趙 亮,郎慶陽(yáng),楊志強(qiáng),肖 萌

(遼寧科技學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院,遼寧 本溪 117004)

新工業(yè)革命浪潮下,全球工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及其對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的影響,對(duì)工科專(zhuān)業(yè)人才在能力上提出新的要求,也就是說(shuō),除了原有需要具備的知識(shí)、能力素質(zhì)外,工科專(zhuān)業(yè)人才還必須具備數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和綜合化等能力[1]。由此,面對(duì)新工業(yè)革命對(duì)工科專(zhuān)業(yè)人才的新要求,探索研究滿足傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)業(yè)改造升級(jí)需求的專(zhuān)業(yè)課程體系建設(shè)和人才培養(yǎng)模式改革具有深遠(yuǎn)意義。

作為介于專(zhuān)業(yè)課程體系和單門(mén)課程之間的課程群,其是為完善同一施教對(duì)象的認(rèn)知結(jié)構(gòu),而將本專(zhuān)業(yè)或跨專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中若干門(mén)在知識(shí)、方法、問(wèn)題等方面有邏輯聯(lián)系的課程加以整合形成課程體系[2]。相比于單門(mén)課程,課程群能夠有效地克服單門(mén)課程在建設(shè)過(guò)程中存在缺少對(duì)與其相關(guān)課程關(guān)聯(lián)性的研究,從而產(chǎn)生相關(guān)課程間教學(xué)內(nèi)容重復(fù)、知識(shí)點(diǎn)銜接不緊密、課程設(shè)計(jì)與課程實(shí)施脫節(jié)、學(xué)生對(duì)知識(shí)綜合運(yùn)用能力不強(qiáng)、缺乏解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力等弊端,故對(duì)其開(kāi)展建設(shè)是提高教學(xué)質(zhì)量,達(dá)成人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要舉措。因此,在新工科背景下,以培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)業(yè)改造升級(jí)的機(jī)械裝備研發(fā)設(shè)計(jì)能力為目標(biāo),系統(tǒng)地探索機(jī)械設(shè)計(jì)課程群建設(shè)路徑,對(duì)新型工科專(zhuān)業(yè)(機(jī)械類(lèi)傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)改造升級(jí))建設(shè),滿足產(chǎn)業(yè)升級(jí)所需的應(yīng)用型人才需求,具有十分重要的意義。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)課程群建設(shè)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)很多高校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)教師對(duì)以機(jī)械設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)為目標(biāo)的課程群建設(shè),從課程群體系架構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化整合、教學(xué)模式改革等多方面進(jìn)行了大量的研究與實(shí)踐。熊敏等針對(duì)傳統(tǒng)知識(shí)導(dǎo)向型課程在教學(xué)過(guò)程中,因知識(shí)點(diǎn)的相對(duì)獨(dú)立而形成“知識(shí)孤島”,從而造成學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)方面存在能力不足的問(wèn)題,將機(jī)械設(shè)計(jì)能力分解為13個(gè)能力要點(diǎn)以及其相互對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)和相關(guān)課程,從而建立了“能力-知識(shí)-課程”矩陣,形成了機(jī)械設(shè)計(jì)課程群架構(gòu),并改革教學(xué)模式,進(jìn)行了以交叉融合和案例導(dǎo)向?yàn)樘卣鞯恼n程教學(xué)設(shè)計(jì)[3]。王鐵軍等分析了機(jī)械設(shè)計(jì)課程群體系結(jié)構(gòu),進(jìn)行了課程群間冗余內(nèi)容的消除,實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容合理的銜接,從理論教學(xué)引入工程實(shí)例、課程設(shè)計(jì)和工程實(shí)際、課外科技活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)相結(jié)合等三個(gè)方面開(kāi)展了機(jī)械設(shè)計(jì)課程群的工程化改革研究[4]。呂勇等結(jié)合教學(xué)中遇到的困難,按人才成長(zhǎng)的認(rèn)知規(guī)律和生產(chǎn)實(shí)際需要,對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程群相對(duì)應(yīng)的知識(shí)與能力進(jìn)行分析,將數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)項(xiàng)目從零件圖與裝配圖繪制、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、總體布局設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)件優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面分解成子項(xiàng)目,并相應(yīng)地與理論教學(xué)中機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)有限元分析等課程的知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng),形成的各子項(xiàng)目的機(jī)械設(shè)計(jì)方面教學(xué)內(nèi)容既能夠相對(duì)獨(dú)立,又能相互關(guān)聯(lián),層次遞進(jìn)、渾然一體,構(gòu)建出系統(tǒng)、連貫、有機(jī)融合的知識(shí)體系,加深了學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的學(xué)習(xí)深度[5]。通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)可以看出,面向新工科的機(jī)械設(shè)計(jì)課程群建設(shè)研究的成果不多。此外,從教育部辦公廳公布的首批(612項(xiàng))和第二批(845項(xiàng))“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目來(lái)看,以課程群為研究題目的項(xiàng)目很少。由此可見(jiàn),探索研究新工科背景下機(jī)械設(shè)計(jì)課程群建設(shè)既具有較高的研究?jī)r(jià)值,又具有較大的研究空間。

