劉征宏 ，姚固文 ，徐玉梁

（貴陽學(xué)院機械工程學(xué)院，貴州 貴陽 550005）

0 引言

在工程教育不斷革新發(fā)展的背景下，為響應(yīng)國家號召，加速新型經(jīng)濟的升級轉(zhuǎn)型，促進新型經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，教育部在2017年提出了“新工科”建設(shè)的行動路線（“天大行動”），力求進一步推動工程教育的改革與創(chuàng)新。近年來，新工科對應(yīng)的是一些新興產(chǎn)業(yè)，包括對部分傳統(tǒng)工科專業(yè)轉(zhuǎn)型升級和深化改造的產(chǎn)業(yè)。與老工科相比，新工科更加強調(diào)學(xué)科實用性與綜合性的交叉融合。新工科和新興產(chǎn)業(yè)并不是一種斷裂式的出現(xiàn)，很多時候是對傳統(tǒng)行業(yè)的延續(xù)，也是轉(zhuǎn)型升級的意義所在，機械設(shè)計專業(yè)正是其典型代表。我國社會發(fā)展的基礎(chǔ)是工業(yè)，互聯(lián)網(wǎng)時代對于專業(yè)知識提出了復(fù)合的要求，即我們要將工業(yè)變得更加智能，所以老工科并不會沒落，而是在互聯(lián)網(wǎng)等科技的融入下煥發(fā)新的活力，培養(yǎng)出更多行業(yè)所需的人才。

未來崛起的新興產(chǎn)業(yè)和新型經(jīng)濟迫切需要同時具備扎實的工程實踐能力、豐富的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、強有力的國際競爭力的高素養(yǎng)、高水平新工科人才。從2015年開始，高檔數(shù)控機床與機器人和新材料等專業(yè)逐漸出現(xiàn)人才缺口擴大的問題。因此，需要加快建設(shè)和發(fā)展新工科，提前進行人才結(jié)構(gòu)規(guī)劃，以培養(yǎng)未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的領(lǐng)軍人物。在新工科教育的背景下，全國高校應(yīng)緊跟當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略走向，為實施“中國制造2025”重大戰(zhàn)略和經(jīng)濟由高速度發(fā)展到高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)變提供人才支持。機械設(shè)計專業(yè)在行業(yè)中起著不可或缺的作用，“機械設(shè)計”課程更是基石中的基石[1]?；诖?，課題組對現(xiàn)有的課程進行了設(shè)計改革，通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，銜接實踐體系，開展探索性教學(xué)實踐，開放理論與實踐教學(xué)資源，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，也使得高校更加注重學(xué)生的全面發(fā)展。

1 傳統(tǒng)“機械設(shè)計”課程的缺陷

1.1 教學(xué)內(nèi)容缺陷

傳統(tǒng)“機械設(shè)計”課程的教學(xué)目標(biāo)來自原有教學(xué)大綱，大部分專業(yè)課程的內(nèi)容較為固定，教學(xué)的內(nèi)容也局限于書本理論知識和部分經(jīng)典案例。理論性的知識比較枯燥，且難以與當(dāng)下社會實際相結(jié)合，導(dǎo)致了這些理論知識通常被相關(guān)專業(yè)的學(xué)生看作是理想化的、精煉化的專業(yè)術(shù)語。教學(xué)內(nèi)容主要圍繞基本原理展開，工程應(yīng)用能力的訓(xùn)練并不充足。在教材使用方面，目前市面上教科書種類很多，但這些教科書都是采用大量的篇幅來論述理論，并且其所引用的案例也大多相似，缺乏創(chuàng)造性；雖然其案例具有代表性但也充滿了時代特色，在快速更新迭代的今天略微顯得陳舊，同時也限制了授課老師和學(xué)生的思維。目前，高校教學(xué)中普遍存在學(xué)生的專業(yè)理論與工程實際聯(lián)系不足的現(xiàn)象，導(dǎo)致了現(xiàn)階段很難滿足既掌握一定專業(yè)理論又具有豐富經(jīng)驗，同時實踐能力強的綜合型人才的社會需求。在歐美等西方發(fā)達國家，評價一位工程人才，往往除了提到作為一個工程人員對理論知識的深刻理解外，更重要的是擁有一雙具備創(chuàng)造力、洞察力的慧眼[2]。

