劉凌 姚梓萌 韋煒 吳神麗 梁小明 馬琨

摘? 要：機(jī)械設(shè)計(jì)課程是以新工科建設(shè)為背景，適應(yīng)國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，先指出課程存在內(nèi)容傳統(tǒng)、課堂講授為主和實(shí)踐教學(xué)相對(duì)單一等不足，通過設(shè)定課程目標(biāo)，根據(jù)目標(biāo)對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)，課堂教學(xué)改革以及教學(xué)評(píng)價(jià)改革等貫穿機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)全過程，實(shí)現(xiàn)多課程綜合應(yīng)用，融合信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)技術(shù)，重組內(nèi)容、搭建新的實(shí)踐平臺(tái)，重構(gòu)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，融合第二課堂，貫徹學(xué)院“七個(gè)一”工程，可操作性強(qiáng)，形成對(duì)同類高校具有示范引領(lǐng)作用的新模式，對(duì)提升機(jī)械專業(yè)一流創(chuàng)新人才的培養(yǎng)質(zhì)量具有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：新工科；創(chuàng)新課堂；課堂改革；創(chuàng)新型人才培養(yǎng)；機(jī)械專業(yè)

中圖分類號(hào)：G640? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2024）02-0057-05

Abstract： The course "Mechanical Design" is based on the construction of new engineering and adapts to the country's innovation-driven development. First， the paper points out the problems of the course-outdated content， mainly classroom teaching and relatively simple practical teaching. According to the goal， the course content is reconstructed， and the reform of classroom teaching and teaching evaluation， etc. runs through the whole process of mechanical professional personnel training， realizes the comprehensive application of multi-course， integrates information technology and industrial technology， reorganizes the content， builds a new practice platform， focuses on Constructing scoring standards， integrating the second classroom， implementing the college's "Seven Ones" project， having strong operability， forming a new model with a demonstration and leading role for similar colleges and universities， and providing an important reference value for improving the training quality of first-class innovative talents in mechanical majors.

Keywords： new engineering; innovative classroom; classroom reform; innovative talent training; mechanical specialty

機(jī)械設(shè)計(jì)課程（以下簡(jiǎn)稱“本課程”）已開設(shè)很多年，由于是我國基礎(chǔ)教育中很重要的內(nèi)容，因此經(jīng)典設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)思路很多年行業(yè)專家也不敢做大的調(diào)整與改革，即使本文提到的改革，也只是在教學(xué)方法、教學(xué)場(chǎng)景等方面開展，內(nèi)容仍然是在“繼承的基礎(chǔ)上創(chuàng)新”。鄧文娟等[1]以優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)案例，探索任務(wù)角色式驅(qū)動(dòng)教學(xué)方式以及加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)等方式對(duì)該課程進(jìn)行了改革。劉凌[2]通過實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)手段提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。杜海彬等[3]針對(duì)學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程提不起興趣甚至采用“逃避”方式的問題，為切實(shí)提高學(xué)生技能，將知識(shí)應(yīng)用到企業(yè)中去，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了重組，利用Excel開發(fā)出大量設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)文件，以“軸類零件及連接件的設(shè)計(jì)計(jì)算”詳述了開發(fā)過程，這既提高了設(shè)計(jì)計(jì)算效率，也提高了計(jì)算可靠性。蘇思超等[4]因?yàn)樾鹿诓《靖腥疽咔檗D(zhuǎn)為的線上線下混合式教學(xué)，發(fā)覺學(xué)生學(xué)習(xí)自主性不強(qiáng)，大部分學(xué)生沒有較強(qiáng)的自我約束能力，于是要求學(xué)生開展課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí)及練習(xí)，同時(shí)不斷豐富、完善線上教學(xué)資源庫。孫美娜等[5]將啟發(fā)式教學(xué)法引入課堂，設(shè)置成果評(píng)價(jià)機(jī)制和完善考核方式，實(shí)現(xiàn)以成果為導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)，將知識(shí)課堂向能力課堂轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力和實(shí)際動(dòng)手能力。梁健[6]把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)課程融合，以培養(yǎng)滿足社會(huì)發(fā)展需要的卓越人才。李軒[7]以學(xué)生為中心，采用分組學(xué)習(xí)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)方法，展開機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)工作。黃霞等[8]融機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)于理論教學(xué)過程，使設(shè)計(jì)實(shí)踐與理論教學(xué)同步，多渠道、多角度更新課程設(shè)計(jì)題目，注重題目的先進(jìn)性和創(chuàng)新性。馮偉東等[9]通過應(yīng)用型本科院校機(jī)械專業(yè)模塊化實(shí)踐教學(xué)體系的探索，給我們提供了實(shí)踐教學(xué)模塊化的理念。孫建芳[10]和嚴(yán)培培[11]分別通過機(jī)械設(shè)計(jì)課程與制圖測(cè)繪課程對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了改革。劉凌等[12-13]主要在新工科背景下加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，設(shè)置綜合能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)等提出了機(jī)械設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)改革的思路。董應(yīng)超等[14]結(jié)合該課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)，探索創(chuàng)新課程思政的實(shí)施路徑。多元混合式教學(xué)模式，借助畫龍點(diǎn)睛，隱形滲透，任務(wù)驅(qū)動(dòng)，案例、專題嵌入五種手段，將思政元素融入教學(xué)全過程。馬雪亭等[15]和劉平平等[16]分別從融入大賽和項(xiàng)目式教學(xué)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程進(jìn)行了創(chuàng)新。

