高全福

（蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院<教務(wù)處>，甘肅 蘭州730101）

“新工科”建設(shè)是國家對“一帶一路”“互聯(lián)網(wǎng)+”“中國制造2025”等重大部署的積極響應(yīng)，主要是為了解決國家和產(chǎn)業(yè)的重大需求與科學(xué)技術(shù)的重大需求問題。自2016年，“新工科”的提出引起了社會各界的關(guān)注及熱議，尤其是在全國各個高等學(xué)校刮起了建設(shè)新工科的旋風(fēng)，先后出爐了“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”三部交響曲。這三部交響曲提綱挈領(lǐng)，立意鮮明，為我國高等學(xué)校的新工科建設(shè)提出了新要求，指明了新方向。目前，世界產(chǎn)業(yè)都面臨著轉(zhuǎn)型升級的重大改革，以新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)為特征的新經(jīng)濟成了世界經(jīng)濟的主要競爭方向。在如此新形勢下，對各種人才的需求將會變得更為苛刻，因此，高等學(xué)校作為人才培養(yǎng)的基地，首先要緊跟形勢變化，加大對高等工程教育的改革創(chuàng)新，為國家培養(yǎng)出符合新形勢需求的人才。

自“新工科”提出以來，全國各大高校對建設(shè)新工科專業(yè)進行了積極的探索，機械設(shè)計制造及自動化、機械工程、機械電子工程等機械類專業(yè)有幸成了新工科專業(yè)的范疇。而機械設(shè)計作為機械類專業(yè)的核心專業(yè)課之一，對機械類專業(yè)學(xué)生尤為重要，則其課程教學(xué)應(yīng)符合“新工科”建設(shè)的新要求，力爭改革創(chuàng)新。本文以我所在的蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院機械設(shè)計課程教學(xué)為例，對其所存在的一些問題進行思考，并將個人的想法做出如下探討。

1 機械設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)狀

機械設(shè)計是一門綜合性較強的專業(yè)課程，課程內(nèi)容涵蓋了機械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、互換性與測量技術(shù)等多門學(xué)科，學(xué)習(xí)內(nèi)容較多，并且難度較大，不宜理解。該課程采用的教學(xué)方法仍是最為傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教師滿堂灌輸，學(xué)生被動接受，費時費力，學(xué)習(xí)效果不佳。實踐教學(xué)環(huán)節(jié)仍然很薄弱，模式單一老套，缺少新意。學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高，缺乏自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新精神，只為應(yīng)付考試，能順利畢業(yè)而被動學(xué)習(xí)。教學(xué)設(shè)施跟不上，實驗設(shè)備落后老舊，缺少實習(xí)實訓(xùn)基地，校企合作力度較小，學(xué)生所學(xué)理論知識不能很好地進行實踐，導(dǎo)致理論與實踐脫節(jié)。以上諸多問題都是建設(shè)新工科的攔路虎，因此，我們必須打破陳規(guī)，進行改革創(chuàng)新。

2 機械設(shè)計課程改革舉措

2.1 教學(xué)內(nèi)容方面

目前，包括本人所在學(xué)校在內(nèi)的大多數(shù)高校的機械設(shè)計課程所采用的教材仍是國內(nèi)著名專家編著的，其主要內(nèi)容包括總論、連接篇、傳動篇、軸系零部件及其他零部件，以機械零部件設(shè)計的一般步驟為主線，主要是根據(jù)零部件工作條件選取標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，進行強度計算，最后校核檢驗。教材中計算實例或課后習(xí)題對零部件工作環(huán)境或者是工作場合描述比較簡單，設(shè)置的問題較為單一，與實際工程案例相差甚遠，缺乏系統(tǒng)性設(shè)計及大工程理念。根據(jù)新工科建設(shè)要求，高等工程教育要著重培養(yǎng)學(xué)生大工程理念和系統(tǒng)設(shè)計理念。相比較而言，國外一些教材在這方面就比較嚴(yán)謹(jǐn)，比如，螺紋連接強度計算，在描述問題時，應(yīng)有比較詳細的工程背景，包括防松措施、潤滑、被連接件具體材料、預(yù)選螺紋件標(biāo)準(zhǔn)號，甚至還要求被連接件配合等，問題也比較多樣化，不僅僅是強度計算的問題，還體現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計理念，考察更為全面。為此，教師應(yīng)該在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上編寫具有系統(tǒng)設(shè)計觀念的教材或相關(guān)方面的練習(xí)題目。

2.2 教學(xué)方法及手段方面

教學(xué)手段是教學(xué)理念是否得以實施的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的機械設(shè)計教學(xué)是以課堂講授為主，是以老師為中心。在新工科背景下的新要求下，對理論和實踐教學(xué)進行改進，應(yīng)增加課程的思政教學(xué)、項目教學(xué)或研討課，以學(xué)生為中心，老師以引導(dǎo)為主。

