樓飛，薛雪，沈巍，倪國林

（南京師范大學中北學院，江蘇鎮(zhèn)江 212300）

隨著新工科建設的提出，鐘登華院士給出了新工科的內(nèi)涵：以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[1]。

機械工程作為傳統(tǒng)的工科專業(yè)，轉型升級已迫在眉睫。實習實訓類課程是樹立職業(yè)道德和工匠精神，提高學生動手能力，激發(fā)學生創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生工程與項目思維的重要教學環(huán)節(jié)，是將理論教學與生產(chǎn)實際相結合的橋梁。

本文著力于探究新工科背景下機械專業(yè)實踐類課程教學改革，通過開展實踐課程體系建設、搜集“項目式”課程教學素材、編寫實踐課程教學大綱和自編講義等工作，用半開放的項目式教學代替原有的學徒式教學方法，改變教學現(xiàn)狀，將“以生為本”落到實處，充分調(diào)動學生的主觀能動性，將教師的角色從“領路人”轉化為“指路人”，讓學生能夠自主在專業(yè)的道路上探索。在實踐環(huán)節(jié)的教學設計和任務落實上以新工科理念為指導，構建“項目邏輯與工程思維+課程融合與學科交叉+職業(yè)道德與工匠精神+書證融合與產(chǎn)教融合”的“四位一體”教學體系和理念。對提升學生的專業(yè)認同感，樹立正確的價值觀和職業(yè)道德，培養(yǎng)工匠精神具有重要意義。

1 課程改革背景與現(xiàn)狀

目前，諸多高校和一線教學人員對新工科背景下的人才培養(yǎng)展開了深入研究。主要研究內(nèi)容和動態(tài)可以歸納為以下幾類：

（1）新工科背景下人才培養(yǎng)模式探究。這一類研究主要針對教學模式、培養(yǎng)方案、培養(yǎng)策略、保障機制等方面開展上層設計與規(guī)劃建設，在諸多工科類專業(yè)具有通用性。如：鄭州大學的李清富等[2]，根據(jù)現(xiàn)存的教學問題，以培養(yǎng)理論、能力、素質(zhì)相統(tǒng)一的綜合型人才為目標，探索了全新的高等教育模式。江蘇科技大學機的周宏根、李濱城等[3]在新工科理念下，結合學校的行業(yè)背景和優(yōu)勢專業(yè)，針對船舶機械類人才數(shù)字化交融培養(yǎng)模式進行了探索與實踐。安徽工程大學的孫際超[1]等，提出了加強國際交流、引導學生參與教師科研項目、以學科競賽為抓手的培養(yǎng)模式和策略。

（2）新工科背景下工程訓練體系研究與建設實踐。這一類研究多以學生實踐教學改革為突破口，重點針對如何改良實踐教學質(zhì)量、更新教學內(nèi)容、明確教學目標等現(xiàn)存核心問題進行探究。如：安徽審計職業(yè)學院的張逸飛[4]，研究了推行“1+X職業(yè)技能證書”制度背景下工程造價專業(yè)實習實訓體系構建。河北建筑工程學院的陳永強[5]，針對應用型本科院校，研究了工科人才培養(yǎng)實踐教學體系建設方法。

（3）課程體系建設。開展這一類研究的教師主要針對專業(yè)內(nèi)核心課程體系結構優(yōu)化和知識網(wǎng)絡架構建設進行研究，加強課程思政與專業(yè)課程的有效結合。旨在提高專業(yè)課程的交融性，增強不同專業(yè)課程內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)學生工匠精神，引導學生樹立誠實守信、嚴謹負責的職業(yè)道德觀。如：西南林業(yè)大學的王遠[6]等，著重研究了如何在金工實習課程體系建設中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，構建評價指標，為“雙創(chuàng)”教育理論在教學中的實踐奠定基礎。

（4）核心課程教學改革與實踐。在新工科背景下，改革傳統(tǒng)的面授方式，以“學生為中心”，充分激發(fā)學生的主觀能動性，突出課程學習目標和應用價值，讓啟發(fā)式教學、課堂互動式教學、混合式教學、課題討論式教學、開放式考核試題成為課程教學的常態(tài)。如：常州大學的譚鄒卿、上海電機學院的邵兵、華北電力大學的張新春分別對理論力學、機械制造技術、結構力學課程開展了教學改革與實踐[7]～[9]。

綜上，針對機械類相關專業(yè)實習實訓類課程教學改革的研究較少，通過開展研究，對緊跟智能制造、工業(yè)互聯(lián)的發(fā)展趨勢，推動專業(yè)建設和人才培養(yǎng)的轉型升級具有重要作用。

