新工科背景下《機械設計》實踐教學改革研究

龔 寄

（湖南涉外經濟學院信息與機電工程學院，湖南 長沙410205）

0 引言

近年來，新一輪科技革命的迅速興起和產業革命的積極推進以及新經濟的日益發展，與之關系密切的高等工程教育的改革和發展也隨之面臨著新的挑戰。為了適應這些新形勢，我國的高等工程教育也作出了一些重大戰略決策部署。吳愛華等人于2017年在《高等工程教育研究》發表的《加快發展和建設新工科主動適應和引領新經濟》一文[1]中正式提出“新工科”概念，自2017年2月開始，教育部曾先后在復旦大學和天津大學召開了與新工科建設和發展有關的研討會，分別形成了“復旦共識”、“天大行”。于同年6月9日，教育部曾在北京召開了“新工科研究與實踐專家組成立暨第一次工作會議”，從而形成了“北京指南”。從“復旦共識”、“天大行動”到“北京指南”[2-3]，標志著以新工科建設為主題的高等新工科教育改革開始啟航，也標志著我國工程教育翻開了新工科建設的新篇章。在新工科建設背景下，深化新工科教育教學改革，推進新工科建設為機械類專業的改革和發展指明了方向，同時也對機械類專業的各類實踐教學提出了新的要求。當然，作為《機械設計》實踐課程的課后實驗、課程設計和機械創新設計的教學改革也勢在必行。

1 新工科背景下《機械設計》實踐課程在教學上存在的問題

實踐教學是實現應用型人才培養的必備環節，對于提升學生對理論知識的理解能力和綜合實踐能力，培養學生的創新素養具有十分重要的作用，為他們工作后從事科學研究和解決工作中的實際工程問題打下堅實的基礎。《機械設計》課程實踐教學目前主要包含實驗教學、課程設計、創新設計，這些實踐環節對于幫助學生理解《機械設計》的理論知識，提高學生應用所積累的理論知識解決工程問題，培養學生適應新工科發展的科學嚴謹的創新精神具有不可或缺的關鍵作用。結合目前應用型本科院校機械類專業“基礎寬厚實，實踐能力強，創新潛質高，綜合素質優”的工程創新人才的培養目標和基本要求，結合機械類專業建設現狀和我校實際情況，筆者對《機械設計》實踐課程在教學中存在的問題進行了探索。

1.1 機械設計實踐課程的教學資源與新工科建設的要求不匹配

新技術時代面臨大量全新、未知的新問題，為了培養出符合“新工科”要求的高素質創新型人才，《機械設計》實踐課程的教學資源改革當然必須與新工科的發展同步。實踐教學資源大體上可分為硬件資源和軟件資源。一方面，很多高校確實加大了對實踐教育的資金投入，購置了一些實驗設備，增開了具有一定功能的實驗室和實踐教學基地。可是，由于當前學生人數眾多，根據理工科院校的特點，投入到實踐教學經費仍然非常欠缺，實踐所需儀器設備少，再加上學生參加實踐時間的限制等原因，學生只能多人協作共同完成實踐任務，以致于部分親自動手的積極性不高學生而依賴其他同組成員，甚至會給一些本來積極學習的學生帶來負面情緒，最后致使學生理論學習與實際操作的脫節，動手機會少，創新能力差，難以適應社會發展的需要。另一方面，高校招聘的指導實踐教學的教師多是高學歷人才，他們擁有扎實的理論基礎，但是實際工程經驗不足，實踐能力和水平有限，再加上他們工作任務繁重，在指導學生過程中，習慣于看中理論知識的驗證，忽略了實踐創新能力培養的重要性。

1.2 《機械設計》實踐教學改革力度滯后于新工科建設的要求

高校為了適應新工科建設要求，傳統的《機械設計》實踐教學模式已不能滿足新時期發展要求。為了更好的培養出工程思維活躍，實踐創新能力強，滿足社會需要的新型綜合性人才，高校應加大《機械設計》實踐教學的改革力度。由于《機械設計》課程具有較強的理論性，且所涉及內容廣，知識點多。目前多數高校在機械設計理論課的教學過程中重點仍是在于幫助學生掌握常見機構和通用零件的結構尺寸設計和能力校核計算，結合目前的現狀來看，老師們在教學時因一些條件的束縛，無法真正實現將實際工程系統的問題結合到《機械設計》課程的理論教學中，以致于學生所學習的知識與工程需求脫節，于是，健全實踐教學的特色管理機制，修改以理論知識為主的學習和考核體系，形成理論考核與實踐能力并重綜合評價體系。不斷更新《機械設計》課程實踐教學內容，體現新工科的社會發展需求。比如在《機械設計》課程的實驗教學過程中，教師應加強實踐教學改革力度，減少開設以驗證性、認知性為主的基礎性實驗項目，充分實現實驗室的創新功能，避免單一用途。此外還提供相應的實驗資源，并鼓勵學生在課余時間多到實驗室進行課外科技創新活動，學生的綜合素質在實踐教學活動中得到全面提升，他們學習的主動性與積極性也隨之提高。