理論教學(xué)可采用線上和線下雙管齊下的形式，線下教學(xué)主要以原理、技巧和方法為側(cè)重點，不進行詳細的公式推導(dǎo)和計算，適當(dāng)布置課后練習(xí)題，以鞏固加深為目的，除此之外，教師可通過各種渠道搜集一些具有工程實踐性的案例資料作為主要題目，向?qū)W生布置任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生利用MOOC慕課平臺、知網(wǎng)及其他一些網(wǎng)絡(luò)資源解決問題，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力和自主學(xué)習(xí)的能力。

實驗課和實踐課相結(jié)合，除了以傳統(tǒng)的變速器為題的課程設(shè)計之外，還可以采用項目教學(xué)或研討課的形式。在開課之初下發(fā)項目題目，題目可以是機電產(chǎn)品機械系統(tǒng)設(shè)計方面、機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)設(shè)計方面、產(chǎn)品外觀設(shè)計等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)設(shè)計大賽，課程結(jié)束時以答辯的方式進行檢驗。在此過程中，可以對學(xué)生進行專項考察，根據(jù)其學(xué)習(xí)特點進行分組，對理論知識學(xué)習(xí)比較扎實的學(xué)生，可以讓其利用SolidWorks、UG、3Ds NAX等軟件進行零件圖和裝配圖繪制，并完成仿真模擬；對動手能力較強的學(xué)生，可讓其利用3D打印或?qū)嵅龠M行零件加工并完成裝配，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生之間的協(xié)調(diào)配合能力。除此之外，項目式教學(xué)還可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、學(xué)習(xí)興趣和科研能力，學(xué)生在完成項目題目的過程中會發(fā)現(xiàn)很多問題，讓其對問題進行獨立思考，通過自己查閱資料解決問題，在此過程中學(xué)生逐漸建立起自信心和成就感，對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及創(chuàng)新能力有極大的推動作用。

新工科背景下加強對學(xué)生的課程思政教學(xué)及其重要，思政教學(xué)是現(xiàn)代高等工程教育不可缺少的一部分。授課老師要盡可能挖掘機械設(shè)計課程的思政元素，為課程教學(xué)引入新內(nèi)容、新思想、新問題、新業(yè)態(tài)、新領(lǐng)域、新科學(xué)問題，要時刻向?qū)W生傳遞大國工匠思想，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的責(zé)任感、使命感、榮譽感和自信心，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。比如，在講授連接篇中的螺紋連接時，可引入中國古代機械的輝煌，螺紋驅(qū)動機構(gòu)：地動儀機構(gòu)、木牛馬車、多足步行機構(gòu)等；大國重器——月球車、多足機器人、地震仿真儀等。這樣可以使課堂變得靈活有趣，也可以建立學(xué)生大國工匠的責(zé)任感和自信心。

2.3 師資結(jié)構(gòu)方面

教師作為教學(xué)理念的執(zhí)行者，新工科建設(shè)效果的好與不好，教師起到很關(guān)鍵的作用。目前，師資結(jié)構(gòu)存在如下幾個問題：老教師工程實踐能力扎實，教學(xué)經(jīng)驗豐富，但喜歡守舊，接受新事物的速度較慢，對前沿科學(xué)不敏感；年輕教師教學(xué)經(jīng)驗和工程實踐能力不足，但學(xué)習(xí)能力強，通過各種渠道接觸的新事物較多，接受新事物、新知識的速度較快，是新工科建設(shè)的潛力股。目前，年輕教師仍不足以挑起教學(xué)任務(wù)的大梁，還需要成長。

為此，可以構(gòu)建課程研討組，將老中青三代教師進行分組，在教學(xué)方面，老教師可以對年輕教師進行傳幫帶，傳授教學(xué)經(jīng)驗；年輕教師負(fù)責(zé)搜集和整理最新科技和產(chǎn)業(yè)前沿方面的資料，和老教師一起討論交流，這樣既可以提升年輕教師的教學(xué)能力，也可以使老教師獲得最新教學(xué)資料。

除此之外，年輕教師應(yīng)該利用閑暇時間去一些與專業(yè)或課程有關(guān)的企業(yè)實習(xí)，提高工程實踐能力；年輕教師還應(yīng)該積極地與國內(nèi)外同行進行交流學(xué)習(xí)，便于知識更新同步。

2.4 教學(xué)設(shè)施方面

學(xué)校應(yīng)加大實驗室和實踐教學(xué)基地的投資建設(shè)，及時更換實踐教學(xué)設(shè)備，加強校企合作，定期讓老師和學(xué)生到相關(guān)企業(yè)實習(xí)，了解產(chǎn)業(yè)新動態(tài)，為老師和學(xué)生提供良好的工程實踐場所。

以上內(nèi)容是本人關(guān)于新工科建設(shè)背景下，對機械設(shè)計課程教學(xué)改革方面的一些思考和想法。新工科建設(shè)是實現(xiàn)工程教育強國的偉大舉措，實施過程將會很艱難，也不是短時間內(nèi)就能完成的，但是，我相信經(jīng)過深入系統(tǒng)地對建設(shè)新工科進行研究和實踐，我國一定會培養(yǎng)出創(chuàng)新能力強、工程實踐能力強、具有較強的國際競爭力的復(fù)合型人才。