薛 婷 彭科學(xué) 李家印

（昌吉學(xué)院 新疆昌吉 831100)

引言

制造業(yè)是工業(yè)的重要組成部分，是拉動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量，是國家綜合國力的重要保障[1]。2017年，教育部啟動實施國家級新工科研究與實踐項目，即“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0”（以下簡稱“卓越計劃2.0”），進(jìn)一步明確目的，即應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)，主動服務(wù)國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展和“一帶一路”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略實施，加快工程教育改革創(chuàng)新，培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，從而支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級[2]。

對于新疆而言，雖然具有豐富的自然資源，但由于長期依靠的是投入多、效益少的粗放式增長模式，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)能過剩、高質(zhì)量的產(chǎn)品嚴(yán)重不足，進(jìn)一步導(dǎo)致新疆本土加工制造企業(yè)長期處于全球價值鏈的低端位置[3]。專業(yè)型工程技術(shù)人才是關(guān)鍵，但目前新疆各大高校的相關(guān)人才輸出一直滿足不了各企業(yè)的發(fā)展需求，人才需求日益迫切。因此，培養(yǎng)出具有動手能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的專業(yè)型卓越工程技術(shù)人才，支撐新疆制造業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，迫在眉睫。

材料成型及控制工程專業(yè)是一門典型的工科類交叉學(xué)科[4]，其培養(yǎng)目標(biāo)之一就是培養(yǎng)學(xué)生不僅具有材料成型方面的基礎(chǔ)知識，并且能夠在鑄造、鍛造、焊接以及相關(guān)模具設(shè)計方面等具有創(chuàng)新精神和實踐能力[5]。本論文通過比較全面深刻地分析目前昌吉學(xué)院物理系的材料成型及控制工程專業(yè)師生在機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的問題，提出相應(yīng)的改革方案，從而有效促進(jìn)學(xué)生動手能力的提升。

一、“卓越計劃2.0”概述

教育部于2010年6月開始實施“卓越計劃”，其目標(biāo)是培養(yǎng)具有較強(qiáng)創(chuàng)新思維與能力，能夠較好地適應(yīng)當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的技術(shù)工程型高質(zhì)量人才，能夠較好地服務(wù)于國家提出的“人才強(qiáng)國”戰(zhàn)略和新型工業(yè)化發(fā)展，并對滿足社會需求人才的培養(yǎng)，以及對高質(zhì)量工程型人才的培養(yǎng)具有特別重要的示范、引導(dǎo)作用?！白吭接媱潯钡闹饕繕?biāo)是面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)造就一大批具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力、能夠適應(yīng)當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才，為建設(shè)創(chuàng)新型國家、實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化奠定堅實的人力資源優(yōu)勢增強(qiáng)我國的核心競爭力和綜合國力[6]。

在此基礎(chǔ)上，2017年6月16日，教育部提出了“卓越計劃2.0”，這是應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革挑戰(zhàn)的重要舉措，從而為“創(chuàng)新驅(qū)動”“中國制造2025”“一帶一路”等國家發(fā)展戰(zhàn)略的順利實施提供豐富的人才儲備。從本質(zhì)來說，“卓越計劃2.0”具有以下特點：①需要高校采用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)去培養(yǎng)工程人才；②在培養(yǎng)過程中需要各大行業(yè)與各大企業(yè)的深度參與；③需要進(jìn)一步提高大學(xué)生的創(chuàng)新實踐動手能力和工程應(yīng)用能力。鑒于此，“卓越計劃2.0”能夠增強(qiáng)我國的核心競爭力和綜合國力[7]。

二、當(dāng)前教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.學(xué)生知識零碎，未形成完整知識框架

目前，昌吉學(xué)院物理系材料成型及控制工程專業(yè)的學(xué)生使用的課程教材是由楊可楨主編、高等教育出版社出版的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》（第六版）[8]。這本教材覆蓋面比較廣，涵蓋了平面連桿結(jié)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等18個章節(jié)，能夠滿足本專業(yè)的教學(xué)要求。但我們通過對學(xué)生進(jìn)行深入調(diào)查后，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課的時候，沒有形成完整的知識結(jié)構(gòu)框架，聽得多，想得少，記得多，用得少，導(dǎo)致在具體設(shè)計實踐時，雖然腦海中有很多知識碎片，但卻無法聯(lián)系在一起，不知該如何運用。

