“機(jī)械制造基礎(chǔ)理論及實(shí)踐”卓越計(jì)劃教學(xué)改革實(shí)探

摘要：針對(duì)目前機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)“機(jī)械制造基礎(chǔ)”和“金屬工藝學(xué)”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，以景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院為實(shí)例，根據(jù)該校“機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)卓越工程師班”項(xiàng)目實(shí)施方案，基于CDIO教育模式，對(duì)卓越工程師班實(shí)施“機(jī)械制造基礎(chǔ)理論及實(shí)踐”課程教學(xué)改革和創(chuàng)新，該課程綜合了現(xiàn)有普通班級(jí)“機(jī)械制造基礎(chǔ)”和“金屬工藝學(xué)”課程的理論知識(shí)和實(shí)踐內(nèi)容，更加注重理論與實(shí)際的有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)。通過(guò)該課程的教改實(shí)施，整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和課程體系，改進(jìn)教學(xué)方法，筑牢卓越工程師班后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，也為機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)踐提供了借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：CDIO工程教育；機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化；教學(xué)改革

作者簡(jiǎn)介：肖志鋒（1980-），男，江西上高人，景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院機(jī)電學(xué)院，講師；吳南星（1968-），男，安徽安慶人，景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院機(jī)電學(xué)院，教授。（江西 景德鎮(zhèn) 333403）

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）23-0087-02

“金屬工藝學(xué)”和“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程是我國(guó)大多數(shù)高校機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)的兩門重點(diǎn)專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要包含金屬材料、金屬材料熱加工、金屬材料機(jī)加工等教學(xué)內(nèi)容和金工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等環(huán)節(jié)。目前，景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)普通班級(jí)實(shí)施這兩門課程教學(xué)過(guò)程中，采用傳統(tǒng)課程教學(xué)模式，能使學(xué)生由淺入深、循序漸進(jìn)掌握金屬材料及其各種加工方法的基礎(chǔ)知識(shí)，達(dá)到相應(yīng)教學(xué)目標(biāo)，但無(wú)法解決課程內(nèi)容交叉、理論與實(shí)踐脫節(jié)的問(wèn)題，同一專業(yè)課程設(shè)置系統(tǒng)性不夠，導(dǎo)致一些課程知識(shí)重復(fù)講授，學(xué)生反映效果一般。

為適應(yīng)現(xiàn)代工程教育的需要，我國(guó)許多高校吸收歐美先進(jìn)的CDIO（構(gòu)思Conceive、設(shè)計(jì)Design、實(shí)現(xiàn)Implement和運(yùn)作Operate）工程教育理念，結(jié)合一般工科院校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃，開(kāi)展以CDIO為特色的工程教育模式的研究與實(shí)踐。2011年9月，景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)首次實(shí)施卓越工程師班項(xiàng)目，開(kāi)展以CDIO為特色的工程教育模式的研究與實(shí)踐。2012—2013學(xué)年第二學(xué)期，該卓越工程師班進(jìn)入專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)階段。為此，本文以景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院為實(shí)例，在分析現(xiàn)有普通班級(jí)“機(jī)械制造基礎(chǔ)”和“金屬工藝學(xué)”課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)卓越工程師班實(shí)施“機(jī)械制造基礎(chǔ)理論及實(shí)踐”課程教學(xué)改革進(jìn)行總結(jié)梳理，努力探索提高該課程教學(xué)質(zhì)量的新路子。

一、普通班級(jí)教學(xué)現(xiàn)狀分析

“金屬工藝學(xué)”和“機(jī)械制造基礎(chǔ)”是工科機(jī)械類專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。課程內(nèi)容涉及金屬材料及熱處理、鑄造、鍛造、焊接、金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)、零件加工工藝與裝備、機(jī)械加工質(zhì)量、機(jī)器裝配工藝和現(xiàn)代加工技術(shù)等，其特點(diǎn)是既有系統(tǒng)的理論，又有較強(qiáng)的實(shí)踐性。目前該教學(xué)包括兩個(gè)階段：第一個(gè)階段先進(jìn)行金工實(shí)習(xí)（3～4周）；第二個(gè)階段理論授課。金工實(shí)習(xí)安排在理論授課的前一個(gè)學(xué)期進(jìn)行。

1.理論授課現(xiàn)狀

“金屬工藝學(xué)”和“機(jī)械制造基礎(chǔ)”是高校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的兩門綜合性很強(qiáng)的傳統(tǒng)必修課。新世紀(jì)以來(lái)，伴隨著我國(guó)工業(yè)化水平不斷提升，我國(guó)高等院校在這兩門課的理論教學(xué)方面積累了很多寶貴的教學(xué)方法和經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)質(zhì)量大大提高，但是由于教學(xué)內(nèi)容相對(duì)其他課程而言，比較抽象、復(fù)雜，并涉及實(shí)操演練，在教學(xué)方面還有亟待改進(jìn)的地方。特別是近年來(lái)，由于高校教學(xué)改革，理論教學(xué)課時(shí)被壓縮，如何在較短的時(shí)間內(nèi)使學(xué)生掌握所學(xué)知識(shí)、提高教學(xué)效果是目前工科教學(xué)普遍遇到的課題。如果刪除或略講一些章節(jié)內(nèi)容，學(xué)生很難系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和了解課程內(nèi)容，教師也很難完成大綱要求的教學(xué)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的，因此傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)目前的教學(xué)改革要求。由于工科課程本身的特點(diǎn)，理論內(nèi)容枯燥乏味，且學(xué)生沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。即使經(jīng)過(guò)第一階段的金工實(shí)習(xí)，由于理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)放在不同時(shí)間段，因此兩個(gè)教學(xué)過(guò)程被分割開(kāi)，很難使理論和實(shí)踐相結(jié)合，理論教學(xué)收不到應(yīng)有的效果。