以上的研究，分別在OBE理念、線上線下混合式教學(xué)、項(xiàng)目融入課堂教學(xué)、大賽融合課堂教學(xué)上，從教學(xué)手段、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)內(nèi)容和考查手段等多方面對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程改革進(jìn)行了論述，但是沒有看到從新工科發(fā)展出發(fā)，結(jié)合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情景式的教學(xué)，因此本文從現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)入手，融入項(xiàng)目設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)搭建實(shí)物模型等角度對(duì)本課程改革進(jìn)行論述，培養(yǎng)出來的應(yīng)用型本科學(xué)生既要適應(yīng)社會(huì)對(duì)復(fù)合型人才的需求，同時(shí)也讓培養(yǎng)的學(xué)生能力與企業(yè)零接軌。

一? 課程背景

隨著國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展等戰(zhàn)略的提出，我國機(jī)械行業(yè)及人才需求正逐步走向智能化。隨著秦創(chuàng)原平臺(tái)建設(shè)步伐的加快，成果導(dǎo)向的實(shí)施，傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式已經(jīng)不適應(yīng)企業(yè)對(duì)創(chuàng)新型人才的需求，傳統(tǒng)的講授式課堂急需改革。機(jī)械設(shè)計(jì)課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門關(guān)鍵核心課程，課本內(nèi)容還是傳統(tǒng)《機(jī)械零件》內(nèi)容，經(jīng)過第10版改版，更新了國家標(biāo)準(zhǔn)外，增加了VR教學(xué)內(nèi)容。本課程起于1980年，開課初期由于實(shí)踐環(huán)境差，全部采用傳統(tǒng)的課堂授課；隨著創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的提出，改為以課堂講授為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔；隨著轉(zhuǎn)型發(fā)展的提出，改為以情景式講授為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔；隨著《中國制造2025》的提出，除了情景式講授，增加了學(xué)習(xí)通線上輔導(dǎo)、線上平時(shí)考試、VR教學(xué)，輔以實(shí)驗(yàn)教學(xué)；新工科提出后，OBE認(rèn)證要求也越來越嚴(yán)格，社會(huì)對(duì)復(fù)合型應(yīng)用人才的需求也越來越大，亟需改革。

二? 機(jī)械設(shè)計(jì)課程存在的問題

（一）? 課本教學(xué)內(nèi)容不能滿足創(chuàng)新型人才知識(shí)體系的培養(yǎng)需求

機(jī)械設(shè)計(jì)課程已經(jīng)開設(shè)40余年，教學(xué)內(nèi)容受到傳統(tǒng)學(xué)科框架體系的思想束縛，在具體教學(xué)實(shí)施過程中，如何適應(yīng)新工科發(fā)展需求，以成果導(dǎo)向“需求”作為培養(yǎng)目標(biāo)，需要重構(gòu)課程內(nèi)容，適應(yīng)市場(chǎng)需求的人才培養(yǎng)理念。

（二）? 傳統(tǒng)教學(xué)方法不能滿足行業(yè)發(fā)展對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)需求

傳統(tǒng)的教學(xué)方法過于注重理論知識(shí)的傳授，課堂講授多，實(shí)踐環(huán)節(jié)少；提供結(jié)論多，探究問題少；沒有形成學(xué)生為主的教育理念，使得學(xué)生難以掌握具體的應(yīng)用能力，喪失了創(chuàng)新能力，導(dǎo)致培養(yǎng)出的專業(yè)人才難以適應(yīng)社會(huì)需求，這也是我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)落后于西方國家的重要原因之一。

（三）? 傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程不能適應(yīng)新工科對(duì)創(chuàng)新型人才的需求

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容要求能力單一，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)多，綜合實(shí)驗(yàn)少；單一分析多，綜合運(yùn)用少。不能滿足新工科對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的要求，很多實(shí)驗(yàn)課程都是以某一節(jié)課學(xué)完后設(shè)置一個(gè)實(shí)驗(yàn)，主要由一兩章的理論內(nèi)容為導(dǎo)引來完成，就新工科人才培養(yǎng)而言，很難形成以解決復(fù)雜工程問題的能力，很難實(shí)現(xiàn)企業(yè)“好用人才”的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

