“工程力學”與“機械設計基礎”課程教學改革研究
——以梧州學院為例

馮 靜，劉玉周，姚 軒

(1.2.3.梧州學院，廣西 梧州 543002)

教育部、國家發展改革委、財政部《關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見》中指出：“推動轉型發展高校把辦學思路真正轉到服務地方經濟社會發展上來，轉到產教融合校企合作上來，轉到培養應用型技術技能型人才上來，轉到增強學生就業創業能力上來，全面提高學校服務區域經濟社會發展和創新驅動發展的能力。”[1]

梧州學院坐落廣西梧州，是一所地方全日制普通本科院校，作為“區市共建，以市為主”的地方本科院校，服務地方經濟社會發展責無旁貸，應用型技術人才的培養有利于梧州學院的發展，有利于梧州市工業經濟的發展，也有利于國家經濟的長期穩定發展[2]。

在地方普通本科院校向應用型高校轉型過程中，專業課程教學改革是必經之路。本文結合梧州學院實際，對“工程力學”與“機械設計基礎”兩門專業課程現有教學模式進行分析[3]，找出其不足之處，針對所存在問題提出具體的課程改革方案，從而促進梧州學院向應用型高校轉型發展，更好地服務地方經濟社會，為現代社會培養更多優秀的專業人才。

1現狀分析

梧州市市委、市政府日前出臺《關于加快新型工業化跨越發展的實施意見》，要求深入貫徹落實自治區工業跨越發展“1131工程”和“十大行動計劃”，力爭實現“三年突破三千億，五年跨越五千億，八年超過一萬億”的“351”總體目標——到2017年，全部工業總產值跨越5000億元；到2020年，全部工業總產值超過10000億元，形成傳統產業全面升級、先進制造業形成支柱、戰略性新興產業快速壯大、大企業頂天立地、中小企業鋪天蓋地的工業發展新格局。梧州市將建設成為國家承接東部產業轉移示范基地、國家再生資源循環經濟示范基地、國家“城市礦產”示范基地、珠江—西江經濟帶粵桂合作示范園區和西江經濟帶上游工業龍頭。

梧州學院專業課程建設過去偏重于理論與實踐的系統化，培養的學生大多數缺乏創新能力。本文根據經濟與社會發展對人才的需求狀況，結合梧州學院實際，對專業基礎課程“工程力學”與“機械設計基礎”進行教學改革，著力打造適應廣西和梧州地方經濟社會發展所需的新型教學模式，為地方經濟建設和社會發展培養亟需的創新應用型人才。

“工程力學”對于理工科學生來說是一門重要的專業基礎課，涵蓋了“理論力學”中“靜力學”和“材料力學”的主要內容[4]，具有承上啟下的作用，上承高等數學、大學物理等基礎課，下啟機械設計基礎、機械制造基礎等專業課?！皺C械設計基礎”是高校機械類和近機類專業必修的一門主干專業課，主要包含“機械原理”和“機械設計”兩門課程的核心內容，是機械類考研專業課，其重要程度不言而喻。

梧州學院在廣西屬于第二批次招生，學生理論基礎相對而言并不算太強。通過調查研究發現，多數學生對高等數學、大學物理等基礎課程學習已經感到有些吃力、懵懵懂懂、一知半解，更別提掌握“工程力學”與“機械設計基礎”這種專業基礎課。而在課時有限、實驗設備短缺、實踐條件有限以及“雙師型”教師嚴重缺乏的現有條件下，如何對專業基礎課進行課程改革，化繁為簡、變深奧為通俗，用簡單直白的方式讓學生能夠聽懂并理解、掌握、學以致用，是“工程力學”和“機械設計基礎”課程教學中值得探討的課題。“工程力學”和“機械設計基礎”是培養學生創新應用能力的主干課，課程教學改革勢在必行。