1.3 基于新工科背景的《機械設計》實踐課程改革思路

《機械設計》實踐教學是新工科建設中的重要組成部分，應該不斷地適應新工科時代的發展要求。高等院校作為新時代建設者的培養主體，應切實做好《機械設計》實踐教學改革，具體從以下幾個方面做起。

（1）優化《機械設計》實踐教學的內容

為適應新時代的發展需求，高校必須加快新工科建設[4]。實踐教學作為培養復合型、創新型人才的重要環節，其地位更加突出。如今，眾多工科院校《機械設計》課程實踐課程的傳統教學模式已不能滿足新時代經濟社會發展的需求，比如在《機械設計》課程設計的授課內容設置時，目前很多高校采用的是減速器的設計，學生通過完成此設計當然是可以收獲一定的效果，但是由于當前這類設計的現成的資料很多，學生在完成設計的過程中往往是按部就班，照葫蘆畫瓢的方式，再則目前減速器已經實現了標準化，系列化，學生的設計過程中幾乎不需要創新，以致于學生的設計就變成了一次機械設計的基礎訓練，更談不上培養和提升學生的創新能力了，這種做法顯然是落后于新工科時代對人才的素質要求的。針對目前的現狀，高校作為向社會輸送工程技術人才的主體，在為學生設置《機械設計》實踐內容的時候要盡量貼近企業的一線生產實際，可以指導學生在校期間選一些面向社會，面向工程的創新型課題作為課程設計的內容，構建新工科課程體系與實踐教學體系緊密結合的新模式。幫助學生形成了理論學習與工程技能相配套、層次化的專業技能知識樹，讓學生將理論知識直接應用到實踐中。

（2）更加突出學生在實踐教學環節中的主體地位

在新工科建設中，《機械設計》的實踐教學內容和形式的設置都要堅持以學生為本，確實秉持學生在實踐教學中的主體地位的現代化教學理念。《機械設計》的實踐教學環節主要有課后實驗，課程設計和機械創新設計，在實踐環節的教學內容的設置時，盡量設置一些讓學生手、腦并用，要求解決一些結合理論基礎才能解決的系統工程問題，培養學生分析解決工程問題的能力，提高學生的綜合工程素質。在教學方法上，應該全面實施以基于新工科需求的教學方法改革，引導學生們積極自主學習、主動實踐。比如學校實驗室采取全天對學生開放的模式，學生可根據自己的知識基礎、興趣愛好和專業特長等條件來和實驗教師溝通預約選做實驗。在實驗過程中，學生能根據實際遇到的問題，查閱相關文獻，并充分發揮自己的想象力、判斷力和創造力，解決實驗中的實際問題。這種模式改變了傳統單一和固定實驗教學的模式，激發了學生的自主學習興趣，提高了學生的創新能力，體現了因材施教的教學原則，尊重了學生興趣和能力的差異性。

（3）優化《機械設計》實踐教學的師資隊伍建設

新工科建設背景下，高校要對國家經濟發展和產業轉型升級發揮支撐和引領作用。在應試教育的影響下，盡管國家和各省市已經制定了大量有關高校改革的決策性文件，但是仍有不少學生和教師缺乏對實踐環節的重視。由于學生存在著偏重理論學習，忽視實踐環節的現象。同時高校應提高實踐教師的地位和待遇，改善他們的工作條件，完善實踐教師晉升制度，吸引既有深厚的理論功底，又有豐富的實踐經驗的人才加入到實踐教師隊伍。同時還定期對實踐教師進行培訓，為他們多開通到企業實踐學習的渠道。學校還應充分利用地方區域產業優勢，聘請一些經驗豐富的同行業企業工作人員參與指導學生實踐。

2 《機械設計》實踐課程改革預期效果

《機械設計》實踐課程是《機械設計》課程重要的實踐性教學環節，只有通過不斷地全面改革和實踐，形成一套能適應新工科特色的《機械設計》實踐教學新體系，在實踐課程的教學中幫助學生理解和掌握《機械設計》課程的基本知識點，從而提升《機械設計》課程的教學質量，培養學生的實踐動手能力和創新能力，為培養出滿足新工科建設要求的綜合性機械類專業人才做準備。

3 結束語

高校是新工科建設的責任主體，要付諸人才培養的實踐行動之中，要不斷創新人才培養模式和機制體制，激發活力。要增強新工科建設的責任感與使命感[5]。《機械設計》課程實踐教學的改革是適應新時期學科發展的基本要求，也是新工科建設背景下培養學生工程素養和提升學生創新能力的動力。適應新工科背景下的人才培養需求，改革課程教學的內容、突出課程的教學主體、不斷加強師資隊伍的建設，培養學生的適應能力和工程創新能力，進一步提高教育教學質量，加強應用型工程人才的培養質量[6]。