梁睿君 陳蔚芳 余厚云 何磊

摘? 要：根據(jù)來華留學(xué)生專業(yè)背景并結(jié)合課程特點(diǎn)，對(duì)機(jī)械制造工藝與裝備（英文）課程的教學(xué)要素——教學(xué)目標(biāo)、教材選用、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方式進(jìn)行改革探索。包括：教學(xué)目標(biāo)立足于多元化，注重促進(jìn)學(xué)生專業(yè)興趣、專業(yè)知識(shí)和專業(yè)能力三方面發(fā)展;選用既與國際主流教材接軌，又與我國機(jī)械工程教學(xué)體系較匹配的教材，以利于教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn);課程內(nèi)容整合為4個(gè)知識(shí)模塊，各知識(shí)模塊又進(jìn)一步分為基礎(chǔ)、提高、拓展3個(gè)進(jìn)階層次，建立模塊化的分層教學(xué)內(nèi)容;設(shè)計(jì)主題型翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)、工程應(yīng)用案例和現(xiàn)場教學(xué)等教學(xué)環(huán)節(jié)，有利于學(xué)生理解理論知識(shí)、鍛煉工程實(shí)踐能力和引導(dǎo)專業(yè)興趣。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造工藝與裝備;英文課程;留學(xué)生;教學(xué)改革;模塊化分層教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2021）35-0014-04

Abstract： Based on the professional background of international students in China and the characteristics of the course， the teaching elements for the curriculum "Mechanical Manufacturing Process and Equipment（English）" goal setting， selection of teaching textbook， teaching content and teaching methods are reformed and explored. The teaching goals are diversified， focusing on promoting the students' professional interest， professional knowledge and professional ability; The textbook is selected to be in line with international mainstream textbooks and compatible with Chinese mechanical engineering teaching system; The curriculum content is integrated into 4 knowledge modules， and each module is further divided into three levels of basic， improvement， and expansion to establish a modular and hierarchical teaching content; Design the teaching activities such as type flipped classroom， engineering application cases， and on-site teaching to help students understand the theories， exercise engineering practical ability， and guide professional interest.

Keywords： Mechanical Manufacturing Process and Equipment; English curriculum; international students; teaching reform; modularized hierarchical teaching

一、研究背景和思路

現(xiàn)代制造工藝技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，也是其最有活力的部分，國際上機(jī)械工程專業(yè)的大學(xué)院校均開設(shè)了機(jī)械加工工藝、機(jī)床與金屬切削方面的課程。目前我校已經(jīng)面向機(jī)械工程專業(yè)的來華留學(xué)生開設(shè)了機(jī)械制造工藝與裝備課程（Mechanical Manufacturing Process and Equipment）。該課程在金屬工藝學(xué)、互換性與技術(shù)測量、工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等多門先修課程的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生，是分析、解決機(jī)械制造中包括刀具、機(jī)床、工序、夾具、加工精度、表面質(zhì)量、裝配等工藝問題的歸結(jié)性課程。

課程的特點(diǎn)歸納：（1）理論和原理性強(qiáng)。知識(shí)點(diǎn)繁多而交錯(cuò)，每章基本上都包括工藝原理、類型特點(diǎn)、模型推導(dǎo)等。（2）實(shí)踐性強(qiáng)。與生產(chǎn)實(shí)際的聯(lián)系十分密切，通過實(shí)踐知識(shí)才能對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解得比較深入和透徹[1]。（3）工程性強(qiáng)。工序、夾具設(shè)計(jì)和機(jī)床、刀具、工藝參數(shù)選擇這些內(nèi)容需要從工程應(yīng)用角度去理解。課程的這些特點(diǎn)使得中國學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)也普遍感到較難理解和掌握，何況授課對(duì)象是來華留學(xué)生，他們的特點(diǎn)又使得即使參照中文課程進(jìn)行英文授課，也很難達(dá)到理想的教學(xué)效果。

為了發(fā)展與國際接軌程度、提高教學(xué)成效、發(fā)揮專業(yè)引導(dǎo)作用，基于課程模塊化和分層教學(xué)體系的構(gòu)建，圍繞教學(xué)要素——目標(biāo)設(shè)定、教材選用、內(nèi)容設(shè)置、授課方式進(jìn)行教學(xué)改革研究，并分階段實(shí)施于課程的教學(xué)實(shí)踐中。