三? 課程的主要目標(biāo)

通過該項(xiàng)目的開展，達(dá)到以下目標(biāo)。

（一）? 多個(gè)視角來不斷優(yōu)化和提升教學(xué)質(zhì)量

提升學(xué)生的參與度是課堂教學(xué)的主要目標(biāo)，參與了課堂，學(xué)生才有自己的思考能力，才可保證課堂的有效性，一是促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立思考；二是調(diào)動(dòng)全員參與。

（二）? 創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題能力

堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合、工作與學(xué)習(xí)相結(jié)合，打破以課本內(nèi)容設(shè)置課程教學(xué)內(nèi)容的思維定式，按能力培養(yǎng)要求設(shè)置課程內(nèi)容，確保教學(xué)的針對(duì)性和有效性，讓學(xué)生能熟悉國家標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品表達(dá)方式，注重創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，具有解決較為復(fù)雜工程問題的能力。

（三）? 激活并保持學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

積極引導(dǎo)和支持學(xué)生課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，通過圖紙工程化和說明書的撰寫訓(xùn)練學(xué)生表達(dá)能力，將新技術(shù)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)貫穿課程內(nèi)容，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和職業(yè)能力的培養(yǎng)。

（四）? 貫徹學(xué)院學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)“七個(gè)一”工程

使學(xué)生在四年每人至少申報(bào)或參與申報(bào)一項(xiàng)專利或發(fā)表一篇科技論文、參與一項(xiàng)省級(jí)大賽、申報(bào)或參與一項(xiàng)大創(chuàng)項(xiàng)目。

（五）? 課程思政貫穿于整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)

通過大國重器視頻宣傳片，讓學(xué)生了解到齒輪加工機(jī)床、高鐵軸承、機(jī)器人減速器等裝備關(guān)鍵零部件大部分還在依靠進(jìn)口的局面，培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷、科學(xué)精神等。

四? 課程內(nèi)容的重構(gòu)

本課程貫徹新工科建設(shè)行動(dòng)路線：“問技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容，更新工程人才知識(shí)體系”“問學(xué)生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段”的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)，發(fā)展創(chuàng)新工程教育方式。

（一）? 問學(xué)生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段

提出了“一主體+二核心+三能力”的課堂教學(xué)模式。以學(xué)生為主體，以鍛煉學(xué)生學(xué)科交叉應(yīng)用能力、激發(fā)思維能力為核心，以創(chuàng)新能力、自主能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力為監(jiān)測(cè)點(diǎn)的培養(yǎng)模式。例如軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這節(jié)課，講授完理論部分，讓學(xué)生搭建一級(jí)齒輪減速器，主要鍛煉軸上零件的軸向和周向定位，課堂大部分時(shí)間留給學(xué)生，讓他們自己思考，斜齒輪傳動(dòng)和直齒輪在軸上的安裝定位，選用軸承要注意的問題等。

（二）? 問技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容，更新工程人才知識(shí)體系

本課程打通第一和第二課堂，通過各種大賽使用的新技術(shù)，交叉融合技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力知識(shí)體系，形成行之有效的“金字塔”模式創(chuàng)新能力培養(yǎng)。通過教學(xué)組織形式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；通過研究性學(xué)習(xí)、專題研討式、小組合作學(xué)習(xí)和挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)等方式提高學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度。通過機(jī)創(chuàng)和工程訓(xùn)練大賽設(shè)置機(jī)械原理及設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目內(nèi)容，設(shè)計(jì)的圖紙用于制造技術(shù)與數(shù)控加工，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，最后通過基于項(xiàng)目的技能拓展制作、安裝和調(diào)試，優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，形成全員參與、全過程參與的知識(shí)體系。如圖1—圖3所示。

（三）? 問交叉知識(shí)應(yīng)用，建綜合實(shí)踐課程課程群

機(jī)械設(shè)計(jì)是械專業(yè)的核心課程，上下銜接課程，通過本課程學(xué)習(xí)，后續(xù)設(shè)置機(jī)械原理及設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、制造技術(shù)與數(shù)控加工、基于項(xiàng)目的技能拓展、畢業(yè)設(shè)計(jì)等課實(shí)踐課程的課程群，促進(jìn)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，創(chuàng)新性思維能力。如圖4所示。

