王智森 ，肖 揚(yáng)

（景德鎮(zhèn)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院，江西 景德鎮(zhèn) 333400）

0 引言

在“工業(yè)4.0”“中國制造2025”的時(shí)代背景下，應(yīng)用型本科院校承擔(dān)為地方經(jīng)濟(jì)培養(yǎng)工程技術(shù)人才的使命。“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程作為工程領(lǐng)域一門專業(yè)核心課，內(nèi)容涵蓋常用機(jī)械零部件的結(jié)構(gòu)原理、失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則等知識(shí)點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課程體系中起著承上啟下的作用[1]。針對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生首先需要打好“機(jī)械制圖”“機(jī)械原理”“理論力學(xué)”及“材料力學(xué)”等先修專業(yè)課程的基礎(chǔ)，然后結(jié)合課程教學(xué)中機(jī)械零件強(qiáng)度、連接設(shè)計(jì)、傳動(dòng)設(shè)計(jì)及軸系零部件設(shè)計(jì)等各個(gè)模塊的內(nèi)容鍛煉創(chuàng)新思維，并順利完成后續(xù)“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”“數(shù)控技術(shù)”及“機(jī)械制造工藝學(xué)”等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)并完成本專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)。因此，本課程的教學(xué)質(zhì)量對(duì)畢業(yè)生能否快速進(jìn)入工程師角色至關(guān)重要。目前，國內(nèi)外高校已經(jīng)將大學(xué)生工程實(shí)踐能力鍛煉融入“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程，探索以項(xiàng)目教學(xué)、學(xué)科競(jìng)賽相結(jié)合的形式來培養(yǎng)學(xué)生[2]。

近年來涌現(xiàn)的新工科、新興產(chǎn)業(yè)及新型經(jīng)濟(jì)等熱點(diǎn)領(lǐng)域，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化等工科專業(yè)畢業(yè)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維均提出了更高的要求。國外高校如美國的加州理工學(xué)院針對(duì)“機(jī)械設(shè)計(jì)”開設(shè)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新課并提出項(xiàng)目模塊化教學(xué)理念及方法，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與虛擬仿真加工等，組織本科學(xué)生針對(duì)性地開展科研訓(xùn)練，同時(shí)每年舉辦機(jī)器人競(jìng)賽，達(dá)到以賽促學(xué)的目的[3]。國內(nèi)許多高校如清華大學(xué)、北京交通大學(xué)等積極探索讓學(xué)生參與各類科技競(jìng)賽，如全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國大學(xué)生機(jī)器人大賽、大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”等，激活了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。其中，北京交通大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)采用教師帶領(lǐng)本科生參與科研項(xiàng)目，提供場(chǎng)地與經(jīng)費(fèi)組建車隊(duì)參加本田Honda 中國節(jié)能競(jìng)技大賽等模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新能力，取得了顯著效果，為地方性應(yīng)用型本科院校提供了參考。

從當(dāng)前“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)實(shí)踐來看，仍然以教師講授為中心，不可避免地將學(xué)生的“學(xué)”與“用”兩個(gè)重要的學(xué)習(xí)階段人為分離，造成對(duì)理論知識(shí)的實(shí)踐鞏固產(chǎn)生滯后效應(yīng)，學(xué)生學(xué)習(xí)效果大打折扣?；谇捌趯?shí)踐積累成果，提出將“本科生開展科研訓(xùn)練+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)+競(jìng)賽促學(xué)”三位一體培養(yǎng)模式融入“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中，貫穿全項(xiàng)目、全時(shí)域、全過程，挖掘?qū)W生創(chuàng)造潛能，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