研究思路：對(duì)授課對(duì)象——機(jī)械工程專業(yè)來華留學(xué)生進(jìn)行專業(yè)和課程期望的問卷調(diào)查，確定教學(xué)目標(biāo)，選擇與國際主流接軌的教材，設(shè)置模塊化、分層次教學(xué)內(nèi)容體系，采用翻轉(zhuǎn)課堂、教具等實(shí)踐方法，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)多元化，注重促進(jìn)學(xué)生專業(yè)興趣、專業(yè)知識(shí)和專業(yè)能力三方面的發(fā)展。

二、來華留學(xué)生的專業(yè)背景分析

授課對(duì)象中的來華留學(xué)生來自不同的國家和地區(qū)，他們大多來自亞非，只有少部分是來自中歐的交換生，他們?cè)谥R(shí)基礎(chǔ)、興趣愿望、思維習(xí)慣等方面不僅與中國學(xué)生不同，彼此之間也有差異性[2]。

在對(duì)大三和大四重修該門課程的留學(xué)生授課到一半之時(shí)，采用問卷形式設(shè)計(jì)和進(jìn)行了對(duì)課程和專業(yè)的調(diào)查，調(diào)查項(xiàng)目（均為多選）、有效樣本（39人）如表1所示。分析樣本得到如下調(diào)查結(jié)果：（1）絕大多數(shù)來華留學(xué)生基于工作前景選擇了機(jī)械工程專業(yè);（2）對(duì)于機(jī)械工程專業(yè)的課內(nèi)知識(shí)和創(chuàng)新發(fā)展，多數(shù)學(xué)生更想了解創(chuàng)新發(fā)展;（3）多數(shù)學(xué)生未來職業(yè)期望與制造有關(guān)，也有25%的學(xué)生與商業(yè)有關(guān)，職業(yè)期望呈現(xiàn)多樣化;（4）對(duì)于課程的學(xué)習(xí)途徑，大多數(shù)希望現(xiàn)場參觀或者實(shí)踐后學(xué)習(xí);（5）大多數(shù)認(rèn)為現(xiàn)有教材合適（但是到開卷考試中發(fā)現(xiàn)一半左右學(xué)生實(shí)際沒有使用過教材，因此對(duì)本問題中“教材”可理解為“教學(xué)內(nèi)容”，即大多數(shù)認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容合適）;（6）教學(xué)手段上，多數(shù)學(xué)生希望有更多例子、更多視頻資料;（7）對(duì)于課程學(xué)習(xí)感到最困難的方面，缺少工程實(shí)踐、計(jì)算問題、不理解英語專業(yè)術(shù)語、不理解理論、缺少基礎(chǔ)知識(shí)均有選擇。

三、課程教學(xué)要素改革措施

（一）教學(xué)目標(biāo)多元化

機(jī)械制造工藝與裝備（英文）課程主要由金屬切削機(jī)床和機(jī)械制造工藝學(xué)兩部分組成，原教學(xué)目標(biāo)：（1）了解切削加工的基本運(yùn)動(dòng)、機(jī)械加工基本方法（車、銑、鉆、磨、刨削、齒輪加工等）和機(jī)械加工設(shè)備;（2）了解影響機(jī)械加工質(zhì)量的各項(xiàng)因素，學(xué)會(huì)分析引起加工質(zhì)量問題的原因和采取措施保證加工質(zhì)量;（3）掌握機(jī)械加工工藝的基本理論知識(shí)，包括工序編制原則、定位理論、尺寸鏈計(jì)算，具備編制機(jī)械加工工藝過程及設(shè)計(jì)專用夾具的基本能力。該教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定適用于機(jī)械制造工藝與裝備（中文）課程，但對(duì)于英文課程存在以下問題：

1. 來華留學(xué)生的入學(xué)門檻低于中國學(xué)生，如果照搬中文課程的授課內(nèi)容和方式，很容易陷入老師講不清、學(xué)生聽不懂的困境，因此要根據(jù)留學(xué)生的特點(diǎn)因材施教[3]，教學(xué)要求為“寬、廣工藝知識(shí)”，從實(shí)踐再到理論，強(qiáng)調(diào)新工藝、新技術(shù)。

2. 原教學(xué)目標(biāo)主要圍繞專業(yè)知識(shí)的掌握，但由于很多學(xué)生對(duì)于先修專業(yè)課程中一些相關(guān)概念還沒掌握，甚至本專業(yè)的一些英文詞匯還不理解[4]，因此從他們學(xué)科基礎(chǔ)較薄弱的實(shí)際情況出發(fā)，將提高專業(yè)英語能力和強(qiáng)化機(jī)械制造專業(yè)知識(shí)也列為教學(xué)目標(biāo)。

