應用型本科院校機械類專業基礎課課程群建設探索

李玉梅，梅華平，盛繼群，徐 剛

（湖北工程學院機械工程學院，湖北 孝感432000）

0 引言

機械類專業具有多學科交叉融合的特點，它以機械設計與制造為核心，以高等數學、工程力學、大學物理為理論基礎，融入計算機科學、自動控制、通信與傳感等多個學科知識。機械類專業教學體系具有明確的知識體系，包含基礎理論、基本技能、專業基礎及工程實踐四條知識主線[1]。每條知識主線對應一個課程群。課程群容納的課程之間具有內在聯系，它們在知識結構與內容上具有相承、相關與互補關系。在組建課程群的過程中，需要對課程的知識結構和內容進行重組與優化，適當刪減重疊知識和過時授課內容，引進新知識與新技術，形成知識點分布合理、知識銜接順暢、內容精煉實用的連環式關系的群體[2-3]。以機械原理為核心的專業基礎課程群對機械工程技術應用型人才的工程能力的培養起決定作用，因此面對區域經濟新發展與新需求，地方性應用型本科院校必須快速構建精致實用與新穎性共存的機械類專業基礎課課程群，以驅動其實現機械工程技術應用型人才的培養目標。

在新工科與新經濟發展背景下，地方高校在工程教育改革中應找準定位，辦出特色[4]。湖北工程學院機械類專業是面向孝感區域新經濟發展需求而設立的，具有汽車零部件、智能農機及航空航天裝備的鮮明特色。學校經過大量企業需求調研及橫向對比多所地方本科院校的專業培養方案，決定直面孝感區域制造業轉型升級新需求，以學生工程能力為導向，適應和引領崗位新要求，探索我校機械類專業工程人才培養模式。我校高度重視工程技術應用型課程體系建設，以學校獲批教育部“互聯網+中國制造2025”產教融合促進計劃試點院校項目為依托，探索校地企協同育人新機制，實現多層次、個性化工程技術人才培養新模式。在機械類專業應用型人才培養過程中，確定以“知識-能力-素質”三位一體的教學理念，運用互聯網+思維重構核心知識，構建課程教學新體系。在構建機械類專業基礎課程群過程中，合理重組知識內容，融合貫通知識結構，形成理論教學，實驗教學、課程綜合設計及工程項目創新四大模塊，課程間互為依托、獨立設課、綜合協調，而且教學體系完整，教學內容精煉，以體現學校創新培養工程技術類應用型人才的目標。

1 機械類專業基礎課存在的主要問題

機械類專業是一個古老而又發展成熟的專業。近年來，為了適應新經濟的發展，多所高校都對機械類專業基礎課和專業課進行了課程建設與改革。通過比較發現，這些改革的終極目的是保障新體系下課程教學目標的實現，因此它主要是圍繞具體課程教學內容而展開的，通過實施有力措施，對課程體系結構、授課誒榮、教師教法與課程評價方法等方面進行完善。但是在機械專業基礎課程群的視野下看各門課程的內容，就會發現存在較多不合理的地方。

以湖北工程學院機械設計制造及其自動化專業為例，其專業基礎課程的核心是機械原理與機械設計，并涵蓋機械制圖、C語言程序設計、理論力學、材料力學、互換性與測量技術、電工與電子技術、機械工程控制基礎等課程。上述課程之間在教學內容上有一定重復性，如機械制圖課包括了互換性與測量技術課程的“公差”內容；同時它們在知識結構上是相互銜接的，且互補性較強，如機械原理的運動學和力學分析章節需要用到理論力學的核心內容；機械原理各章節的解析法內容需要用到C語言程序設計及制圖軟件中的仿真分析模塊等。在各高校傳統教學中，上述機械類專業基礎課程存在于大學第一至第四學期，有獨立的學時及學分，并由不同的教師獨立授課。各授課老師之間沒有相應交流，沒有有效整合、優化和銜接相關教學內容和知識模塊。因此這些課程之間沒有融合貫通知識體系，存在著欠呼應、少配合、多重復等問題。這既浪費了教學資源，也沒有體現機械類專業基礎課之間的層次性、邏輯性及系統性。學生在學完這些課后，既不知道它們在培養學生知識、能力與素質方面的作用，也不清楚課程之間的聯系。另外，機械專業基礎課程體系較少從課程內容的調整來適應新工科背景下我國機械制造業對人才需求的新要求，和我校地方性應用型工程技術人才培養目標有一定的偏差。