2 教學改革

2.1 改革目標

本次“工程力學”和“機械設計基礎”課程教學改革目標主要有以下4項。

(1)通過優化整合“工程力學”與“機械設計基礎”課程內容架構及改革課堂教學，來增強教學效果，提高學生學習積極性，提高學生的創新意識、實踐能力及分析與解決問題能力。

(2)校企協同育人，以產學研緊密合作方式將學生的實踐教學融合于企業工程實際，讓學生去企業生產實際中開展課程設計、畢業設計。

(3)關注學生在外實習經歷，對學生實踐教學進行監控和追蹤評估，完善應用型人才培養評估系統。

(4)增加就業率并提高就業質量。

2.2改革方案

2.2.1課程內容整合

對“工程力學”和“機械設計基礎”兩門課程的教材進行改革，對兩門課程的教學內容進行優化整合[5]。現在“工程力學”和“機械設計基礎”所選教材均為精品優秀獲獎教材，其難度系數偏大、理論性偏強。通過多次課堂反饋，多數學生不能很好地掌握教材內容，對課程內容缺乏興趣，感覺所學知識毫無用處，考試卷面及格率也偏低。本次改革選用難度系數較低的本科教材，在做教學計劃時，刪除一些陳舊章節、復雜且不實用章節。采用“并行+串聯”方式將“工程力學”課程知識點應用到后續“機械設計基礎”課程中，這樣既能節省教學課時數，又能化繁為簡，提高教學效果。“工程力學”與“機械設計基礎”優化整合方案如下頁圖1所示。

2.2.2課堂教學改革

對于學生來說，興趣是最好的老師。對課堂教學進行以下幾種改革。

(1)采用“對分課堂”教學模式

課堂時間一分為二，一半時間由老師講授知識，另一半時間交給學生自由討論。老師只講授框架、基本概念、重點和難點，對具體知識點并不詳盡闡述。因為當堂講述的新知識點學生還不熟悉，無法展開深入討論，“隔堂討論”就顯得尤為關鍵。學生課下對老師課堂講授內容進行消化吸收，下一次課堂中對上一堂課程內容進行分組討論，這樣使學生有備而來、準備充分，學生經歷了“老師講授——課后自主學習——分組討論”三個階段，既鞏固了知識點，又加深了對課程的理解掌握程度，同時也大大提高了學生的學習積極性。

(2)建立班級微信群，發展“第二電子課堂”

現在的學生幾乎100%使用微信軟件，教學方式也要與時俱進。有些學生在課堂上對某些知識點有疑問，沒有當即提出，課后可以通過微信群互動來討論解決疑難問題。學生與老師通過微信單聊，或者群聊的方式對相關知識點進行梳理探討，與傳統課堂教學相比，學生融入感更強，學生與老師互動交流機會增多，拉近了彼此距離，也提高了學生的學習興趣。

(3)多媒體動畫為主，文字表述為輔，舉例對比教學

能用多媒體動畫演繹的知識點，盡量避免采用單調的文字公式表述出來。例如“機械設計基礎”課程中，可以運用多媒體將一些常用機構進行展示，如牛頭刨床、內燃機、鄂式碎礦機、鶴式起重機等機構，通過動畫flash演示，提起學生對這些機構的興趣，然后再通過“提問題——求解答——下結論”來引導學生慢慢理解、掌握知識點，而不是用單調文字公式將這些知識點列出來，讓學生來死記硬背。

通過舉例對比的方法將新知識點引入課堂，提升學生對課程的興趣。例如“工程力學”中講解變形體的拉伸和壓縮時，可以用粉筆做試驗。課堂中發給學生每人一支粉筆，讓他們對粉筆分別進行拉伸和壓縮，學生們會發現拉斷粉筆很容易，壓裂粉筆卻很難，這就成功演繹了同一材料對不同變形方式的抵抗能力。又如“機械設計基礎”中講解齒輪傳動與鏈傳動，可以讓學生通過觀察對比鐘表及自行車的特點，來引入齒輪傳動與鏈傳動的優缺點。這樣可以成功地把枯燥的理論通過舉例對比帶給學生，化繁為簡，變深奧為通俗。