1.2 教學(xué)方式缺陷

目前，我國機械類課程主流的教學(xué)方式仍是單向輸出，即以課堂形式為主，由老師將教材上的理論知識以口頭講述的方式傳授給學(xué)生，在學(xué)期末以試卷考試的形式考查學(xué)生對知識的掌握情況。但在實際情況中，以文字的形式表達教材內(nèi)的知識對學(xué)生而言較為抽象，甚至晦澀難懂。在傳統(tǒng)教學(xué)方法下，師生之間的交流溝通僅存在于課堂上，老師無法實時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。在學(xué)時安排方面，要在1學(xué)期或1學(xué)年內(nèi)將教學(xué)內(nèi)容講得通俗易懂、深入透徹也是非常困難的。為了在有限的時間內(nèi)完成教學(xué)進度，部分高校一股腦地向?qū)W生灌輸知識，這種“趕鴨式”的單向灌輸式教學(xué)極大地影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和樂學(xué)、善學(xué)、好學(xué)習(xí)慣的養(yǎng)成[3]。

1.3 實踐體系缺陷

目前，“機械設(shè)計”課程的實踐教學(xué)體系逐漸滿足不了現(xiàn)代人才的培養(yǎng)要求。各地高校以課堂傳授理論知識為主，缺乏案例學(xué)習(xí)、社會實踐、研討學(xué)習(xí)等多元化的學(xué)習(xí)途徑，實踐體系尚不完善。部分高校開設(shè)有實驗課程，但存在教學(xué)設(shè)施落后、實驗設(shè)備老舊、校企合作力度小以及教學(xué)資源有限等問題，學(xué)生所學(xué)理論知識無法用以實踐是許多高校的通病。部分高校即便開設(shè)了實踐教學(xué)，但也基本只有實驗課模式，實踐內(nèi)容還是單一重復(fù)；部分高校甚至從未開設(shè)實踐實驗環(huán)節(jié)，導(dǎo)致了學(xué)生即使理解所學(xué)課程在職業(yè)生涯中的重要性，但由于單一理論學(xué)習(xí)的乏味、不清楚課程與工程實踐的結(jié)合點，也很難獨立發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。部分高校學(xué)生始終停滯在模式化的計算和機械化的繪圖過程，整個設(shè)計環(huán)節(jié)是對往屆學(xué)生實踐的重復(fù)性模仿[4]。在該學(xué)習(xí)模式下，學(xué)生容易產(chǎn)生應(yīng)付心理，對實習(xí)實訓(xùn)漫不經(jīng)心、對實踐內(nèi)容敷衍了事，最后演變成隨便畫幾張設(shè)計圖、只做簡單的計算，甚至出現(xiàn)為求結(jié)果正確，隱瞞過程中出現(xiàn)錯誤的情況。

2 “機械設(shè)計”課程的教學(xué)改革

“機械設(shè)計”課程作為機械專業(yè)學(xué)生的必修課程之一，其主旨是幫助學(xué)生理解掌握機械設(shè)計的完整過程，然而傳統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)、設(shè)計主題已經(jīng)難以滿足新技術(shù)、新時代、新產(chǎn)業(yè)的需求?；诖耍咝Ｐ枰Y(jié)合互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，立足新時代新工科背景，全面推動“機械設(shè)計”課程的教學(xué)改革。

新工科背景下，以學(xué)生為中心，圍繞學(xué)生綜合素質(zhì)的全面協(xié)調(diào)發(fā)展，對“機械設(shè)計”課程的教學(xué)內(nèi)容進行調(diào)整，優(yōu)化教學(xué)方法，鼓勵學(xué)生借助計算機軟件和信息處理等技術(shù)，接受系統(tǒng)的操作訓(xùn)練，促進理論聯(lián)系實際、知識結(jié)合操作的專業(yè)學(xué)習(xí)。整體“機械設(shè)計”課程教學(xué)改革思路，如圖1所示。

圖1 “機械設(shè)計”課程教學(xué)改革思路圖

2.1 教學(xué)內(nèi)容改革

“機械設(shè)計”專業(yè)課程強調(diào)過程與應(yīng)用，因此拓展“機械設(shè)計”課程理論教學(xué)內(nèi)容尤為重要。“機械設(shè)計”課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以工程中存在的實際問題為導(dǎo)向，以繼承和創(chuàng)新兩種主要方式，使理論知識與實際應(yīng)用更緊密地結(jié)合。此外，教師在教學(xué)過程中應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生獲得有用的綜合實際經(jīng)驗，將行業(yè)的先進成果和設(shè)計方法引入教學(xué)內(nèi)容中，并通過實踐檢驗學(xué)生是否具備成為工程師的綜合素質(zhì)和必要的工程技能，以促進學(xué)生知識、能力、職業(yè)素養(yǎng)三方面共同發(fā)展。新工科教育背景下的教學(xué)內(nèi)容革新更注重內(nèi)在聯(lián)系，致力于幫助學(xué)生以通俗的方式理解抽象的、晦澀難懂的專業(yè)名詞和推理邏輯，專注于促進學(xué)生實踐能力的提升和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