2.教師教法單一，學(xué)生理論知識運用不足

目前，這門課主要采用的是“板書+PPT”的教學(xué)手段，老師一直占主導(dǎo)地位，學(xué)生一直處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，互動較少。這種“填鴨型”的授課方式很難使學(xué)生長時間專注于課堂教學(xué)，同時也會大幅度降低學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)的積極性與主動性，并且基本都是按照課程目錄進(jìn)行講解，即按照平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度分析、平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、輪系、間歇運動機(jī)構(gòu)、機(jī)械運轉(zhuǎn)速度波動的調(diào)節(jié)、回轉(zhuǎn)件的平衡、機(jī)械零件設(shè)計概論、連接、齒輪傳動、蝸桿傳動、帶傳動和鏈傳動、軸、滑動軸承、滾動軸承、聯(lián)軸器、離合器和制動器、彈簧的順序進(jìn)行授課，沒有區(qū)分重點章節(jié)和難點章節(jié)，所學(xué)知識沒有側(cè)重點。學(xué)生即使比較扎實地學(xué)會了理論知識，但只能比較順利地通過期末考試，然而在設(shè)計階段無法對理論知識進(jìn)行有效運用，無法對相關(guān)知識進(jìn)行融會貫通，最終導(dǎo)致設(shè)計效果不佳，同時學(xué)生的機(jī)械設(shè)計能力也沒有得到有效提高。

3.設(shè)計課時過少，學(xué)生軟件運用能力較差

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)是一門應(yīng)用性比較強(qiáng)的設(shè)計類課程，因此學(xué)生最終能否比較好地完成一個機(jī)械設(shè)備的設(shè)計也是一項重要的衡量依據(jù)。根據(jù)前期調(diào)研，學(xué)生的設(shè)計能力較弱，一方面是對理論知識理解不到位，另一方面是不能熟練運用設(shè)計軟件。再者，由于這門課的設(shè)計環(huán)節(jié)定在考試周前的最后兩周進(jìn)行，而那段時間學(xué)生的精力主要集中在復(fù)習(xí)考試上，導(dǎo)致學(xué)生對設(shè)計環(huán)節(jié)不夠重視，甚至敷衍了事，從而影響設(shè)計效果。

目前，根據(jù)該課程課時安排，設(shè)計實踐環(huán)節(jié)的課時僅有16學(xué)時，且大多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)此門課之前接觸過的設(shè)計軟件只有AutoCAD，而當(dāng)時學(xué)習(xí)使用AutoCAD的實踐課時也只安排了14學(xué)時，學(xué)完之后只能掌握一些基本技能，無法熟練操作。再加上學(xué)生在學(xué)完軟件之后基本不再使用了，因此等再次運用時，又相當(dāng)于從零點開始，重新學(xué)習(xí)使用，耗時又費力，嚴(yán)重制約了學(xué)生機(jī)械設(shè)計水平的提高，并且也限制了學(xué)生在設(shè)計軟件運用方面的能力的提高。

4.理論考試占比過重，學(xué)生過分重視考試環(huán)節(jié)

目前，這門課的考試總成績是按照30%×平時成績+70%×試卷成績的比例進(jìn)行，其中在30%的平時成績中，設(shè)計環(huán)節(jié)成績僅占15%。占比過高的試卷成績和占比過低的設(shè)計實踐環(huán)節(jié)成績，讓學(xué)生過于注重應(yīng)付理論考試，而忽視了實踐環(huán)節(jié)。同時，在這種考核機(jī)制下，教師也逐漸開始輕視設(shè)計實踐環(huán)節(jié)。長此以往，就會使學(xué)生的設(shè)計能力降低，且理論知識也沒有得到有效應(yīng)用。

三、教學(xué)改革措施與建議

1.優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容，修訂課程教學(xué)大綱

昌吉學(xué)院學(xué)生基礎(chǔ)較弱，考慮到我校學(xué)生生源的具體情況，因此將在滿足教學(xué)要求的前提，對教材章節(jié)進(jìn)行整合，調(diào)整章節(jié)順序，形成知識體系，對知識點進(jìn)行分層，對基礎(chǔ)章節(jié)進(jìn)行詳細(xì)講述，對重點、難點知識進(jìn)行重點講述，對過難知識進(jìn)行刪除，具體框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。同時，對于基礎(chǔ)章節(jié)，還會加強(qiáng)設(shè)計思維訓(xùn)練，為后面學(xué)習(xí)重點、難點章節(jié)相關(guān)知識打下良好的基礎(chǔ)。這樣一方面能夠有效地幫助學(xué)生形成本課程的知識框架結(jié)構(gòu)，另一方面也能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對癥下藥、抓住重點、有的放矢，從而加強(qiáng)對理論知識的理解和融會貫通。