2.金工實(shí)習(xí)現(xiàn)狀

金工實(shí)習(xí)一般安排在“金屬工藝學(xué)”和“機(jī)械制造基礎(chǔ)”這兩門課程理論教學(xué)的前一學(xué)期進(jìn)行，時(shí)間為3～4周。通過(guò)實(shí)習(xí)，學(xué)生熟悉金屬材料主要加工方法及其所用的各種設(shè)備和工具，對(duì)主要的工種具有一定的操作能力，并對(duì)零件和毛坯的加工工藝過(guò)程有一定的了解，以利于后續(xù)理論課程的學(xué)習(xí)，這是開(kāi)展課堂理論教學(xué)的必要前提。實(shí)習(xí)過(guò)程包括冷加工、熱加工和熱處理等工藝，各種加工方法較多、工藝復(fù)雜。實(shí)習(xí)時(shí)主要是實(shí)訓(xùn)中心的工人師傅進(jìn)行實(shí)踐指導(dǎo)，他們?nèi)狈ο鄳?yīng)的理論知識(shí)，學(xué)生很難在較短的實(shí)習(xí)期間理清各種工藝方法的頭緒，把理論知識(shí)融入到實(shí)踐中。在后面的課堂理論教學(xué)中，學(xué)生回憶實(shí)習(xí)細(xì)節(jié)還存在一些困難，從而影響學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)深度和綜合能力的提高，不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的鞏固和記憶。實(shí)踐教學(xué)和課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度和接受能力，是目前“金屬工藝學(xué)”和“機(jī)械制造基礎(chǔ)”教學(xué)改革研究的主要任務(wù)。

綜上所述，目前機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)普通班級(jí)“金屬工藝學(xué)”和“機(jī)械制造基礎(chǔ)”這兩門課程教學(xué)中主要存在以下不足：一是理論和實(shí)踐聯(lián)系不夠緊密。現(xiàn)有的教學(xué)模式中，教師普遍采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，而學(xué)生只是在對(duì)理論知識(shí)單純地記憶和簡(jiǎn)單的練習(xí)，缺乏實(shí)際動(dòng)手操作。有的高校有實(shí)踐基地，但是實(shí)踐基地并不完善，可供操作機(jī)械少，這樣學(xué)生鍛煉的機(jī)會(huì)很少，根本沒(méi)有進(jìn)行過(guò)實(shí)際的操作。二是實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)相對(duì)較少。該兩門課課程實(shí)踐性強(qiáng)，實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)少，難以保證既在有限學(xué)時(shí)內(nèi)完成教學(xué)大綱的教學(xué)要求，又能培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和理論聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。三是考核方式不夠科學(xué)。這門課程的考核方式多以書面答卷的形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行最終考核，所以，學(xué)生也只是追求卷面的分?jǐn)?shù)，重點(diǎn)復(fù)習(xí)與考試相關(guān)的理論知識(shí)，完全忽視這門課的實(shí)操部分。

二、卓越工程師班教學(xué)改革創(chuàng)新探討

針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)普通班級(jí)“機(jī)械制造基礎(chǔ)”和“金屬工藝學(xué)”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，基于CDIO教育模式，整合該兩門課程的理論知識(shí)和實(shí)踐內(nèi)容，對(duì)卓越工程師班實(shí)施“機(jī)械制造基礎(chǔ)理論及實(shí)踐”課程教學(xué)改革和創(chuàng)新。

“機(jī)械制造基礎(chǔ)理論及實(shí)踐”課程主要闡述機(jī)械零件成型所需的基本知識(shí)，是機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)卓越工程師班的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程的目的是使學(xué)生掌握金屬材料及其各種加工方法的基礎(chǔ)知識(shí)，其中包括：鑄造、金屬壓力加工、焊接、熱處理及各種金屬切削機(jī)床、刀具及工藝。

在“機(jī)械制造基礎(chǔ)理論及實(shí)踐”教學(xué)過(guò)程中，要貫徹“學(xué)以致用”的教學(xué)理念，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，進(jìn)一步強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，更加注重課堂教學(xué)和工程實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。