地方高校最重要的屬性之一就是具有地方特色，其在教育內(nèi)容上也具有地方特點[5]。培養(yǎng)適應(yīng)社會產(chǎn)業(yè)需求、專業(yè)能力強的人才是高校的重要任務(wù)。隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)與智能制造等新興產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，在技術(shù)變革突飛猛進的同時，產(chǎn)業(yè)需求也相應(yīng)地發(fā)生了變化。“機械設(shè)計”課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)多與地區(qū)發(fā)展情況相聯(lián)系，對接當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)需求，明確教學(xué)目標(biāo)，以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，順應(yīng)發(fā)展趨勢，規(guī)劃具有更強指向性的教學(xué)目標(biāo)。此外，可以將當(dāng)?shù)貎?yōu)秀企業(yè)中的經(jīng)典設(shè)計案例帶入課堂，針對企業(yè)中具體的裝備問題，組織學(xué)生探討裝備的設(shè)計思想，引導(dǎo)學(xué)生站在企業(yè)的立場上綜合考慮設(shè)計的可靠性、安全性、生產(chǎn)性等要素。

2.2 教學(xué)方式改革

傳統(tǒng)教學(xué)的授課形式讓學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)熱情，且參與度不高。新工科背景下，教學(xué)方式應(yīng)聯(lián)系學(xué)習(xí)、思考、領(lǐng)悟、動手四個環(huán)節(jié)，利用PPT、板書、視頻、教學(xué)故事、教學(xué)案例、優(yōu)秀課堂錄像、影視資料等創(chuàng)新教學(xué)方法，有機結(jié)合案例分享分析、引導(dǎo)體驗式教學(xué)以及分組操作式教學(xué)等多類型的教學(xué)方法和多元化教學(xué)手段講授教學(xué)內(nèi)容。豐富理論知識，強化實驗操作，注重關(guān)聯(lián)性、時代性，將具有代表性的設(shè)計理論、制造方法與前沿技術(shù)有機結(jié)合，不斷跟蹤行業(yè)發(fā)展動向，實時更新教學(xué)內(nèi)容，以加深學(xué)生對抽象、難懂的機械設(shè)計知識的理解。理論教學(xué)應(yīng)重原理、重方法，課上講授要重點強調(diào)設(shè)計思想，強化思考推導(dǎo)公式的邏輯，弱化對最終公式的死記硬背；鼓勵學(xué)生主動使用網(wǎng)絡(luò)資源自學(xué)，主動發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題。教學(xué)過程突出學(xué)生主體性，強調(diào)以學(xué)生為主體來布置作業(yè)。例如，可以將一些與學(xué)生日常生活問題緊密相關(guān)的課題作為作業(yè)，鼓勵學(xué)生合作探索、共同操作，在交流過程中學(xué)以致用，激發(fā)學(xué)生的智慧，促進學(xué)生養(yǎng)成善于發(fā)現(xiàn)、勤于思考、勇于探究、敢于創(chuàng)新的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。

新工科背景下，學(xué)生專業(yè)能力培訓(xùn)與課程思政教學(xué)同樣重要，思政教學(xué)是現(xiàn)代高等工程教育中不可或缺的存在。在新工科的建設(shè)中融入課程思政機制，實現(xiàn)“1+1＞2”的效果，是新時代背景下中國特色社會主義高等教育事業(yè)的未來發(fā)展方向[6]。課程思政教學(xué)是為了實現(xiàn)課程專業(yè)知識與思想政治理論的同向同行，實現(xiàn)協(xié)同育人的目標(biāo)。高校應(yīng)以領(lǐng)路人的身份，以身作則，積極引導(dǎo)當(dāng)代學(xué)生樹立正確的家國情懷與歷史觀、大局觀，傳承、創(chuàng)新中華民族優(yōu)秀文化，育德育人。

2.3 完善教學(xué)實踐體系

“機械設(shè)計”課程理論性強、實踐性強、綜合性強。新工科背景下，教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上添加其他實踐方式，保證實踐體系的多元化。具體內(nèi)容如下：

1）在理論教學(xué)環(huán)節(jié)，嘗試開設(shè)符合當(dāng)下時代背景、與產(chǎn)業(yè)前沿聯(lián)系緊密且具有創(chuàng)新性的綜合實驗和課程設(shè)計環(huán)節(jié)，強化學(xué)生的工程實踐能力。

2）積極開展各類競賽，強化實踐教學(xué)，形式多樣的比賽可以促進學(xué)生的創(chuàng)作欲望，鼓勵學(xué)生運用課堂所學(xué)知識，踴躍參加各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和實踐實習(xí)，將參賽和實習(xí)過程中遇到的問題、創(chuàng)新點以及積累的經(jīng)驗帶回課堂，與老師同學(xué)研討，進而拓展課堂內(nèi)容、豐富授課手段，增加學(xué)生的收獲。

