應(yīng)用型本科機(jī)械類專業(yè)機(jī)械基礎(chǔ)課程群建設(shè)的研究與實(shí)踐

楊春紅 趙京鶴 李曉波

(長(zhǎng)春光華學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130033)

1 建設(shè)思路

(1)加強(qiáng)師資隊(duì)伍的建設(shè)。作為課程群建設(shè)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)必須有能力對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行整合，不僅要精通自己所講授課程的內(nèi)容，還要掌握其它相關(guān)課程的內(nèi)容，所以要培養(yǎng)一支教科研水平較高、能夠?qū)嵤﹨f(xié)同教學(xué)的師資隊(duì)伍。

(2)對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)課程體系進(jìn)行優(yōu)化整合，明確課程之間的內(nèi)在聯(lián)系，修訂課程教學(xué)大綱，對(duì)課程內(nèi)容(理論與實(shí)踐)重新編排，使之相互補(bǔ)充，有效銜接。

(3)更新教學(xué)理念，充分發(fā)揮學(xué)生主體性和積極性，研究適合教學(xué)內(nèi)容、適合學(xué)情、符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求的教學(xué)方法、教學(xué)手段。

(4)與第二課堂相結(jié)合，組織學(xué)生積極參加相關(guān)的學(xué)科競(jìng)賽，將機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中，充分鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2 改革實(shí)踐

2.1 教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)

(1)選派教師參加各種校內(nèi)外相關(guān)的交流會(huì)議，教師在會(huì)議上積極發(fā)言，圍繞機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)與實(shí)踐課程結(jié)合、應(yīng)用型機(jī)械人才培養(yǎng)等問(wèn)題與來(lái)自全國(guó)各地的機(jī)械類教師進(jìn)行交流，討論學(xué)習(xí)，使教師的視野和思路得以拓寬。

(2)鼓勵(lì)教師參加實(shí)踐類培訓(xùn)，聘請(qǐng)企業(yè)人員為教師進(jìn)行實(shí)踐指導(dǎo)，提升教學(xué)團(tuán)隊(duì)的工程實(shí)踐能力，目前團(tuán)隊(duì)所有教師均為雙能型教師，每名教師既講授理論課程還承擔(dān)著學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)如金工實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)任務(wù)，同時(shí)指導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練大賽、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等學(xué)科競(jìng)賽，多次獲得國(guó)家級(jí)、省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)；另外2名教師還獲得了全國(guó)高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽3D/VR/AR數(shù)字化虛擬仿真主題賽項(xiàng)國(guó)賽三等獎(jiǎng)。

(3)鼓勵(lì)教師積極申報(bào)項(xiàng)目，開展教學(xué)科學(xué)研究、一流課程建設(shè)等活動(dòng)，目前有4名教師已經(jīng)參與了本校的省級(jí)機(jī)械制圖金課建設(shè)，團(tuán)隊(duì)教師還承擔(dān)了校級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)金課建設(shè)項(xiàng)目，為課程群的建設(shè)提供理論依據(jù)與質(zhì)量保障。

2.2 課程體系的優(yōu)化

(1)機(jī)械基礎(chǔ)課程之間的關(guān)聯(lián)性分析。機(jī)械制圖研究解決空間幾何問(wèn)題以及繪制工程圖樣的理論和方法，通過(guò)機(jī)械制圖與互換性與技術(shù)測(cè)量課程中的尺寸公差、形位公差及標(biāo)注、檢測(cè)等內(nèi)容相結(jié)合，使學(xué)生能夠讀懂零件圖中零件的結(jié)構(gòu)形狀、制造和檢驗(yàn)零件的技術(shù)要求，裝配圖中零件與部件的裝配關(guān)系和工作原理，掌握標(biāo)準(zhǔn)件和常用件的表達(dá)方法和繪圖標(biāo)準(zhǔn)，因此與機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程、機(jī)械制造基礎(chǔ)課程、相關(guān)的課程設(shè)計(jì)都有著密切的聯(lián)系。