2 面向新工科的機(jī)械設(shè)計(jì)課程群建設(shè)

作為遼寧省普通高等學(xué)校本科重點(diǎn)支持專(zhuān)業(yè)和省級(jí)一流本科專(zhuān)業(yè)建設(shè)點(diǎn),遼寧科技學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)緊密結(jié)合學(xué)?！皯?yīng)用型、地方性、行業(yè)性、國(guó)際化”辦學(xué)定位,以培養(yǎng)行業(yè)“專(zhuān)才”為特色,加強(qiáng)教育教學(xué)改革,不斷修訂人才培養(yǎng)目標(biāo),逐漸凝練形成“機(jī)械設(shè)計(jì)”“智能運(yùn)維”兩個(gè)專(zhuān)業(yè)方向。針對(duì)“機(jī)械設(shè)計(jì)”方向,其課程群建設(shè)思路(如圖1所示)為:以面向新工科,培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械裝備研發(fā)設(shè)計(jì)能力為切入點(diǎn),以構(gòu)建出適應(yīng)傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)業(yè)改造升級(jí)的新型工科專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)課程群和教學(xué)團(tuán)隊(duì)為目標(biāo),依托工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證OBE理念,以成果為導(dǎo)向,由新修訂的專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求構(gòu)建出機(jī)械設(shè)計(jì)課程群,并結(jié)合新工業(yè)革命對(duì)工科專(zhuān)業(yè)人才的新要求,從機(jī)械設(shè)計(jì)課程群教學(xué)內(nèi)容、課程思政、教學(xué)模式和教學(xué)團(tuán)隊(duì)等方面開(kāi)展建設(shè)。

圖1 課程群建設(shè)思路

2.1 整合、優(yōu)化與更新課程群教學(xué)內(nèi)容,構(gòu)建課程群的知識(shí)體系

在深刻理解“新工科”的內(nèi)涵特征、建設(shè)原則、內(nèi)容與目標(biāo)的基礎(chǔ)上,通過(guò)企業(yè)行業(yè)調(diào)研及專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的支撐,構(gòu)建由機(jī)械制圖、機(jī)械原理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、互換性與測(cè)量技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械裝備設(shè)計(jì)、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)必修課、專(zhuān)業(yè)選修課和專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課組成的機(jī)械設(shè)計(jì)課程群,并面向地方傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)業(yè)改造升級(jí)需要,從兩個(gè)方面進(jìn)行了課程群教學(xué)內(nèi)容的整合、更新、優(yōu)化。一方面,按照工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證要求,結(jié)合課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐,進(jìn)行課程間教學(xué)內(nèi)容整合,避免教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)或不足,實(shí)現(xiàn)課程群知識(shí)體系的系統(tǒng)性、科學(xué)性;另一方面,結(jié)合新工科專(zhuān)業(yè)建設(shè)要求、企業(yè)行業(yè)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)能力需求和機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,進(jìn)行課程自身教學(xué)內(nèi)容更新與優(yōu)化。例如,機(jī)械裝備設(shè)計(jì)課程在原機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程的基礎(chǔ)上,面向機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),引入數(shù)字化設(shè)計(jì)理論,弱化傳統(tǒng)金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)內(nèi)容,加強(qiáng)智能數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等智能制造裝備設(shè)計(jì)內(nèi)容,構(gòu)建出面向工業(yè)4.0,滿足傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)業(yè)改造升級(jí)需要的課程體系[6]。