圖1? 打通第一課堂與第二課堂

五? 教學(xué)評(píng)價(jià)的改革

加大對(duì)學(xué)生線上學(xué)習(xí)和小組合作的過程性考核。

（一）? 發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性的課堂

對(duì)小組合作過程性考核進(jìn)行了改革。課堂教學(xué)過程中，讓學(xué)生分組搭建一個(gè)簡(jiǎn)單裝置，考查學(xué)生選擇零部件能力、零件的定位能力。給定一個(gè)外力，讓裝備運(yùn)動(dòng)起來，聽其傳動(dòng)分貝值來給定成績，判斷其定位是否準(zhǔn)確；通過檢測(cè)零部件之間公差與配合，判斷選擇零部件是否合理等。

（二）? 以學(xué)生為主的課堂

一般老師講授20分鐘，學(xué)生自己操作，操作完畢選出1～2組思路清晰的同學(xué)，在課堂講授自己的思路和制作過程，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

（三）? 讓學(xué)生參與評(píng)價(jià)的課堂

學(xué)生分組搭建一個(gè)簡(jiǎn)單裝置，組與組之間相互評(píng)價(jià)，學(xué)生的自我監(jiān)控和反思能力得到培養(yǎng)，也學(xué)會(huì)了批評(píng)與自我批評(píng)，發(fā)現(xiàn)別人的優(yōu)點(diǎn)與長處。

六? 課程特色與創(chuàng)新點(diǎn)

（一）? 課程特色

1）適應(yīng)新工科發(fā)展需求，踐行創(chuàng)新型育人理念。課程采用“學(xué)做一體、情景式”教學(xué)方法，通過工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與課本理論知識(shí)相結(jié)合，問理論求實(shí)踐，問知識(shí)求應(yīng)用，幫助學(xué)生理解工程抽象問題，師生交流探討教學(xué)方式。

2）適應(yīng)“智能制造”技術(shù)需求，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新知識(shí)體系。打通了第一課堂與第二課堂，以學(xué)促賽，以賽促教、賽教結(jié)合，在鍛煉學(xué)生綜合實(shí)踐應(yīng)用能力的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了很多成果，適應(yīng)了時(shí)代發(fā)展潮流。

3）踐行“三全育人”理念，與時(shí)俱進(jìn)地改革教學(xué)內(nèi)容。實(shí)時(shí)滲透課程思政內(nèi)容，團(tuán)隊(duì)不斷升級(jí)和更新教學(xué)內(nèi)容，將智能制造、VR教學(xué)、學(xué)習(xí)通線上資源及中國大學(xué)MOOC作為教學(xué)手段，分層次、分階段引入教學(xué)過程中，使學(xué)生開闊眼界、拓展思維。

（二）? 教學(xué)改革創(chuàng)新點(diǎn)

1）突出情景式教學(xué)模式。充分利用機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)物裝置與生產(chǎn)一線資源相結(jié)合，使學(xué)生更好地理解課本抽象的概念和公式。

2）學(xué)科競(jìng)賽融入教學(xué)內(nèi)容。通過學(xué)科競(jìng)賽的設(shè)計(jì)與研制，做中學(xué)，學(xué)中做，邊做邊學(xué)，邊學(xué)邊做，突出課程的前沿性，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3）結(jié)合機(jī)械工程領(lǐng)域核心技術(shù)短板，融入課程思政元素。通過國內(nèi)智能裝備核心技術(shù)短板，如高鐵軸承、齒輪加工機(jī)床等案例，培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷、科學(xué)精神等，旨在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、積極探索的治學(xué)態(tài)度，客觀辯證的思維方式。

七? 結(jié)束語

1）通過綜合實(shí)訓(xùn)課程設(shè)置，促進(jìn)了教師和學(xué)生的科研創(chuàng)新能力，強(qiáng)化了理論聯(lián)系實(shí)際的能力，近幾年學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)和各種大賽獲獎(jiǎng)質(zhì)量逐年攀升，學(xué)生參與老師的科研項(xiàng)目逐年增加，教師解決企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問題的能力大大增強(qiáng)。

2）通過科研創(chuàng)新能力，學(xué)生綜合實(shí)訓(xùn)能力大幅提升，也踐行了以科研促教學(xué)的方針，落實(shí)了新工科對(duì)復(fù)合型人才的需求。

3）從這幾年老師的教學(xué)能力和科研能力提升看，學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量大幅提升，就業(yè)率也大大提升，從2016年的一次就業(yè)率75%提升到2020年的94.5%；學(xué)生服務(wù)社會(huì)的能力也大大增強(qiáng)，每年畢業(yè)生進(jìn)入過硬大中型企業(yè)人數(shù)大大增加。

4）從近幾年輸入給各高校的碩士生質(zhì)量來看，受到各招生單位的一致好評(píng)，一進(jìn)高校，立刻可以進(jìn)入導(dǎo)師科研項(xiàng)目的研究工作。