2 機械類專業基礎課程群建設的基本思路

湖北工程學院應用型本科機械設計制造及其自動化專業人才培養目標是堅持育人為本、德育為先的原則，圍繞國家經濟發展對工程技術人才的新需求，著力培養具有良好團隊協作能力和創新能力，具備機械設計制造及其自動化專業知識、基本理論和工程應用能力，能夠從事機械工程及自動化領域內的設計、研發、制造、銷售和運行管理等領域的應用型高級專門人才。機械類專業基礎課程群在構建學生機械基礎知識理論、素質能力和工程能力方面起著重要作用。以“學生工程能力培養為本位”，要求學生掌握基本知識、加強應用能力、培養創新意識、擁有工程思維，構建機械類基礎課程教學新體系。

在構建“知識-能力-素質”三位一體的教學新體系時，必須突破目前機械類專業基礎課程各成體系的傳統設課模式，適應機械系統創新設計新需求對學生在知識、能力需求方面的變化，以汽車零部件、智能農機及精密裝備系統為講授對象，構建具有區域經濟性、系統性、工程化特色和綜合性的機械類專業基礎課程群，加入新知識、新內容，刪除過時內容，調整各課程間的重疊內容，優化知識模塊，重構課程體系和教學內容，實現應用型課程改革目標，獲得機電測控類課程體系的整體優化與完善。

3 機械工程類專業基礎課程群的構建與實施

結合湖北工程學院“地方性應用型”高校定位，在機械類專業基礎課程群建設中，圍繞機械原理與機械設計核心內容，以系統論觀點梳理、重組與優化相關專業基礎課程的知識內容，以培養學生工程應用能力為導向，開展機械類專業基礎課程群的頂層設計：以汽車零部件、智能農機和精密裝備系統的設計為背景，以系統方案設計、整體結構設計與零部件詳細設計為目標，以功能模塊-方案設計-結構設計-電氣與電子控制裝備設計為主線，根據知識點的層次推進及學生的專業認知規律，提出了“機電系統基礎知識理論-機電系統運動方案-機電系統控制方案-機電系統創新設計”四大知識結構模塊，構建機械類專業基礎課程群的新體系，并將其納入我校機械類專業人才培養新方案中。

如前所述，機械類專業基礎課程的知識點相互聯系、承接與影響，它們之間的知識點聯系及影響如下：

機械制圖、互換性與測量技術兩門課的知識點有交叉部分，同時也是構成機械零件圖和裝配圖的完備體系[5]；理論力學、材料力學是學習機械原理的知識基礎，在速度瞬心、運動和力分析方面在機械原理中有重要的應用；機械制圖、材料力學、機械原理是學習機械設計課程的理論基礎；同時在進行機械結構設計分析時，需要具備這幾門課的綜合知識；電工與電子技術、機械工程控制基礎是機電產品設計必備的專業基礎知識，與機械原理、機械設計課程結合在一起，構成機械復雜系統的基礎知識點；C語言程序設計為機械原理、機械設計課程中的輔助設計部分提供編程技術知識基礎。

根據上述四大知識模塊，將“C語言程序設計”、“理論力學”和“機械原理”三門課程重組教學內容、分配教學課時，涵蓋理論教學與實驗教學。將“機械制圖”、“互換性與測量技術”、“材料力學”與“機械設計”按照基本概念、分析方法、工程應用和設計案例的體系組織教學。以設計一個機電系統為案例，把上述各課程知識點緊密銜接、有效呼應，有利于培養學生創新意識及工程思維能力。在培養學生對機電系統設計需要的基本概念、原理和方法的同時，強化與突出對機電系統設計與創新的工程實踐。機械類專業基礎課程群具有四大知識模塊，具體如下：

（1）機電系統方案設計基本理論：在學習相關數學、力學及機械制圖后，以汽車零部件、智能農機與精密裝備為實例，闡述機電系統的概念、基本結構、發展現狀及趨勢；（2）機電系統的數學模型描述：以智能農機與精密裝備系統為實例對象，圍繞機電系統的穩定性與精確性，學習靜態建模、動態建模及控制系統建模等知識內容；（3）機電系統功能及結構設計：以機電系統創新設計為目標，學習系統建模、力學及材料分析、計算及結構設計；（4）機電系統測控模塊設計：以機電系統控制模塊設計與校正為實例，學習內容主要包括控制系統的設計與校正等測控知識，并通過實例給予進一步闡述。

4 結語

根據新工科背景下應用型地方本科院校工程類人才培養定位與目標的要求，結合我校機械類專業基礎課程傳統教學情況，以培養學生工程能力為主線，開展以機械原理和機械設計為核心的專業基礎課程群建設的研究與實踐。通過研究各專業基礎課之間內在邏輯及知識關聯性、層次性，優化與重組機械類專業基礎課程間的知識體系結構，并融合和更新教學內容，改變傳統教學方法，整合分離的實踐模塊，促使應用型機械類專業基礎課教學改革，實現應用型機械類專業基礎課程體系的優化與完善，獲得我校對工程技術應用型人才的培養目標。