3. 有些留學(xué)生對(duì)于專業(yè)課程的學(xué)習(xí)情緒不夠積極，刨除個(gè)人原因，主要與他們未來在中國或回到他們國家從事相關(guān)專業(yè)的認(rèn)知模糊、對(duì)抽象深?yuàn)W的理論性計(jì)算推導(dǎo)的理解有困難有關(guān)，因此，應(yīng)將引導(dǎo)專業(yè)認(rèn)知和激發(fā)課程學(xué)習(xí)興趣也列為教學(xué)目標(biāo)。

因此，課程的教學(xué)目標(biāo)從傳授理論和專業(yè)知識(shí)為主，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詡魇凇皩?、廣”工藝知識(shí)、強(qiáng)調(diào)新工藝和新技術(shù)、提高專業(yè)英語能力、培養(yǎng)工程認(rèn)知、引導(dǎo)專業(yè)興趣為課程的教學(xué)目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上設(shè)置模塊化、分層次教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法。通過在后半段課程教學(xué)和后續(xù)課程教學(xué)中實(shí)施改革，課程結(jié)束后，從收到的問卷調(diào)查和課程考核中可以看出，與實(shí)施改革前相比，在課內(nèi)知識(shí)的興趣和習(xí)得、專業(yè)理解方面有更好的效果。

（二）教材選用及課程內(nèi)容確定

教材是保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。課程原來采用由曾志新等主編、Jim Platts主審的《Fundamental of machine manufacturing technology機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》作為教材（以下稱為教材1），其內(nèi)容基本上對(duì)應(yīng)于中文課程機(jī)械制造工藝與裝備。

美國大學(xué)普遍采用培生教育出版的《Manufacturing Engineering and Technology》作為教材（作者：Kalpakjian， Serope/ Schmid， Steven），與本課程內(nèi)容大致對(duì)應(yīng)。該教材已由機(jī)械工業(yè)出版社引進(jìn)，并選取部分篇章改編為《制造工程與技術(shù)——機(jī)加工（英文版·原書第6版）》，內(nèi)容涵蓋切削基礎(chǔ)、刀具材料與切削液、回轉(zhuǎn)體與非回轉(zhuǎn)體加工方法、機(jī)床結(jié)構(gòu)及機(jī)加工經(jīng)濟(jì)性、磨削與光整加工、先進(jìn)加工工藝、納米制造、加工表面質(zhì)量、制造工藝過程自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、制造的競爭性等知識(shí)內(nèi)容。一些大學(xué)還使用麥格勞希爾出版的《Manufacturing Technology Volume 2 metal cutting and machine tools》作為教材（作者：P N Rao），該教材也被機(jī)械工業(yè)出版社引進(jìn)，并改編為《制造技術(shù)第2卷金屬切削與機(jī)床（英文版·原書第2版）》（以下稱為教材2），內(nèi)容包括金屬切削、機(jī)床及機(jī)械加工基本方法（車、刨、銑、鉆、磨等）、機(jī)床檢測、工藝設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、機(jī)械測量、特種加工工藝等知識(shí)內(nèi)容。

在這兩部英文原版主流教材中，后者與我國機(jī)械工程專業(yè)的工藝課程教學(xué)內(nèi)容有一定重合度。因此，最終綜合教材1和教材2作為授課內(nèi)容，并增加了機(jī)械制造工藝與裝備在世界范圍內(nèi)的發(fā)展、現(xiàn)狀與前景的討論。

（三）模塊化、分層次教學(xué)體系的建立

留學(xué)生彼此間先修課基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力的差距較大、需求和興趣也不同。分層教學(xué)[5-6]是根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)、能力水平和潛力傾向把學(xué)生分成幾組各自水平相近的群體并區(qū)別對(duì)待，這些群體將在恰當(dāng)?shù)姆謱硬呗灾械玫阶詈玫陌l(fā)展和提高。

以“夠用為度”的原則，突出重點(diǎn)，將課程內(nèi)容整合為4個(gè)知識(shí)模塊：切削加工方法和機(jī)床、機(jī)械加工工藝規(guī)程、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)械加工質(zhì)量。各知識(shí)模塊包含多個(gè)知識(shí)單元，進(jìn)一步分為基礎(chǔ)、提高、拓展3個(gè)進(jìn)階層次。各模塊既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系[7]。