2 實習實訓課程改革方法探索

專業(yè)教學改革團隊在開展實習實訓課程改革過程中，以區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和行業(yè)需求為導向，結合本校辦學宗旨和專業(yè)特點，旨在提升實習實訓類課程教學效果，更好地服務于理論教學，培養(yǎng)具有更強實踐能力和專業(yè)技能的創(chuàng)新復合型工程人才。通過課程改革，以實現(xiàn)如下建設成效：以新工科建設為導向，優(yōu)化實習實訓課程體系；增加半開放項目式教學，激發(fā)學生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新潛能；加強理實一體化教學，促進課程融合與學科交叉；搭建混合式教學平臺，實現(xiàn)資源共享，分享成果經(jīng)驗。鑒于此，開展實習實訓課程改革方法探索，制定如圖1所示的總體研究路線。

圖1 實習實訓課程改革方法研究路線圖

以項目式教學為手段，充分利用專業(yè)教師、企業(yè)導師、校企合作單位、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學生的優(yōu)秀項目和創(chuàng)意，在實習實訓課程體系的指導下，構建實習實訓項目混合式課程教學平臺，探索課程改革方法。

2.1 實習實訓課程體系建設

在新工科建設背景和應用型本科人才培養(yǎng)需求下，機械類專業(yè)實踐教學的重要性日益凸顯。我院機械工程專業(yè)在2020版培養(yǎng)方案修訂過程中，提高實踐環(huán)節(jié)的學時，使之占總學時50%以上，除去課內(nèi)實驗，集中開展的實習實訓課程學時占總學時的28%。涉及課程包含機械制圖測繪、金工實習、生產(chǎn)實習、PLC控制技術實習、數(shù)控實習、CAD/CAM實習、先進制造技術訓練、“1+X”工業(yè)機器人運維實訓、機械設計課程設計、機械制造基礎課程設計、畢業(yè)實習等。在課程體系建設過程中，重點梳理各門實訓課程之間的關系，構建更加合理的課程結構，讓理論知識與實踐環(huán)節(jié)緊密結合，為“理實一體化”教學奠定基礎。

例如：我們可以在“機械制圖測繪”“1+X工業(yè)機器人運維實訓”“機械設計課程設計”“機械制造基礎課程設計”四門集中實踐課程之間建立緊密聯(lián)系?？紤]到工業(yè)機器人技術的應用是實現(xiàn)智能制造的關鍵之一，同時為了響應《國家職業(yè)教育改革實施方案》，實現(xiàn)本科教學向應用型轉變，我院已啟動“學歷證書+若干職業(yè)技能等級證書”制度試點工作，“1+X工業(yè)機器人運維實訓”成為學生將要完成的核心實踐課程。因此，以培養(yǎng)具有工業(yè)機器人應用能力的機械工程專業(yè)學生為目標，將“機械制圖測繪”“機械設計課程設計”“機械制造基礎課程設計”適當?shù)叵蚬I(yè)機器人技術傾斜，改變傳統(tǒng)的齒輪減速器測繪與設計、零件夾具設計與工藝卡片編制等實訓項目，針對機器人核心部件RV減速器、諧波減速器，開展測繪、拆裝、機械設計校核、關鍵部件制造工藝分析及其夾具設計將更有意義。

2.2 實習實訓“項目庫”建設

開展“項目式”教學，是基于新工科的教學改革的關鍵內(nèi)容之一。因此，建立實習實訓“項目庫”，是開展實習實訓課程教學改革的主要任務。與傳統(tǒng)教學內(nèi)容相比，“項目”的設立應當具有一定的創(chuàng)新性、較強的系統(tǒng)性和良好的實踐性。例如：用工業(yè)機器人關節(jié)、汽車差速器、變速箱等工業(yè)生產(chǎn)和生活中常見的核心機械部件作為機械制圖測繪課程項目，代替原有的傳統(tǒng)齒輪減速器測繪；金工實習課程項目可以用簡單機械產(chǎn)品代替原有的錘頭、軸、金屬塊的加工，充分利用車、銑、刨、磨、鉗、焊和3D打印技術等。在項目資源庫的建設過程中，需要借助廣泛力量，其中項目素材的主要來源有4個：（1）專業(yè)教師日常教學、科研項目中的部分內(nèi)容或是通過文獻搜集獲得的一些優(yōu)秀案例；（2）校企合作單位日常生產(chǎn)實際中的產(chǎn)品、加工制造的部分工藝流程、初試的樣機等；（3）企業(yè)導師指導的畢業(yè)設計（論文）中具有實踐價值的部分內(nèi)容；（4）參加“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃”學生的優(yōu)秀作品或想法。

在搜集到素材之后，組織相關專業(yè)教研室的專業(yè)教師、實驗員、企業(yè)導師等進行項目的可行性分析。核心目標和任務為：項目實施的基礎理論分析論證、實踐價值與可操作性論證、對理論課程的支撐情況分析、項目實施周期與工時計算、經(jīng)費預算等。在可行性論證過程中，針對較難進行準確評估的項目，可以由專業(yè)教師通過指導“大創(chuàng)項目”、畢業(yè)設計以及申報院級科研立項等方式，率先進行研究和孵化，篩選切實可行的優(yōu)秀項目。例如：目前開展的管道機器人、氣動電梯、風力發(fā)電裝置、仿生步行機器人等校級科研項目，均為實習實訓“項目庫”的建設提供豐富的資源。除此之外，“項目庫”的建設不可能一蹴而就，不僅要有能夠?qū)嵤┑捻椖縼肀Ｕ蠈嵙晫嵱柦虒W工作順利開展，還要對項目內(nèi)容和實施方法不斷進行優(yōu)化與完善，以順應行業(yè)發(fā)展和社會需求，盡可能地運用新技術和新方法提升創(chuàng)新性。這是一項需要組織教師共同努力的長期性、不間斷性的工作，在這項工作的實施過程中，有利于實現(xiàn)教學質(zhì)量和教師科研水平的同步提升，對形成獨具特色的實習實訓體系、培養(yǎng)學生創(chuàng)新與實踐能力、形成教學與科研團隊具有重要意義。