圖1 調(diào)整后的課程目錄[8]

2.立足學(xué)生基礎(chǔ)現(xiàn)狀，調(diào)整課堂教學(xué)方法

鑒于之前的“滿堂灌”授課方式帶來的種種弊端，因此，在后續(xù)的教學(xué)過程中，將對教學(xué)方法和手段進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。例如，對于比較簡單的知識，可以對學(xué)生采用分組方式，讓學(xué)生展開課程討論并進(jìn)行備課，然后舉行講課比賽，既能使學(xué)生充分理解相應(yīng)內(nèi)容，又能增加學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)助能力，同時還能活躍課堂氣氛，提高學(xué)生的主動性。其次，采用“線上+線下”的新型教學(xué)方式，結(jié)合諸如“大學(xué)慕課”等網(wǎng)絡(luò)課程優(yōu)質(zhì)資源平臺，讓學(xué)生提前學(xué)習(xí)，課堂上采用隨堂測驗方式，及時對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行檢測，同時也能根據(jù)學(xué)生的測試結(jié)果，對于高出錯率的知識進(jìn)行詳細(xì)講解，因地制宜，提過課堂學(xué)習(xí)效果。再者，由于這門課涉及的機(jī)構(gòu)種類和傳動設(shè)備比較多，學(xué)生沒有工程經(jīng)驗，無法理解機(jī)械結(jié)構(gòu)的實際意義，因此可以通過建立課程視頻資源庫，在授課過程中根據(jù)課堂內(nèi)容播放視頻動畫，如將“平面連桿機(jī)構(gòu)”中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與單缸柴油機(jī)結(jié)合起來，通過演示柴油機(jī)的動畫，從而讓學(xué)生進(jìn)一步明白曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的特點等。表1為部分平面機(jī)構(gòu)與相應(yīng)的演示案例，通過相關(guān)觀看動畫，從而使學(xué)生更加清楚地明白相關(guān)機(jī)構(gòu)的運動模式和運動原理，并讓學(xué)生按照自己的理解進(jìn)行描述，發(fā)散學(xué)生思維，發(fā)揮其空間想象力，從而為后續(xù)的設(shè)計環(huán)節(jié)奠定良好的基礎(chǔ)。

表1 部分平面機(jī)構(gòu)與相應(yīng)的動畫演示案例

3.加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練，調(diào)整過程教學(xué)方法

對理論和實踐教學(xué)過程進(jìn)行調(diào)整，即在教學(xué)過程中，當(dāng)學(xué)習(xí)完每章知識后進(jìn)行一次小設(shè)計練習(xí)，將理論部分與設(shè)計環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，一方面促使學(xué)生對理論知識加深理解，另一方面也能促使學(xué)生充分鍛煉自己的設(shè)計思維與設(shè)計能力。同時，在理論教學(xué)的過程中，加強(qiáng)學(xué)生對設(shè)計軟件的熟悉度，在熟練掌握AutoCAD軟件的基礎(chǔ)上，學(xué)會使用SolidWorks軟件?？紤]到學(xué)生有專門的實訓(xùn)課程，可以與相應(yīng)的教師聯(lián)合，加強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)設(shè)計軟件的運用，從而提高學(xué)生的設(shè)計水平。

4.注重平時應(yīng)用比重，調(diào)整課程考核體系

在后續(xù)的教學(xué)過程中，結(jié)合我校的考核制度，將考試總成績比例改為20%×平時成績+40%×設(shè)計成績+40%×試卷成績，提高設(shè)計環(huán)節(jié)占比，從而促使學(xué)生加強(qiáng)對設(shè)計環(huán)節(jié)的重視。同時，結(jié)合這門課的教學(xué)大綱要求，在理論考試出題時，加強(qiáng)對應(yīng)用型知識的考察。

結(jié)語

材料成型與控制專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具備較高工程素養(yǎng)和實踐創(chuàng)新能力，能在材料成型與控制等領(lǐng)域從事設(shè)計、制造等相關(guān)工作的高素質(zhì)應(yīng)用型工程人才，且機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程培養(yǎng)目標(biāo)與之相匹配，因此，在“卓越計劃2.0”大背景下，對本課程改革迫在眉睫。通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、調(diào)整教學(xué)方法、加強(qiáng)實踐訓(xùn)練、完善考核體系等措施，從而促進(jìn)學(xué)生設(shè)計能力的提高，為培養(yǎng)創(chuàng)新性工程技術(shù)人才奠定良好的基礎(chǔ)。