的構(gòu)建是大學(xué)教學(xué)改革的重要內(nèi)容，關(guān)系到高校教育教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)方案的質(zhì)量；其中核心課程體系是實(shí)現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵，在人才培養(yǎng)和學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)中處于重要地位。河北農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院機(jī)械類專業(yè)包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、車輛工程、農(nóng)業(yè)機(jī)械化及自動(dòng)化、機(jī)械電子工程等，生源入校分?jǐn)?shù)跨度大、基礎(chǔ)知識(shí)差，但是具備自我中心意識(shí)高與活動(dòng)參與意識(shí)高等優(yōu)秀特征，探索在新工科背景下獨(dú)立學(xué)院高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才，構(gòu)建機(jī)械類核心課程新范式，具有十分重要的意義。

2 機(jī)械類核心課程“四維一體”新范式內(nèi)涵與課程體系設(shè)計(jì)

機(jī)械類核心課程包括機(jī)械設(shè)計(jì)課程模塊、機(jī)械制造課程模塊、機(jī)械自動(dòng)化課程模塊，包括機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械工程材料、機(jī)械控制工程等課程，這些核心課程貫穿4年大學(xué)教育，在培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)與能力方面舉足輕重。在新工科背景下，以機(jī)械類專業(yè)核心課程群為“一個(gè)主體”，通過(guò)“四個(gè)維度”的抓手，構(gòu)建核心課程新范式，培養(yǎng)服務(wù)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備轉(zhuǎn)型升級(jí)的德、能、智、素創(chuàng)新人才。通過(guò)課程思政元素和案例、多種教學(xué)方法與手段、多元的實(shí)踐教育體系實(shí)現(xiàn)立德樹人，培養(yǎng)專業(yè)技能、啟發(fā)創(chuàng)新思維，訓(xùn)練實(shí)踐能力，具體的課程體系設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 機(jī)械類核心課程“四維一體”新范式的框架結(jié)構(gòu)

第一維：思政育人立德

強(qiáng)化課堂價(jià)值觀引領(lǐng)，教書與育人并舉。根據(jù)專業(yè)和獨(dú)立學(xué)院生源特點(diǎn)，深入挖掘思政育人案例，探索機(jī)械類專業(yè)教育與思政教育相結(jié)合的教學(xué)方法，在專業(yè)知識(shí)與思政主流意識(shí)之間架起互動(dòng)橋梁，潤(rùn)物無(wú)聲，同心同向，形成合力，協(xié)同育人，立德樹人。

第二維：課程規(guī)范育能

針對(duì)獨(dú)立學(xué)院的生源特點(diǎn)，研究學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力與學(xué)習(xí)規(guī)律，修訂適于獨(dú)立學(xué)院機(jī)械類專業(yè)的核心課程規(guī)范。具體到課程的教學(xué)目標(biāo)、重點(diǎn)難點(diǎn)、教學(xué)手段到章節(jié)內(nèi)容、案例設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)，細(xì)致規(guī)劃，夯實(shí)學(xué)生的專業(yè)核心知識(shí)，培養(yǎng)機(jī)械類專業(yè)技能。

第三維:探索參與啟智

以強(qiáng)化素質(zhì)教育、工程設(shè)計(jì)能力與工程創(chuàng)新能力為核心，改革教學(xué)方法與手段，采用基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)、基于案例的學(xué)習(xí)、雙創(chuàng)案例的學(xué)習(xí)等多種研究性學(xué)習(xí)方法，以學(xué)生為中心，推動(dòng)參與式教學(xué)，啟迪學(xué)生發(fā)散-創(chuàng)新-歸納思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

第四維:創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)提素

構(gòu)建專業(yè)實(shí)踐與雙創(chuàng)實(shí)踐深度融合的多元實(shí)踐教育體系。整合校內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，科學(xué)實(shí)施認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、專業(yè)實(shí)習(xí)、工程訓(xùn)練、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)5個(gè)有梯度、分層次、階段性實(shí)施的一體化實(shí)踐項(xiàng)目教學(xué)體系。專業(yè)技能競(jìng)賽與科研訓(xùn)練雙輪驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)教育、訓(xùn)練、實(shí)踐三級(jí)遞進(jìn)。

3 機(jī)械類核心課程“四維一體”新范式實(shí)施方案

3.1 設(shè)計(jì)課程思政案例，實(shí)現(xiàn)立德樹人

在新時(shí)代背景下，在專業(yè)理論課程中融入思政教育元素，將立德樹人貫穿于教育教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全程育人，全方位育人[4]。課題組以新工科背景下課程思政理念為指導(dǎo)，針對(duì)核心課程的特點(diǎn)，挖掘思政元素，設(shè)計(jì)思政案例，培養(yǎng)德、能、智、素創(chuàng)新人才。例如在《機(jī)械原理》課程中，設(shè)計(jì)了案例“蔣亦元院士：逆境不餒、守之彌堅(jiān)”，講述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的時(shí)候，舉曲柄滑塊機(jī)構(gòu)應(yīng)用的例子——谷物聯(lián)合收割機(jī)的割刀機(jī)構(gòu)，引入蔣亦元院士先脫后割的大膽創(chuàng)新做法和三十三年如一日的堅(jiān)守初心、逆境不餒的事跡。通過(guò)蔣亦元院士研制割前脫粒水稻聯(lián)合收獲機(jī)的事跡，講述他始終不忘致力于實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的初心，三十三年如一日?qǐng)?jiān)守和努力，終于研制出四代樣機(jī)。教育學(xué)生學(xué)習(xí)他敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新的意識(shí)，學(xué)習(xí)他逆境不餒、守之彌堅(jiān)的頑強(qiáng)意志和求真務(wù)實(shí)、堅(jiān)韌不拔的科學(xué)態(tài)度。