3）加強校企聯(lián)合，定期組織師生團隊進入相關(guān)企業(yè)考察實習(xí)，了解產(chǎn)業(yè)最新動態(tài)，定期檢修、及時更新更換實踐教學(xué)設(shè)備，加大實訓(xùn)實習(xí)基地的投資建設(shè)，為師生提供優(yōu)質(zhì)的工程實踐場所，避免硬件設(shè)施的缺乏成為教學(xué)路上的阻礙。

4）加強實習(xí)工作的管理。建設(shè)高水平、負責(zé)任的實習(xí)指導(dǎo)教師隊伍，完善實習(xí)指導(dǎo)教師遴選機制，選派經(jīng)驗豐富、業(yè)務(wù)能力強、安全防范意識高的骨干教師對實習(xí)學(xué)生進行全程監(jiān)督指導(dǎo)。

5）在校企聯(lián)合合作的實踐培養(yǎng)方針下，引導(dǎo)鼓勵學(xué)生真正走進產(chǎn)業(yè)前沿，實地考察企業(yè)一線的先進生產(chǎn)設(shè)備和制造工藝，了解專業(yè)前沿技術(shù)及未來發(fā)展趨勢，通過走入企業(yè)、參與企業(yè)增強其實踐能力[7]。

6）學(xué)校與企業(yè)深度合作、協(xié)調(diào)配合，共同擬定實踐課程的目的和任務(wù)大綱，確定學(xué)生實習(xí)實踐能力最終的水平要求。學(xué)生在企業(yè)工程師帶領(lǐng)下完成任務(wù)，既增長了見識，也鍛煉了設(shè)計開發(fā)能力。

2.4 優(yōu)化教學(xué)考核評價體系

傳統(tǒng)的評價機制對于學(xué)生的培養(yǎng)要求不夠明確，評價指標(biāo)也不夠全面，很難對現(xiàn)有的培養(yǎng)方案做出及時反饋。考核評價是衡量教學(xué)效果和檢查學(xué)生學(xué)習(xí)情況的重要依據(jù)，課程考核是檢測學(xué)生掌握知識和運用知識的情況的常用手段。因此，為了配合新工科背景下的教學(xué)改革，評價體系也需要做出優(yōu)化調(diào)整。

考核標(biāo)準(zhǔn)要合理化，改變單純以考試成績?yōu)橹笜?biāo)的考核方式，探索并豐富新的考核手段，結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實踐體系改革建立新的考核模式。圍繞學(xué)生的發(fā)展，由考查知識點轉(zhuǎn)變?yōu)樵u價學(xué)生對知識的綜合運用，加強對整個學(xué)習(xí)過程的考查并反饋結(jié)果。整體評價體系思路如圖2所示。

圖2 評價體系思路

改革傳統(tǒng)的“出勤次數(shù)+課堂作業(yè)+期末成績”的考核評價模式，摒棄唯升學(xué)、唯分?jǐn)?shù)、唯論文的觀念，加大過程考核在整個評價體系中的占比，促進形成多元化的評價體系。多元的考核方式包括出勤考核、定期評價、平時作業(yè)、實驗實訓(xùn)以及期末考試。按時間劃分階段定期對學(xué)生評價并納入考核成績，防止出現(xiàn)考試前臨時抱佛腳、一學(xué)期只學(xué)最后兩周等情況。考核評價的最終目的不在于以成績將學(xué)生區(qū)分開來，而是通過考查反映出學(xué)生具體的不足以完善考核體系。教師應(yīng)根據(jù)考核結(jié)果對癥下藥，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動實踐，并進行科學(xué)、合理、多元的學(xué)科總結(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，正確引導(dǎo)學(xué)生有效地學(xué)習(xí)。

3 結(jié)語

新工科背景下“機械設(shè)計”課程教學(xué)改革要求相關(guān)專業(yè)的學(xué)生在新教學(xué)環(huán)境中全面發(fā)展，將學(xué)生培養(yǎng)成符合新時代要求的應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才。教學(xué)改革的持續(xù)推進是高校培養(yǎng)學(xué)生各方面能力的著力點，對新工科教育的不斷深化發(fā)展具有深遠影響。以立體化、多層次、多維度的思維方式，多方面協(xié)調(diào)配合，逐步提升學(xué)生工程實踐技能和職業(yè)素養(yǎng)，以滿足新工科時代的產(chǎn)業(yè)與社會需求，培養(yǎng)出能夠適應(yīng)和引領(lǐng)未來工程需要的復(fù)合型專業(yè)人才。