建立的本課程模塊化、多層次體系，如表2所示。表中學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)于教學(xué)日歷學(xué)時(shí)，其中課堂為48學(xué)時(shí)。在課堂上和課外皆有用于引導(dǎo)學(xué)生專業(yè)興趣的內(nèi)容。在該體系中，學(xué)生可以根據(jù)評(píng)測基礎(chǔ)并從自身目標(biāo)或興趣出發(fā)，按照不同層次的知識(shí)模塊或知識(shí)單元配置學(xué)習(xí)內(nèi)容，有利于學(xué)生學(xué)有所獲。

但是，課程采用分層教學(xué)在實(shí)踐中有兩個(gè)困難：（1）缺乏對(duì)學(xué)生先修課程掌握程度和學(xué)習(xí)能力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因此分層依據(jù)的科學(xué)性不夠;（2）由于學(xué)生人數(shù)不多，并不適合按層次分班的教學(xué)。解決的途徑分別為：通過建立“分層測試卡”（即分層目標(biāo)練習(xí)冊(cè)）提供分層依據(jù);對(duì)于人數(shù)較少不適合分班分層的可采用分層教育中的“能力目標(biāo)分層”監(jiān)測模式和“個(gè)別化”學(xué)習(xí)模式。

（四）實(shí)踐性、研究性教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)本門課程需要習(xí)題、課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)的相互配合，各環(huán)節(jié)不可缺少并有機(jī)聯(lián)系才能達(dá)到理想的教學(xué)效果，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了實(shí)踐性和研究性教學(xué)環(huán)節(jié)。

1. 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

對(duì)齒輪加工工藝這個(gè)用于引導(dǎo)興趣的拓展內(nèi)容，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法。大致過程：（1）課前教師給定主題范圍齒輪加工工藝知識(shí);（2）教師引導(dǎo)學(xué)生擬定分組題目，例如，a. 齒輪零件設(shè)計(jì)及分析、b.齒坯加工工藝、c. 展成法齒形加工工藝、d.齒形精加工工藝、e. 齒輪加工實(shí)例分析等;（3）各組分配組員任務(wù)，查找資料課前學(xué)習(xí)，形成主題報(bào)告;（4）各組在課堂中展示主題報(bào)告;（5）經(jīng)課堂討論形成一個(gè)結(jié)果或結(jié)論?，F(xiàn)場照片如圖1所示。

2. 工程應(yīng)用案例教學(xué)

通過應(yīng)用案例（如，典型零件工藝設(shè)計(jì)、專用夾具設(shè)計(jì)、零件加工誤差分析等案例），調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生學(xué)有所思。

采用直觀的教學(xué)道具（如，夾具拆裝過程動(dòng)畫、知識(shí)點(diǎn)動(dòng)畫、零件成形和切削加工錄像、定位元件實(shí)物、刀具實(shí)物等），幫助學(xué)生加深理解抽象的理論和原理性知識(shí)，使學(xué)生學(xué)有所樂。例如，對(duì)曲柄連桿件的鉆孔工序設(shè)計(jì)組合夾具的3D模型，用視頻方式演示其組裝和拆開過程，如圖2所示。

利用現(xiàn)場教學(xué)（如，結(jié)合夾具圖紙和實(shí)物，理解不同夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)）及工程場景（如，設(shè)計(jì)零件的機(jī)械加工工藝過程），引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為分析和解決工程實(shí)際問題的能力，使學(xué)生學(xué)有所用。

四、結(jié)束語

（1）基于來華留學(xué)生專業(yè)背景和本課程特點(diǎn)分析，教學(xué)目標(biāo)設(shè)置立足于多元化，從傳授理論和專業(yè)知識(shí)為主，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詡魇凇皩挕V”工藝知識(shí)、強(qiáng)調(diào)新工藝和新技術(shù)、提高專業(yè)英語能力、培養(yǎng)工程認(rèn)知、引導(dǎo)專業(yè)興趣為課程的教學(xué)目標(biāo)。

（2）選擇既與國際主流教材接軌，又與我國機(jī)械工程教學(xué)體系較匹配的教材，以利于教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（3）以“夠用為度”的原則，突出重點(diǎn)，將課程內(nèi)容整合為4個(gè)知識(shí)模塊，各知識(shí)模塊包含多個(gè)知識(shí)單元，知識(shí)單元又進(jìn)一步分為基礎(chǔ)、提高、拓展3個(gè)進(jìn)階層次，建立了模塊化、分層教學(xué)內(nèi)容。

（4）設(shè)計(jì)主題型翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)、工程應(yīng)用案例和現(xiàn)場教學(xué)等教學(xué)環(huán)節(jié)，以幫助學(xué)生理解理論知識(shí)、鍛煉工程實(shí)踐能力和引導(dǎo)學(xué)生的專業(yè)興趣。

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