1.1 研究制訂課程理實(shí)融合教學(xué)大綱

景德鎮(zhèn)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程的探索實(shí)踐以《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》及《景德鎮(zhèn)學(xué)院“十四五”發(fā)展規(guī)劃綱要（修訂稿）》等文件精神為指導(dǎo)，基于構(gòu)建“本科生開展科研訓(xùn)練+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)+競(jìng)賽促學(xué)”三位一體培養(yǎng)模式，按照“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的改革目標(biāo)，服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的工程實(shí)踐人才。根據(jù)機(jī)械電子工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)，參考本學(xué)院與景德鎮(zhèn)北汽昌河汽車股份有限公司共建的“北汽昌河汽車學(xué)院”以及與北京通航江西直升機(jī)有限公司共建的“北京通航江西直升機(jī)學(xué)院”，不斷加強(qiáng)校企合作、產(chǎn)教融合、協(xié)同育人，實(shí)現(xiàn)更高水平的理論教學(xué)與工程實(shí)踐融合培養(yǎng)?！皺C(jī)械設(shè)計(jì)”課程的精髓在于過程與應(yīng)用，結(jié)合地方性應(yīng)用型本科院校辦學(xué)特色，制訂本課程理實(shí)融合教學(xué)大綱尤為重要。

基于本校的實(shí)際發(fā)展階段，對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行全面探索設(shè)計(jì)，制訂課程教學(xué)大綱，促進(jìn)學(xué)生在理論知識(shí)、創(chuàng)新思維、工匠精神等維度的融合學(xué)習(xí)[4]。如圖1 所示，“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程探索實(shí)踐過程主要分為教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實(shí)踐體系及評(píng)價(jià)體系等方面。具體實(shí)施為打破傳統(tǒng)章節(jié)式教學(xué)思路，實(shí)施項(xiàng)目模塊化教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，在本課程內(nèi)容設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，將各章節(jié)內(nèi)容與順序重新科學(xué)整合成4 個(gè)模塊化項(xiàng)目，量化學(xué)生在聯(lián)接件設(shè)計(jì)、傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、軸系零部件設(shè)計(jì)、箱體類零部件設(shè)計(jì)4 個(gè)模塊化項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中應(yīng)完成的設(shè)計(jì)任務(wù)，清晰各個(gè)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)要點(diǎn)[5]。結(jié)合最新技術(shù)與工程案，例如近年來工程機(jī)械行業(yè)的迅猛發(fā)展，引入多元化教學(xué)手段，如分享觀看《大國工匠》《動(dòng)力澎湃》及《大國重器》等節(jié)目的感受，以學(xué)生為主體分組實(shí)施，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，切實(shí)提高課堂教學(xué)效果。組織學(xué)生自主參加全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽等，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行相關(guān)資料的收集與設(shè)計(jì)工作，培養(yǎng)鍛煉學(xué)生學(xué)術(shù)檢索的能力，對(duì)未自選題目的學(xué)生，由教師提供本專業(yè)相關(guān)課題，將科研與教學(xué)結(jié)合，用科研的氛圍激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

圖1 “機(jī)械設(shè)計(jì)”課程探索實(shí)踐思路

1.2 激活課程實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目

對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)資料進(jìn)行消化、吸收和再創(chuàng)新，以景德鎮(zhèn)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)大二、大三學(xué)生為研究對(duì)象，采用問卷調(diào)查、訪談及騰訊會(huì)議等形式調(diào)研學(xué)生的學(xué)習(xí)特征，開展學(xué)生學(xué)習(xí)特征科學(xué)分析，了解學(xué)生學(xué)習(xí)的狀態(tài)，構(gòu)建學(xué)生學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)庫，完善學(xué)生學(xué)習(xí)的需求。本學(xué)院本專業(yè)現(xiàn)有的硬件設(shè)施有機(jī)械設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室1 間，包括16 臺(tái)機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合設(shè)備、8 套機(jī)械傳動(dòng)效率組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)；減速拆裝實(shí)驗(yàn)室1 間，包括4 類減速箱縮比實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停淮髮W(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽工作室1 間；3D打印室1 間，包括8 臺(tái)智能型3D 打印機(jī)，這些硬件設(shè)施為激活本課程的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目提供了良好的科研場(chǎng)所及實(shí)踐裝備。

