新工科背景下機(jī)械原理榮譽(yù)課程建設(shè)探索

汪朋飛 黃桂堅(jiān)

[摘 要] 基于“新工科運(yùn)動(dòng)”背景，以深圳大學(xué)榮譽(yù)學(xué)士學(xué)位制度推廣行為為契機(jī)，通過(guò)調(diào)研學(xué)生在機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)、工程實(shí)踐和就業(yè)方面遇到的問(wèn)題，提出機(jī)械原理榮譽(yù)課程實(shí)施方案，并精煉出“辯中學(xué)”“展中學(xué)”“賽中學(xué)”和“研中學(xué)”等自主學(xué)習(xí)方式，提升學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，實(shí)現(xiàn)教師“魚漁雙授”和學(xué)生“魚漁雙收”的終極目標(biāo)，為卓越創(chuàng)新拔尖本科生培養(yǎng)提供借鑒參考。

[關(guān)鍵詞] 新工科;榮譽(yù)課程;機(jī)械原理;創(chuàng)新設(shè)計(jì)

一、引言

為全面振興本科教育，培養(yǎng)新時(shí)代卓越拔尖人才，“新工科運(yùn)動(dòng)”在國(guó)內(nèi)高校蓬勃興起。深圳大學(xué)從2018年開始為促進(jìn)高水平本科生課程建設(shè)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)潛能，引導(dǎo)學(xué)生追求卓越，吸收借鑒國(guó)內(nèi)外高等院校本科榮譽(yù)學(xué)位項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)[1，2]，在全校范圍內(nèi)推行榮譽(yù)學(xué)士學(xué)位制度，以榮譽(yù)課程建設(shè)為基礎(chǔ)探索本科生創(chuàng)新拔尖特色人才培養(yǎng)的新模式。

機(jī)電與控制工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”的教育理念，以培養(yǎng)學(xué)生寬厚的基礎(chǔ)知識(shí)、高度的創(chuàng)新思維能力、深厚的學(xué)術(shù)研究素養(yǎng)和廣泛的實(shí)踐應(yīng)用技能為目標(biāo)，以學(xué)生個(gè)性化和多樣化的學(xué)術(shù)興趣和發(fā)展需要為導(dǎo)向，以高難度、高挑戰(zhàn)性為要求，打造11門高質(zhì)量的榮譽(yù)課程。學(xué)生獲取本專業(yè)榮譽(yù)課程學(xué)分?jǐn)?shù)達(dá)到24學(xué)分，且成績(jī)?yōu)锽+（百分制80分）以上即可申請(qǐng)?jiān)搶I(yè)的榮譽(yù)學(xué)位。本文以深圳大學(xué)榮譽(yù)學(xué)士學(xué)位教育改革為契機(jī)，探討新工科背景下機(jī)械原理榮譽(yù)課程教學(xué)改革相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

二、課程建設(shè)調(diào)研

2016—2019年期間在四屆近200位機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生中進(jìn)行了機(jī)械原理課程調(diào)研，對(duì)學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)、工程實(shí)踐和就業(yè)方面問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。

1.課堂教學(xué)方面，主要針對(duì)課本知識(shí)學(xué)習(xí)提出意見。第一，傳統(tǒng)機(jī)械原理課程知識(shí)點(diǎn)講解枯燥乏味，缺乏創(chuàng)新，學(xué)生上課注意力難以集中，導(dǎo)致課程學(xué)習(xí)質(zhì)量不高;第二，部分機(jī)械原理知識(shí)只知道抽象的概念，沒(méi)有直觀的認(rèn)識(shí)，實(shí)踐中難以運(yùn)用，導(dǎo)致學(xué)習(xí)過(guò)程中喪失信心。

2.工程實(shí)踐方面，機(jī)械專業(yè)學(xué)生大學(xué)期間的實(shí)踐主要形式為金工實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)，學(xué)生調(diào)研結(jié)果有如下突出問(wèn)題。第一，金工實(shí)習(xí)中的學(xué)習(xí)地點(diǎn)多為老舊工廠或車間，實(shí)踐內(nèi)容多為體力活，其中磨“錘子”最具代表性，導(dǎo)致打磨的概念深深植入學(xué)生內(nèi)心，“磨鐵”文化盛行;第二，生產(chǎn)實(shí)習(xí)中艱苦的工作環(huán)境，枯燥的實(shí)踐內(nèi)容和漫長(zhǎng)的時(shí)間周期打擊學(xué)生對(duì)專業(yè)的熱情。

3.學(xué)生就業(yè)方面，機(jī)械專業(yè)的學(xué)生從事機(jī)械制造行業(yè)的意愿不高。第一，當(dāng)前大環(huán)境下制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，深圳地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，互聯(lián)網(wǎng)大潮席卷之下，學(xué)生以短期高工資為奮斗目標(biāo)，缺乏職業(yè)發(fā)展規(guī)劃;第二，先進(jìn)制造行業(yè)門檻較高，大學(xué)生課程學(xué)習(xí)與公司需求之間脫鉤，導(dǎo)致學(xué)生不符合公司要求，難以找到心儀工作。

三、課程建設(shè)目標(biāo)和內(nèi)容

借鑒國(guó)內(nèi)外高校榮譽(yù)學(xué)位課程的建設(shè)實(shí)踐，榮譽(yù)課程對(duì)教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的難度均高于普通專業(yè)核心課程。機(jī)械原理榮譽(yù)課程建設(shè)的目標(biāo)是讓學(xué)生在掌握機(jī)械原理課程教學(xué)大綱規(guī)定的內(nèi)容之上，熟練運(yùn)用所學(xué)的機(jī)構(gòu)學(xué)相關(guān)知識(shí)，解讀常規(guī)的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)或改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置，培養(yǎng)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和能力。基于上述目標(biāo)，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行機(jī)械原理榮譽(yù)課程的內(nèi)容建設(shè)。