2.2 課程群課程思政建設(shè)

基于單門(mén)課程的課程思政案例建設(shè)具有自主性強(qiáng)、可操作性強(qiáng)的特點(diǎn),但是隨著課程思政建設(shè)的全面推進(jìn),由于各門(mén)專(zhuān)業(yè)課程各自挖掘思政元素、缺乏系統(tǒng)性設(shè)計(jì),導(dǎo)致目前課程間的思政目標(biāo)和思政案例趨同現(xiàn)象較為突出[7],如同一比較經(jīng)典的課程思政元素不僅在同專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課之間都在使用,而且在專(zhuān)業(yè)課與專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之間也出現(xiàn)重復(fù)使用。與此相比,由于課程群自身所具有的課程之間的關(guān)聯(lián)性、層次性和遞進(jìn)關(guān)系等特點(diǎn),從課程群角度開(kāi)展課程思政建設(shè)可以有效地彌補(bǔ)基于單門(mén)課程建設(shè)的課程思政所存在的單一化和趨同化等不足。對(duì)此,與工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證緊密結(jié)合,以O(shè)BE理念反向設(shè)計(jì),開(kāi)展了課程群課程思政建設(shè),構(gòu)建出系統(tǒng)、多維的課程思政體系,并依據(jù)Bloom理論,針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容及其課程目標(biāo),構(gòu)建相應(yīng)的課程思政目標(biāo),從而在課程群教學(xué)過(guò)程中,循序漸進(jìn)地實(shí)現(xiàn)低、中、高階課程思政教學(xué)目標(biāo)。

2.3 課程群教學(xué)模式與教學(xué)方法的改革

在課程群建設(shè)過(guò)程中,以培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)方面“解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力”為目標(biāo),基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求達(dá)成,開(kāi)展教學(xué)模式與教學(xué)方法的改革,將OBE理念引入課堂層面,以學(xué)生為中心,分別從教學(xué)方法、課程教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)和考核方式等方面提升課程群的“高階性”“創(chuàng)新性”和“挑戰(zhàn)度”。如課程團(tuán)隊(duì)成員在逆向設(shè)計(jì)與快速成型技術(shù)課程(2022年遼寧省一流課程)建設(shè)中,進(jìn)行教學(xué)模式改革,改革采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式,分組教學(xué),創(chuàng)新性地將學(xué)生設(shè)計(jì)、建模、3D打印、裝配成型的實(shí)物作品納入課程考核環(huán)節(jié)。在機(jī)械裝備設(shè)計(jì)課程建設(shè)中,進(jìn)行教學(xué)模式改革,運(yùn)用項(xiàng)目式、討論式等多種教學(xué)方法,實(shí)現(xiàn)了理論課堂講授與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合、課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合、課堂講授與專(zhuān)題討論相結(jié)合、理論教學(xué)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽相結(jié)合。

