錢鵬飛，張 兵，程廣貴，張忠強

（江蘇大學機械工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

0 前言

“新工科”研究和實踐是一種新的工程教育發(fā)展模式，它不僅要培養(yǎng)具備更強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、跨界整合能力的新型工程科技人才，更著眼于面向未來新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，著力推動學科交叉融合和跨界整合，并構(gòu)建工程教育的新理念、新結(jié)構(gòu)、新質(zhì)量和新體系。“新工科和學科交叉”強調(diào)學科的實用性、交叉性與綜合性，對機械電子工程學科而言，尤其應(yīng)注重傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)與前言技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、軟件技術(shù)等新技術(shù)的緊密結(jié)合。那么如何培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力，部分相關(guān)研究的討論對策如下：沈陽師范大學的李堯[1]總結(jié)了美國培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力的措施和特點，指出了我國在完善大學生教育方面的推進方向；河南科技大學的曹付義等人[2]從生源質(zhì)量、課程設(shè)置、導師隊伍、學術(shù)道德水平等幾個方面分析了目前工科大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程中存在問題及其產(chǎn)生原因；中國礦業(yè)大學尹世平[3]認為大學生科研創(chuàng)新情況不容樂觀，現(xiàn)行考試制度、大學生培養(yǎng)模式、科研創(chuàng)新氛圍等都對其有著不同程度的影響，提出了相關(guān)改革方案以提高工科大學生科研創(chuàng)新能力；江蘇科技大學鐘偉等人[4]在分析新工科對科技人才的能力需求后，針對學生創(chuàng)新能力的不足之處和課堂教學中前沿性弱、實用性低等問題，提出若干從多元化科研實踐改革方面增強學生創(chuàng)新能力的措施。

在新工科建設(shè)和學科交叉背景下，大學生能力培養(yǎng)應(yīng)注重學科交叉、課程改革，以為學生提供自由和創(chuàng)新的發(fā)展空間。本文以江蘇大學機電專業(yè)液壓與氣壓傳動課程為例，同時結(jié)合特殊時期的特點，進行相關(guān)教學改革的探討。

1 理論教學

為響應(yīng)國家創(chuàng)新驅(qū)動的發(fā)展戰(zhàn)略，落實“學生中心、目標導向、持續(xù)改進”的教育理念，江蘇大學機電專業(yè)本科生培養(yǎng)計劃和課程體系不斷進行更新改革。目前，全校僅兩個專業(yè)保留了液壓與氣壓傳動課程（40學時），分別是機械電子工程和農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)。而機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)已取消獨立的液壓與氣壓傳動課程，開設(shè)了將傳感與檢測、機電傳動控制、液壓與氣壓傳動、控制工程基礎(chǔ)等方面融合到一起的64學時大課程《機電液控制技術(shù)》。其中，液壓與氣壓傳動部分的授課學時縮減為20學時?？梢韵胂?，原先其他課程部分的內(nèi)容也必被大幅壓縮。在上述嚴峻的形勢下，課堂教學難免會出現(xiàn)浮于表面、淺嘗輒止的情況。大部分的學生需要在課下自學，以彌補課堂上少講或不講的那部分基礎(chǔ)知識，這就需要學生認真自覺地課前、課后預(yù)習、復(fù)習了。

盡管江蘇大學機械電子工程專業(yè)的液壓與氣壓傳動課程有40學時（課堂34學時，實驗6學時），但是仍然課堂上少講了該門課的很多知識，如液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算、液壓與氣壓伺服系統(tǒng)以及整個氣動部分。為此，液壓課程教學團隊于2018年錄制了《液壓與氣壓傳動》課程的各知識點視頻（每個視頻10分左右），并成功在智慧樹平臺運行，用以補充課程上未講或理解不透的知識點。該在線課程每個知識點學習過程中都有在線問答，每章節(jié)學完還有章節(jié)測試，最后還有期末考試。這樣學生可以有針對性的、快速的、隨時隨地的通過手機獲取知識，不受時間和空間的限制，為學生提供自由的學習空間。