3.2 制定課程規(guī)范，培養(yǎng)專業(yè)知識(shí)技能

大學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)技能是基礎(chǔ)，根據(jù)獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生特點(diǎn)，制定專業(yè)核心課程規(guī)范。具體到課程，對(duì)每一章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)、培養(yǎng)的能力，以及學(xué)時(shí)和要求作了具體規(guī)劃。具體到每一章，確定每一章的目的和要求、重點(diǎn)難點(diǎn)、及掌握的基本知識(shí)、基本理論和基本能力，具體的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配，教學(xué)方法與教學(xué)手段，夯實(shí)學(xué)生的專業(yè)核心知識(shí)，培養(yǎng)機(jī)械類專業(yè)技能。

3.3 采用多種教學(xué)方法，激發(fā)創(chuàng)新思維

教學(xué)方法是教師和學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中，為達(dá)到教學(xué)目的，完成教學(xué)任務(wù)所采取的方式和手段的總和，好的教學(xué)方法可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，課堂上靈活運(yùn)用多種教學(xué)法，以強(qiáng)化素質(zhì)教育、工程設(shè)計(jì)能力與工程創(chuàng)新能力為核心，采用基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)、基于案例的學(xué)習(xí)、雙創(chuàng)案例的學(xué)習(xí)等多種研究性學(xué)習(xí)方法，以學(xué)生為中心，推動(dòng)參與式教學(xué)，啟迪學(xué)生發(fā)散-創(chuàng)新-歸納思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力[5-6]。例如，講述自由度的概念及其計(jì)算：首先引入三桿、四桿和五桿的實(shí)例，先請(qǐng)同學(xué)們自己分析，后通過(guò)動(dòng)畫詳細(xì)講述三個(gè)構(gòu)件鉸接在一起根本不能運(yùn)動(dòng)，四個(gè)構(gòu)件鉸接在一起具有確定的運(yùn)動(dòng)，五個(gè)構(gòu)件鉸接在一起能運(yùn)動(dòng)但是運(yùn)動(dòng)不確定。此時(shí)可以采用提問(wèn)法詢問(wèn)同學(xué)原因是什么。大多數(shù)的回答是桿件的數(shù)量不一樣。這時(shí)再放一個(gè)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)畫，它也是三個(gè)構(gòu)件卻能夠運(yùn)動(dòng)而且還是確定的運(yùn)動(dòng)。所以再請(qǐng)同學(xué)仔細(xì)觀察并采用提問(wèn)法提問(wèn)學(xué)生，很自然地就提出來(lái)：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件與構(gòu)件數(shù)量有關(guān)，還與各個(gè)構(gòu)件之間的連接方式有關(guān)。學(xué)生自始至終帶著興趣聽課，效果很好。這個(gè)過(guò)程綜合了設(shè)疑法、實(shí)例法、啟發(fā)式、提問(wèn)式、討論等多種教學(xué)方法。

3.4 積極參與專業(yè)實(shí)踐和雙創(chuàng)比賽，提升創(chuàng)新實(shí)踐能力

目前的雙創(chuàng)比賽較多，學(xué)生的積極性也較高，積極參與可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、綜合能力。例如，工程訓(xùn)練比賽，無(wú)碳小車項(xiàng)目，既要考慮方案，又要制作。方案中既要有勢(shì)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置、行走裝置，還得有轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)構(gòu)，行走與轉(zhuǎn)彎相互配合。對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、制作能力、動(dòng)手調(diào)試和綜合創(chuàng)新能力都要訓(xùn)練。例如，智能農(nóng)業(yè)裝備比賽，也是需要實(shí)物運(yùn)轉(zhuǎn)的比賽，一般是既有機(jī)械設(shè)計(jì)、電子控制的設(shè)計(jì)、制造和加工裝配、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試試驗(yàn)等多種綜合能力。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以河北農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院為例，基于新工科大背景下的人才培養(yǎng)要求，通過(guò)分析獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生特點(diǎn)和機(jī)械類核心課程的特點(diǎn)，構(gòu)建了河北農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院機(jī)械類專業(yè)核心課程“四維一體”新范式，制定了實(shí)施方案，探索“品德－能力－知識(shí)－素質(zhì)”協(xié)同育人新模式。論文研究?jī)?nèi)容將給機(jī)械類核心課程適應(yīng)新工科發(fā)展教學(xué)改革提供借鑒與參考。