2.3 實習實訓“混合式”教學平臺建設

在建立“項目庫”之后，首先根據(jù)實習實訓課程體系建設成果，由參與項目設計的教師編寫項目實施的細則，通過統(tǒng)一編撰形成自編講義。講義主要包含項目介紹、項目目標、項目實施要求、項目實施方法、可能出現(xiàn)的問題和解決方法、成功案例展示等。然后，通過探索實習實訓課程教學方法，分析項目實施的可行性和工藝，編寫相應的課程教學大綱，制定教學計劃。通過課題實施，不斷積累完善線下教學資源，結合線上和線下教學的優(yōu)勢，利用互聯(lián)網(wǎng)平臺（超星、MOOC、自建網(wǎng)絡平臺等）搭建線上教學資源庫，與線下教學共同構成混合式教學平臺，在實習實訓項目教學的過程中，適時地開展翻轉課堂教學。

以基于切比雪夫連桿的仿生步行機器人實習項目為例，利用“混合式”教學平臺，開展翻轉課堂教學方法和流程，如圖2所示，敘述如下：（1）編撰項目實施說明書，用于介紹實習教學內(nèi)容和方法，指導學生開展相關實踐環(huán)節(jié)。（2）梳理理論知識點，錄制理論串講的教學視頻并上傳網(wǎng)絡平臺，其中包含了和《機械原理》課程相關的連桿機構運動分析，《機械設計》課程相關的傳動部件結構設計，《機械制造》課程相關的零部件加工工藝規(guī)程，三維建模、虛擬樣機相關的CAD、CAE技術等內(nèi)容以及基礎的自動控制與電工知識。學生可以充分利用課余時間，提前了解項目概況和所需要的知識儲備。（3）在線下開展實踐教學環(huán)節(jié)。首先，組織學生參照線上教學資源的內(nèi)容，開展線下的設計計算與分析并撰寫設計報告、分析報告和工藝卡片；然后，利用學校自有硬件設施（車床、銑床、鉆床、鉗工實訓臺、3D打印機等），用實物展現(xiàn)理論設計成果。（4）開展小組答辯環(huán)節(jié)，由指導教師綜合考慮學生課堂表現(xiàn)、成果水平、答辯表現(xiàn)等因素后，給出總評成績。并將典型案例上傳線上平臺留存，作為后期教學的參考和范例。

圖2 基于切比雪夫連桿的仿生步行機器人實習項目流程

2.4 建立評價體系

為了解教學改革的成效，需要開展實習實訓類課程教學評價體系建設，建立相應的數(shù)據(jù)庫和評價體系是了解教學質(zhì)量的重要手段。在每一次課程結束之后，根據(jù)學生、教師以及企業(yè)導師的反饋和意見，綜合評估實習實訓效果、學生學習效果的提升度，建立相應的數(shù)據(jù)庫和評價體系。由評價體系的反饋情況優(yōu)化課程體系建設與教學大綱，以實現(xiàn)良性循環(huán)。

3 結語

綜上所述，開展實習實訓類課程教學改革，是實現(xiàn)傳統(tǒng)工科教學模式向新工科轉化的必經(jīng)之路。目前，校內(nèi)建設有“工程實訓中心”“1+X工業(yè)機器人操作與運維實訓室”以及各類專業(yè)實訓、實驗室近20個，能夠開展校企合作的企業(yè)10余家。通過整合教學資源，繼承傳統(tǒng)并改革創(chuàng)新，新工科背景下機械專業(yè)實習實訓課程教學改革有利于推行“項目式”實習實訓教學；促進教師主動發(fā)掘并實施項目，在一定程度上促進教學團隊科研水平的提升；有利于引導學生樹立誠實守信、嚴謹負責的職業(yè)道德觀，培養(yǎng)學生的“項目思維”；通過“混合式”教學平臺形成可以共享的教學資源，為實習實訓課程改革提供參考。

綜上，在教學改革的實施過程中，用實踐課程內(nèi)容去引導學生自主學習相關理論，有利于形成專業(yè)整體課程體系，提升實踐類課程教學效果，更好地服務于理論教學。傳統(tǒng)與創(chuàng)新并重，利用傳統(tǒng)教學方法和案例夯實基礎，創(chuàng)新建設實踐項目和教學方法，為我院機械工程及其相關專業(yè)的發(fā)展助力。