2020年5月教育部印發(fā)了《高等學校課程思政建設(shè)指導綱要》，要求把思政教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進高校課程思政建設(shè)。為此，課程教學中不僅要講授理論知識，還需要開展學生思政教育。這就要求老師將價值觀塑造、知識講授和創(chuàng)新能力培養(yǎng)融合起來，通過加強工程倫理教育、弘揚創(chuàng)新意識和工匠精神，培養(yǎng)出滿足新工科、學科交叉背景的具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、跨界整合能力的新型工程科技人才，從而達到潤物細無聲的育人效果。然而，課程思政不是簡單地將思政教育與專業(yè)知識拼接，而是應(yīng)該有機融合、隱形傳播，還要不引起學生的反感，在學生獲取專業(yè)知識的同時，思想得到升華、情感得到升溫。這給老師增添了壓力，也向原本就不富足的教學時間提出了挑戰(zhàn)。下面對液壓與氣壓傳動課程理論教學中課程思政元素的運用給出簡單示例。在第一章緒論中，列舉液壓傳動在工業(yè)中的應(yīng)用例子時，介紹我國1961年江南造船廠研制出的第一臺萬噸液壓機和2013年二重研制出的8萬噸液壓機的情況，指出8萬噸大型模鍛壓機可以使成形的機械構(gòu)件具有精確外形與高精度尺寸，而飛機上85%左右的零件都是構(gòu)件。尤其在制造飛機起落架、主梁等大型航空模鍛件，都需要得力的“大壓機”，而我國8萬噸大型模鍛壓機的列裝使中國成為擁有世界最高等級模鍛裝備的國家。之后提醒下，我國的大飛機C919就是在8萬噸模鍛壓機列裝后才在2017年完成試飛交付的，暗示8萬噸大型模鍛壓機功不可沒。最后再提一嘴“盡管C919是客機，但是客機不僅可以民用裝人還可以軍用裝物”，以暗示液壓技術(shù)強間接表明軍事實力強，無形中對學生進行了一番愛國主義教育。在講授執(zhí)行元件、控制元件章節(jié)時，介紹2020年11月10日，“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝（深度10909米處）成功坐底。接著講述我國深海潛水器的奮斗之路，從2012年“蛟龍”號到2017年“深海勇士”號再到2020年“奮斗者”號，中國深潛載人潛水器不斷挑戰(zhàn)洋底最深處的極限。這說明人類認識世界的廣度深度在不斷拓展深化。最后不要忘了收回來強調(diào)這些載人深潛器的成功輝煌背后是液壓關(guān)鍵核心基礎(chǔ)件（液壓泵、液壓閥）在萬米深海承受著超高壓、強腐蝕的挑戰(zhàn)。緊接著，引入浙江大學流體動力與機電系統(tǒng)國家重點實驗室李鐵風教授團隊聯(lián)合之江實驗室開展跨學科交叉研究，率先提出機電系統(tǒng)軟-硬共融的壓力適應(yīng)原理，成功研制了無須耐壓外殼的仿生軟體智能機器人，首次實現(xiàn)了在萬米深海自帶能源軟體人工肌肉驅(qū)控和軟體機器人深海自主游動，成功“打卡”馬里亞納海溝。上述思政元素，既結(jié)合了前沿技術(shù)，也體現(xiàn)學科交叉融通，充分展示了我國在工業(yè)、軍事和科技方面的發(fā)展，大幅地提起學生聽課的興趣。

2 實驗教學

現(xiàn)有江蘇大學機電專業(yè)液壓與氣壓傳動課程的實驗主要有液壓泵性能實驗、溢流閥靜態(tài)性能實驗和節(jié)流調(diào)速回路性能實驗，共計6課時實驗教學。原來的雙缸全氣控行程順序動作回路設(shè)計實驗在培養(yǎng)計劃修訂及課程改革中也被閹割了?？紤]到機電專業(yè)的學生在電控這方面的能力十分有限，大都停留在理論層面且未得到實際動手能力的鍛煉。相比于液壓，氣壓實驗臺的搭建成本更低且安全性更好，且清潔無污染。故考慮后續(xù)恢復(fù)原先氣動實驗的2個課時讓學生進行氣缸運動伺服控制和氣罐壓力高精度控制實驗，以培養(yǎng)機電專業(yè)學生數(shù)據(jù)采集和伺服控制方面的能力。

由于目前工程上大部分控制都采用PID控制，而很多同學連PID控制參數(shù)都沒調(diào)過，無法適應(yīng)新工科、學科交叉背景下社會對新型科技工程人才要求。為此，該課程搭建了氣缸運動伺服控制平臺和氣罐壓力高精度控制平臺，讓學生挑選其一去調(diào)試控制。此外，還設(shè)置了兩方面的進階實驗，一方面是控制算法層面的變化，即讓學生學習其他控制算法（如模糊PID控制、滑?？刂频龋瑢Ρ扔^察伺服控制精度；另一方面是硬件層面的變化，即讓學生嘗試采用不同的控制閥（如高速開關(guān)閥、比例方向閥等）或改變實驗的條件（如改變氣缸負載、改變氣罐的泄漏口大小等），對比控制精度情況。

3 結(jié)束語

在新工科、學科交叉以及全面推進高校課程思政建設(shè)的大背景下，本文結(jié)合思政和在線課程合理設(shè)計了理論教學、恢復(fù)并增加了提升個人能力的實驗教學，使機電專業(yè)的學生在時間和空間上自由學習的同時思想升華、情感升溫，最終成為滿足社會要求的新型工程科技人才。