1.改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法

在教學(xué)內(nèi)容上，整合了原“機(jī)械制造基礎(chǔ)”和“金屬工藝學(xué)”兩門課程的教學(xué)內(nèi)容，注重所講內(nèi)容與實(shí)際生產(chǎn)的有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)化重點(diǎn)、難點(diǎn)及與后續(xù)課程、畢業(yè)設(shè)計(jì)關(guān)系密切的內(nèi)容，淡化與教學(xué)主線關(guān)系不大的內(nèi)容。整合后，“機(jī)械制造基礎(chǔ)理論及實(shí)踐”課程內(nèi)容分為金屬材料、鑄造、壓力加工、焊接、切削加工5個(gè)篇章，主要闡述機(jī)械零件成型所需的基本知識(shí)，使學(xué)生掌握金屬材料及其各種加工方法的基礎(chǔ)知識(shí)，了解機(jī)械零件加工工藝性，為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課服務(wù)。在教學(xué)方法上，利用教研室了解生產(chǎn)、科研第一線的優(yōu)勢(shì)，從機(jī)械工程材料應(yīng)用的角度出發(fā)，特別是結(jié)合陶瓷裝備工程學(xué)科前沿和工程應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行理論課講解，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到所學(xué)知識(shí)的實(shí)用性和重要性，活躍課堂氣氛，提高教學(xué)效果。通過(guò)各教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)操訓(xùn)練，融能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授、素質(zhì)教育于一體，使學(xué)生掌握機(jī)械工程的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生成為一名卓越工程師。

2.強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

該課程涉及知識(shí)面廣，實(shí)踐性強(qiáng)。特別需要注重學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。緊密結(jié)合課堂教學(xué)和工程實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生具有綜合運(yùn)用工藝知識(shí)、分析零件結(jié)構(gòu)工藝性的初步能力，使學(xué)生了解與本課程有關(guān)的新材料、新工藝、新技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)。精選原有的實(shí)際操作性的內(nèi)容，增設(shè)金屬熱處理、數(shù)控機(jī)床、工藝制定的實(shí)際操作，并將實(shí)踐學(xué)時(shí)數(shù)由原來(lái)的4個(gè)學(xué)時(shí)增至16個(gè)學(xué)時(shí)。借助昌河集團(tuán)、中航直升機(jī)研究所、中景集團(tuán)、昌興公司、景光公司等景德鎮(zhèn)屬地企業(yè)資源，建立以學(xué)生分組學(xué)習(xí)實(shí)踐為主、教研室教師和企業(yè)一線專家結(jié)對(duì)指導(dǎo)為輔的課堂教學(xué)和工程實(shí)踐融合平臺(tái)，穿插進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐和學(xué)術(shù)報(bào)告。實(shí)踐成績(jī)占課程總成績(jī)的50%，并將實(shí)踐內(nèi)容納入到結(jié)課考試當(dāng)中。

3.激發(fā)學(xué)生主動(dòng)性和創(chuàng)造性

根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)和結(jié)合學(xué)科前沿的要求，運(yùn)用普通物理、普通化學(xué)、機(jī)械制圖和力學(xué)等課程的理論知識(shí)，通過(guò)課堂教學(xué)和工程實(shí)踐，重點(diǎn)突出選材方法、熱處理工藝制定和數(shù)控加工技術(shù)講解，適當(dāng)拓寬知識(shí)面，切實(shí)達(dá)到“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的教學(xué)要求。在此基礎(chǔ)上，順應(yīng)廣大學(xué)生的期待和需求，借鑒當(dāng)前國(guó)際上通用的“頭腦風(fēng)暴”式和“圓桌會(huì)議”式教學(xué)方法，采用3-5人為一小組形式，以企業(yè)實(shí)際案例為題材，在課堂外學(xué)生充分利用網(wǎng)上資源和圖書館資源進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，并自主組織廣泛討論，在思想碰撞過(guò)程中形成小組共識(shí)；在課堂內(nèi)公開(kāi)進(jìn)行小組討論成果PPT“答辯式”展示，全體學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)交流，教師和企業(yè)專家適時(shí)進(jìn)行輔導(dǎo)、點(diǎn)評(píng)、引導(dǎo)和總結(jié)。這種新穎的教學(xué)方式能充分激發(fā)學(xué)生主動(dòng)性和創(chuàng)造性，增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)，開(kāi)闊學(xué)生專業(yè)視野，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，同時(shí)也將大力促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)，鞏固課堂理論教學(xué)和企業(yè)實(shí)踐成果。

三、結(jié)論

以景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院為實(shí)例，基于CDIO教育模式和卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)卓越工程師班實(shí)施“機(jī)械制造基礎(chǔ)理論及實(shí)踐”教學(xué)改革創(chuàng)新。綜合了現(xiàn)有普通班級(jí)“機(jī)械制造基礎(chǔ)”和“金屬工藝學(xué)”課程的理論知識(shí)和實(shí)踐內(nèi)容，更加注重理論與實(shí)際的有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)。通過(guò)該課程的教改實(shí)施，整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和課程體系，改進(jìn)教學(xué)方法，為卓越工程師班級(jí)后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)筑牢基礎(chǔ)，也為機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)踐提供了借鑒和參考。

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（責(zé)任編輯：劉輝）