2.4 課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

在課程群建設(shè)中,師資隊(duì)伍建設(shè)是其重要內(nèi)容。為滿足地方高校新型工科專(zhuān)業(yè)建設(shè)對(duì)師資隊(duì)伍的需求,以機(jī)械設(shè)計(jì)課程群建設(shè)為紐帶,從掌握先進(jìn)教育教學(xué)理念、更新專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)、提升工程實(shí)踐能力等多方面加強(qiáng)課程群團(tuán)隊(duì)建設(shè)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)學(xué)習(xí)“新工科”相關(guān)政策文件、著作和論文,深刻理解掌握“新工科”的內(nèi)涵特征、建設(shè)原則、內(nèi)容與目標(biāo),為課程群建設(shè)和教育教學(xué)改革打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ),通過(guò)研讀機(jī)械設(shè)計(jì)方面最新著作、論文和教材,參加專(zhuān)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)等及時(shí)更新專(zhuān)業(yè)知識(shí),為課程群知識(shí)體系建設(shè)提供了根本的保障,通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)等各類(lèi)大賽,主持開(kāi)展教育部協(xié)同育人項(xiàng)目,與企業(yè)合作開(kāi)展實(shí)際工程項(xiàng)目研究等方式,不斷提升工程實(shí)踐能力,為課程群教學(xué)模式與教學(xué)方法改革提供了有力的支撐,從而形成一支滿足新型工科專(zhuān)業(yè)建設(shè)發(fā)展需求的機(jī)械設(shè)計(jì)課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)課程群建設(shè)的成效

在課程群建設(shè)過(guò)程中,教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員在更新教學(xué)理念和知識(shí)結(jié)構(gòu)、提升工程實(shí)踐能力的同時(shí),在學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)、課程建設(shè)和專(zhuān)業(yè)建設(shè)等方面取得了豐碩成果。在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面,教學(xué)團(tuán)成員建設(shè)了學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作室2個(gè),近5年來(lái),指導(dǎo)學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目國(guó)家級(jí)5項(xiàng),省級(jí)5項(xiàng),校級(jí)10項(xiàng),獲得全國(guó)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、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等各類(lèi)競(jìng)賽國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng),省級(jí)二等獎(jiǎng)11項(xiàng),三等獎(jiǎng)10項(xiàng)。在課程建設(shè)方面,“逆向設(shè)計(jì)與快速成型技術(shù)”等4門(mén)課程被認(rèn)定為省級(jí)一流課程,“機(jī)械制圖”等3門(mén)課程被認(rèn)定為校級(jí)課程思政示范課,另有2門(mén)課程已申報(bào)校級(jí)課程思政示范課。在專(zhuān)業(yè)建設(shè)方面,教學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)建設(shè)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)在2022年獲批為省級(jí)一流本科專(zhuān)業(yè)建設(shè)點(diǎn)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員主持省級(jí)教改項(xiàng)目2項(xiàng),省級(jí)教研項(xiàng)目1項(xiàng),校級(jí)教改項(xiàng)目3項(xiàng)。獲省教育教學(xué)信息化交流活動(dòng)微課類(lèi)一等獎(jiǎng)1項(xiàng),校級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。1人被評(píng)為校教學(xué)名師。獲遼寧省高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)1項(xiàng),遼寧省普通高等學(xué)校教師教學(xué)大賽三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

4 結(jié)語(yǔ)

文章是將新型工科專(zhuān)業(yè)(機(jī)械類(lèi)傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)改造升級(jí))建設(shè)與工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證相融合,從教學(xué)內(nèi)容、課程思政、教學(xué)方法手段和師資隊(duì)伍等方面對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程群建設(shè)進(jìn)行了探索與實(shí)踐。由所取得的建設(shè)成果可以看出,本課程群建設(shè)在學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)和教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員能力素質(zhì)提升方面取得了顯著成效。

本課程群建設(shè)緊密結(jié)合“應(yīng)用型、地方性、行業(yè)性”辦學(xué)定位,具有特性鮮明的特點(diǎn)和為其他課程群建設(shè)提供了參考和借鑒。同時(shí),作為遼寧省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃立項(xiàng)課題(2021年度)、遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目(2021年度)的部分成果,本課程群所取得的建設(shè)成果對(duì)我校省級(jí)一流本科專(zhuān)業(yè)建設(shè)點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的建設(shè)起到了良好的支撐作用。