(4)以堂訓練為主，課后練習為輔

老師布置課后作業的目的，是希望學生課下通過練習鞏固所學知識。多次批改學生課后作業時發現，作業多半是抄襲或者空著不寫，這樣并不能達到課后練習的目的，老師也無法通過課后作業了解學生對課堂內容的掌握程度。本次改革以當堂訓練為主，課后練習為輔。課堂中布置題目讓學生當堂在規定時間內完成，可以相互討論，也可以請教老師，訓練結束后老師立即對該題目進行講解，對于完成較差的學生，布置類似的習題讓其課后進行練習。這種方式使學生在課堂中不再處于“夢游”狀態，課堂學習變得緊張、高效，不僅激發了學生的學習激情，同時也可以讓老師通過當堂練習發現自己的不足，及時對后續課程進行改進。

(5)給學生一次當“老師”的機會

現在的課堂大都是老師起絕對主導作用，老師主動講授，學生被動接受，仿佛天經地義，其實這種方式很容易讓學生產生視覺、聽覺疲勞。在課時充足的情況下，抽取幾個學生，讓他們自己備課、準備教學ppt，站上講臺給同班同學及老師進行講授，這樣既可以增加學生對課堂的新鮮感，又可以提高學生學習的積極性。

2.2.3實踐改革

在教學的過程中，可采用先實踐后理論的方法。例如“工程力學”中對材料力學性能分析這個知識點，可以先帶學生去梧州工業園孵化基地力學實驗室進行實驗操作，通過萬能拉伸試驗機對非金屬材料和金屬材料進行拉伸、壓縮、彎曲等實驗，對比不同材料的性能差異，然后再展開理論教學。又如“機械設計基礎”中齒輪加工的仿形法、范成法，可以將學生帶到梧州萬順鍛壓機床廠生產車間，觀看插齒機、滾齒機的加工過程，并請車間技術員給學生現場講解，加深學生對齒輪加工方法的理解，然后再回到課堂進行理論教學。這樣能夠大大提高學生的興趣，加深其對所學知識的理解。

不要“關起門來學習”，那是“閉門造車”，要與時俱進，科技在進步，知識也在創新?？梢越洺Ｑ堷檲D精密、恒聲電子、中船華南船舶等梧州本地企業中生產一線上的工程師來學校開設論壇和講座[6]，拓寬學生的知識面。部分理論教學課時也帶到企業中進行教學，課程設計、畢業設計也帶到企業生產實際中去開展，將課堂教育與企業教育融為一體，真正做到“廠中有校”，使學生親臨一線生產環境，真正向實際應用跨越，這樣學生才能更加深刻地領會所學知識，可有效地激發學生學習的興趣及創造性。

組織學生參加全國大學生創新創業大賽項目，學生組隊在校內實驗室開展項目，自己負責方案設計、材料選購、機構組裝，指導老師給予技術支持，這樣不僅可以提高學生實踐動手能力，同時也能增強其對所學理論知識的掌控運用能力。

2.2.4課程設計改革

打破“多年一題”的狀態，增加課程設計答辯環節。

傳統的“機械設計基礎課程設計”通常是老師布置一個題目，讓學生自己查找相關資料，完成結構設計、圖紙繪制，設計完成后提交課程設計報告，老師根據報告完成情況打分。減速器設計[7]這個題目涵蓋了“機械設計基礎”大部分知識點，被多數高校沿用至今?，F代社會電子科技發達，學生只要去網上搜索，就能輕松查到很多題目和相關資料，“囫圇吞棗”是當前很多學生的做法，抄襲交差了事，沒有任何創新，不能達到訓練其工程應用能力的目的。