1.學(xué)分規(guī)定。綜合成績(jī)優(yōu)異的學(xué)生完成機(jī)械原理常規(guī)課程72學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)后，再修讀機(jī)械原理榮譽(yù)課程18學(xué)時(shí)，期末綜合成績(jī)均在B+之上即可獲得機(jī)械原理課程4學(xué)分和榮譽(yù)課程1學(xué)分。

2.教學(xué)大綱。18學(xué)時(shí)的機(jī)械原理榮譽(yù)課程課堂教學(xué)分為三部分。第一，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容學(xué)習(xí)（3學(xué)時(shí)）。主要結(jié)合實(shí)例講授創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技法和機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。第二，教師命題機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐（6學(xué)時(shí)）。解讀最近幾屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)系列比賽的優(yōu)秀作品，以相關(guān)主題作為第一次小組作業(yè)（小組人數(shù)為2～3人）進(jìn)行創(chuàng)新機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)或改進(jìn)，提交小組報(bào)告，考察模仿借鑒能力，靈活運(yùn)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)要點(diǎn)。第三，自主選題機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐（9學(xué)時(shí)）。以日常生活中的產(chǎn)品機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為主題，各小組通過(guò)調(diào)研確定具體題目完成創(chuàng)新機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[3]，提交小組報(bào)告，進(jìn)行課堂答辯，重點(diǎn)考察團(tuán)隊(duì)自主創(chuàng)新能力。課堂內(nèi)外學(xué)時(shí)分配建議在1∶2以上。

3.考核方式。教師命題機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐小組作品和報(bào)告占比40%，自主選題機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐小組作品和報(bào)告占比60%。

4.教學(xué)形式。高難度和小班化教學(xué)為主，師生互動(dòng)式課堂教學(xué)，提高趣味性和挑戰(zhàn)性。充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，課前給學(xué)生共享大量參考資料（設(shè)計(jì)說(shuō)明書和網(wǎng)絡(luò)視頻等），課堂以機(jī)械產(chǎn)品或設(shè)計(jì)作品實(shí)例講解和答疑為主。在課堂討論中設(shè)置擂臺(tái)賽，鼓勵(lì)小組之間針對(duì)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)相互打擂臺(tái)，在針鋒相對(duì)的問(wèn)辯中學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)“辯中學(xué)”。課程作業(yè)答辯階段，激勵(lì)學(xué)生以各種形式展示小組作品，評(píng)分以學(xué)生相互投票為主，任課教師化身為主持人或者“服務(wù)員”維持基本的課堂秩序。

5.創(chuàng)新實(shí)踐小屋。利用學(xué)院實(shí)驗(yàn)室資源，創(chuàng)建機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐小屋，提供大量機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)書籍供學(xué)生借閱，展示歷屆學(xué)生優(yōu)秀機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品實(shí)物，課程期間每周一次任課教師與學(xué)生進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)師生圓桌對(duì)話。

6.專業(yè)展會(huì)參觀。利用深圳市獨(dú)特地理位置和經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)勢(shì)，組織學(xué)生參觀專業(yè)展會(huì)（機(jī)械展、光博會(huì)、工博會(huì)和高交會(huì)等），進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)和討論，促進(jìn)相關(guān)機(jī)械知識(shí)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)“展中學(xué)”。

7.學(xué)科競(jìng)賽導(dǎo)向。積極組織學(xué)生參加機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)學(xué)科競(jìng)賽，比如大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)大賽、3D大賽和工程訓(xùn)練綜合能力比賽等，在設(shè)計(jì)和制作參賽作品的過(guò)程中靈活運(yùn)用創(chuàng)新機(jī)構(gòu)，鞏固對(duì)機(jī)械原理課程核心教學(xué)內(nèi)容的理解，開拓學(xué)生的創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生的潛能。

8.學(xué)生自主研究。針對(duì)榮譽(yù)課程對(duì)科學(xué)研究的基本要求，結(jié)合授課教師的科研方向，為學(xué)有余力，且表現(xiàn)優(yōu)異的團(tuán)隊(duì)和學(xué)生提供自主科研的機(jī)會(huì)，比如探索機(jī)械原理課程中的凸輪、連桿和齒輪等機(jī)構(gòu)在納米科學(xué)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)摩擦納米發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用，讓學(xué)生在項(xiàng)目中熟練掌握機(jī)構(gòu)的使用，最終實(shí)現(xiàn)“研中學(xué)”。

四、結(jié)語(yǔ)

在新工科建設(shè)如火如荼的背景下，以深圳大學(xué)榮譽(yù)學(xué)士學(xué)位教育改革為契機(jī)，借鑒吸收當(dāng)前高等教育改革中“以學(xué)生為中心（Student Centered）”“結(jié)果導(dǎo)向（OBE）”和“質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)（CQI）”等優(yōu)秀成果，深入開展機(jī)械原理榮譽(yù)課程的建設(shè)。通過(guò)調(diào)研學(xué)生在機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)、工程實(shí)踐和就業(yè)方面遇到的問(wèn)題，提出機(jī)械原理榮譽(yù)課程實(shí)施方案，并精煉出“辯中學(xué)”“展中學(xué)”“賽中學(xué)”和“研中學(xué)”等自主學(xué)習(xí)方式，提升學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，實(shí)現(xiàn)教師“魚漁雙授”和學(xué)生“魚漁雙收”的終極目標(biāo)，為培養(yǎng)卓越創(chuàng)新拔尖人才提供參考。

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