在“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中，基于理實(shí)融合教學(xué)大綱，通過激活實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中實(shí)踐、在實(shí)踐中學(xué)習(xí)[6]。由于本課程總學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)，其中理論部分48 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐部分16 學(xué)時(shí)，傳統(tǒng)章節(jié)式教學(xué)內(nèi)容繁雜且知識(shí)點(diǎn)分散，導(dǎo)致課程理論講授時(shí)間非常有限，容易出現(xiàn)教師追趕教學(xué)進(jìn)度造成學(xué)生學(xué)習(xí)效果大打折扣的情況。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐部分內(nèi)容是“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備等條件的制約，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過時(shí)老舊、內(nèi)容單一，主要偏向認(rèn)知驗(yàn)證性，綜合創(chuàng)新性欠缺，難免出現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程中后期思維固化的現(xiàn)象，只是為了完成學(xué)分而學(xué)習(xí)，這樣就很難激活學(xué)生的動(dòng)手操作熱情及實(shí)踐創(chuàng)新思維[7]。根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝備，借助機(jī)械設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽工作室及3D 打印室，依托MSMEXJ-1 型機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)意組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)、MSMECX-1 型平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)組合拼接實(shí)驗(yàn)臺(tái)以及1902001S 型減速箱拆裝實(shí)驗(yàn)臺(tái)等平臺(tái)在經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上深度開發(fā)，融入模塊化項(xiàng)目、科研訓(xùn)練項(xiàng)目及競(jìng)賽項(xiàng)目?；谶@些平臺(tái)，學(xué)生可以將自己的可行性設(shè)計(jì)想法實(shí)現(xiàn)為實(shí)物模型，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于工程實(shí)踐的能力，逐步探索實(shí)踐并完善課程教學(xué)大綱，提高課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐學(xué)時(shí)比重。

2 改革教學(xué)方法

2.1 實(shí)施“本科生開展科研訓(xùn)練+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)+競(jìng)賽促學(xué)”三位一體培養(yǎng)模式

采取分組合作學(xué)習(xí)模式，學(xué)生相互交流探究討論。強(qiáng)化“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程管理與質(zhì)量監(jiān)控運(yùn)行機(jī)制，學(xué)生逆向提問，碰撞思想火花。組織本科生開展科研訓(xùn)練，參與教師科研課題，通過動(dòng)手操作實(shí)踐，擴(kuò)充新視野，鍛煉新思維，為學(xué)生提供一個(gè)考研升學(xué)的科研實(shí)踐平臺(tái)。鼓勵(lì)學(xué)生將課程理論知識(shí)學(xué)以致用，融會(huì)貫通，讓學(xué)生真真切切感受到學(xué)習(xí)的快樂，實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)鉆研的精神面貌轉(zhuǎn)變，特別是對(duì)于大三準(zhǔn)備考研的學(xué)生來說，提前進(jìn)入科研訓(xùn)練，形成一個(gè)過渡期，有利于學(xué)生的后續(xù)可持續(xù)發(fā)展[8-10]。成立機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)興趣小組，以全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽為載體，對(duì)學(xué)生競(jìng)賽全過程進(jìn)行理實(shí)融合教學(xué)研究。

將“本科生開展科研訓(xùn)練+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)+競(jìng)賽促學(xué)”三位一體培養(yǎng)模式與“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)的特點(diǎn)真正結(jié)合起來，即將課程內(nèi)容設(shè)計(jì)成聯(lián)接件設(shè)計(jì)、傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、軸系零部件設(shè)計(jì)、箱體類零部件設(shè)計(jì)4 個(gè)模塊化項(xiàng)目，形成工程設(shè)計(jì)理念主線分段實(shí)施。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)班級(jí)學(xué)生人數(shù)情況，按照1 組4～6 人合理組織學(xué)生成立項(xiàng)目學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)，根據(jù)4 個(gè)模塊化項(xiàng)目整合課程知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，分類消化各個(gè)項(xiàng)目重難點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)實(shí)踐部分來鞏固、訓(xùn)練及融會(huì)貫通所學(xué)理論知識(shí)，為小學(xué)期“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)及后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。機(jī)械組合傳動(dòng)效率測(cè)量創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)如圖2所示。