本次“機械設計基礎課程設計”改革讓學生分組協作，自己選組員、選題目、想方案、分任務，同時增加課程設計答辯環節，必須做出三維動畫仿真或設計組裝出實物，作為課程設計成果進行答辯，課程設計報告不再是唯一的評分依據。對于課程設計中學生提出的好想法和新創意，可以幫助他們申請專利、發表論文，從而提高學生的積極性。

2.2.5考核評價方式改革

打破考核方法簡單、考核內容單一、考核評價方法片面的舊局面，不以期末考試卷面成績作為對學生創新應用能力評價的唯一標準。

目前高校課程考核方式普遍采取的是平時成績占30%、期末考試卷面成績占70%的模式[8]，并沒有實踐環節成績占比。部分學生通過死記硬背，或網上找題庫做題練習的方式，能輕輕松松及格甚至拿高分。但是這種考核方式太呆板、不科學，并不能對學生工程應用能力進行準確評價。本次“工程力學”和“機械設計基礎”課程教學改革采用實踐成績(40%)+平時成績(20%)+期末考試卷面成績(40%)的考核方式，其中實踐成績由實踐操作完成情況、創新創業項目完成情況及生產實習所在部門打分來綜合判定。

3 教學改革基礎和環境

梧州學院面臨著地方新升本院校向應用型教育轉型發展的偉大機遇，全校各學院各專業積極響應號召，努力實現本專業具有梧州學院特色的轉型。機械與材料工程學院擁有機械工程訓練中心1個，機械工程訓練中心下設機械加工基礎實訓室、先進制造技術實訓室、鉗工實訓室、模具實訓室及模具研發中心。工程訓練中心目前擁有主要教學設備312余臺(套)，設備總值800余萬元，工程訓練中心現有使用面積達2000平方米。

經過多年的發展，機械與材料工程學院已建成12個實驗室和1個自治區級實驗建設示范中心。擁有廣西重點實驗室培育基地“機電控制與快速成形實驗室”、廣西高校重點建設實驗室“寶石設計與檢測實驗室”，擁有“機械原理實驗室”“機械設計實驗室”“機電一體化實驗室”“CAD/CAM實驗室”“創新設計實驗室”“數控仿真實驗室”“自動控制原理實驗室”“電力拖動實驗室”以及“PLC實驗室”等一系列開放性實驗室。實驗室面積達800多平方米，設備總值750萬元。

機械工程訓練中心、校內實驗室可以滿足機械類相關專業課程的實驗及實踐教學。實驗室及工程訓練中心面向校內外師生同時開放，成為我校學生科技創新與制作的實踐基地，為學生實踐創新能力的培養開辟了新的途徑，學生可以自由申請進駐，有利于課程設計和小項目的研發，同時也有利于大學生創新創業大賽項目的開展，形成了良好的工程素質教育的氛圍。

在校企協同育人方面，由學院牽頭，聯合地方政府相關部門、龍頭企業等，成立以學院為主導的校企合作行業聯盟理事會。機械設計制造及其自動化專業通過行業聯盟理事會平臺相繼與梧州本地規模較大、技術力量雄厚的企業簽署了“協同育人基地”協議。目前已有多門專業課程理論課時在企業中開展教學，部分專業課程的課程設計和畢業設計也在企業進行，企業也歡迎學生進駐學習和實踐。下頁表1為協同育人校外實訓基地。

表1 “協同育人校外實訓基地”一覽表

大多數地方普通本科高校專業課程建設偏重于理論與實踐的系統化，實踐創新體系單一，與社會需求不適應，導致培養出的學生存在“工程理念缺失、工程能力缺乏”的雙缺現象。本次課程教學改革，通過分析現有教學模式下“工程力學”與“機械設計基礎”課程存在的弊病，結合梧州學院實際，通過課程內容整合、教學課堂改革、實踐改革、課程設計改革以及考核評價方式改革等多種形式，提高課程的教學質量、層次與教學效果，培養學生的創新應用能力，提高其社會競爭力，以便適應現代社會經濟高速發展的需求。