圖2 機(jī)械組合傳動(dòng)效率測(cè)量創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)

2.2 建設(shè)“雙師雙能型”青年教師隊(duì)伍

為了推動(dòng)景德鎮(zhèn)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)課程探索實(shí)踐，加強(qiáng)“雙師雙能型”青年教師隊(duì)伍建設(shè)，需要培養(yǎng)既有較高理論教學(xué)水平又有熟練操作技能的“雙師雙能型”青年教師，更好地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。組織青年教師進(jìn)入校企合作單位鍛煉提高實(shí)操水平，同時(shí)根據(jù)每個(gè)小學(xué)期實(shí)踐課程情況定期邀請(qǐng)高級(jí)工程師等技術(shù)人員作為技術(shù)指導(dǎo)，全面提升青年教師的實(shí)踐教學(xué)能力。景德鎮(zhèn)學(xué)院對(duì)專業(yè)課程教學(xué)改革建設(shè)非常重視，通過制定一系列有關(guān)規(guī)章文件和獎(jiǎng)勵(lì)措施包括《景德鎮(zhèn)學(xué)院教師教學(xué)工作量計(jì)算及獎(jiǎng)勵(lì)辦法（修訂稿）》及《景德鎮(zhèn)學(xué)院科研工作量計(jì)算辦法（試行）》等，為培養(yǎng)“雙師雙能型”青年教師做好硬件支撐。

在地方性應(yīng)用型本科院校的轉(zhuǎn)型過程中，教師是學(xué)生的引路人，課程任課教師的轉(zhuǎn)型顯得尤為重要，急需大力培養(yǎng)更多的“雙師雙能型”青年教師?！皺C(jī)械設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)對(duì)“雙師雙能型”教師的要求更高，在各個(gè)模塊化項(xiàng)目的實(shí)施環(huán)節(jié)必須具備扎實(shí)的理論知識(shí)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過采取“本科生開展科研訓(xùn)練+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)+競(jìng)賽促學(xué)”三位一體培養(yǎng)模式，切實(shí)提高課程教學(xué)效果。培養(yǎng)“雙師雙能型”青年教師的途徑多種多樣，例如，組織青年教師參加教學(xué)技能基本功比賽，在比賽中打磨，在比賽中成長，在比賽中突破；積極鼓勵(lì)青年教師帶領(lǐng)學(xué)生參加全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽等專業(yè)競(jìng)賽，激發(fā)青年教師的工作熱情與昂揚(yáng)斗志，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與工程實(shí)踐能力。經(jīng)過幾年的探索實(shí)踐積累成果，景德鎮(zhèn)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院近年來通過考核認(rèn)定的“雙師雙能型”青年教師數(shù)量逐年攀升，形成了你追我趕、爭當(dāng)先進(jìn)的良好氛圍。

3 結(jié)語

為了適應(yīng)地方性應(yīng)用型本科院校畢業(yè)生人才培養(yǎng)，面向“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)實(shí)際，深入剖析探索實(shí)踐過程中的痛點(diǎn)，融合理實(shí)教學(xué)特征，提出“本科生開展科研訓(xùn)練+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)+競(jìng)賽促學(xué)”三位一體培養(yǎng)模式?；谠撆囵B(yǎng)模式的實(shí)施、應(yīng)用及推廣，經(jīng)過近幾年“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)摸索，學(xué)生本課程的學(xué)期綜合平均成績、學(xué)生考研升學(xué)率、學(xué)科專業(yè)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)數(shù)每屆均逐步提升，其中，以2022 年江西省大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽獲獎(jiǎng)數(shù)目為例，取得二等獎(jiǎng)1 項(xiàng)、三等獎(jiǎng)3 項(xiàng)的佳績，實(shí)現(xiàn)本校該項(xiàng)競(jìng)賽的歷史突破。未來本課程探索實(shí)踐過程中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)立足前期積累，不斷擴(kuò)充課程資源庫，做優(yōu)理論教學(xué)，做精實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，為培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力貢獻(xiàn)智慧。