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程使學(xué)生掌握各種常用機(jī)構(gòu)的工作原理，設(shè)計(jì)理論與機(jī)械零、部件設(shè)計(jì)的原理、方法，具備設(shè)計(jì)與分析機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案與設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置的能力。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程使學(xué)生掌握機(jī)械加工基本知識(shí)，能夠針對(duì)一般機(jī)械零件和部件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，具有制定機(jī)械加工工藝規(guī)程、夾具設(shè)計(jì)的能力。在生產(chǎn)實(shí)際中，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造二者之間有著密切的聯(lián)系，制造工作在多數(shù)情況下都是按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)施，才能使加工出來(lái)的產(chǎn)品在外觀、使用方面符合設(shè)計(jì)初衷，滿足市場(chǎng)需求，而機(jī)械設(shè)計(jì)工作不僅要從理論出發(fā)對(duì)產(chǎn)品工作原理、機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式等進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，還要使設(shè)計(jì)出來(lái)的零部件滿足工藝要求，能夠落實(shí)到實(shí)際的制造、裝配中，因此2門課程之間存在著互通互補(bǔ)的關(guān)系，二者結(jié)合才符合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。

根據(jù)以上課程關(guān)系分析得出如下機(jī)械基礎(chǔ)課程群、課程關(guān)系結(jié)構(gòu)圖：

圖1 機(jī)械基礎(chǔ)課程群課程關(guān)系結(jié)構(gòu)圖

(2)相關(guān)課程的整合優(yōu)化。按照“基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)，突出應(yīng)用能力培養(yǎng)”原則，根據(jù)課程群各課程之間的聯(lián)系、地位及作用，對(duì)課程本身、課程之間進(jìn)行整合與優(yōu)化，同時(shí)教學(xué)內(nèi)容淡化理論推導(dǎo)，注重將機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)與工程實(shí)際相結(jié)合，重新修訂教學(xué)大綱。目前已面向本專業(yè)17、18、19級(jí)學(xué)生實(shí)施改革實(shí)踐。

將原線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)整合為“工程數(shù)學(xué)與MATLAB”課程，教學(xué)內(nèi)容結(jié)合專業(yè)軟件講授，培養(yǎng)學(xué)生將數(shù)學(xué)方法與現(xiàn)代計(jì)算工具相結(jié)合解決工程力學(xué)中基本工程計(jì)算、分析及數(shù)據(jù)處理的能力，突出知識(shí)的應(yīng)用[1]。

將原理論力學(xué)與材料力學(xué)整合為“工程力學(xué)”課程，使學(xué)生掌握完整的力學(xué)體系，培養(yǎng)工程意識(shí)；將原機(jī)械制造基礎(chǔ)與機(jī)械制造工藝學(xué)整合為“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程，使學(xué)生了解機(jī)械制造技術(shù)基本知識(shí)體系，掌握機(jī)械制造中的加工方法、零件工藝分析及夾具設(shè)計(jì)；將原機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)整合為“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程，弱化理論公式的推導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用，并與工程力學(xué)課程、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程內(nèi)容相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生基本設(shè)計(jì)能力。

(3)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的優(yōu)化

對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)與機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化銜接，綜合設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：以具體的工作機(jī)(壓床、牛頭刨床、插床、抽油機(jī))為例，對(duì)其執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)態(tài)靜力分析、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，再根據(jù)輸出端的轉(zhuǎn)速選擇電機(jī)，并對(duì)其傳動(dòng)系統(tǒng)(軸、齒輪、帶等)進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)設(shè)計(jì)得出各傳動(dòng)件結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)之后，進(jìn)一步對(duì)軸或齒輪進(jìn)行工藝分析及工裝夾具的設(shè)計(jì)，制訂其加工工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)專用夾具結(jié)構(gòu)及尺寸。

此綜合性設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可使學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)綜合、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、原動(dòng)機(jī)選用及加工制造工藝等基本方法和知識(shí)，樹立正確的設(shè)計(jì)、制造理念和使用技術(shù)資料、手冊(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，數(shù)據(jù)的處理，使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用《工程力學(xué)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》和《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》等機(jī)械基礎(chǔ)課程群的知識(shí)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

2.3 教學(xué)方法的改革

有效采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式[2]、案例式、項(xiàng)目式教學(xué)方法及“互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)”等教學(xué)模式，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。例如互換性與技術(shù)測(cè)量課程，根據(jù)課改需要，更換了教材，該教材采用了任務(wù)驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目教學(xué)法模式，打破了傳統(tǒng)的先理論后案例的順序，而是先確定任務(wù)，再針對(duì)任務(wù)介紹相關(guān)知識(shí)，并增加了大量尺寸公差、形位公差、表面粗糙度識(shí)讀、精度檢測(cè)等實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，體現(xiàn)了實(shí)用性與創(chuàng)新性；工程力學(xué)課程引入現(xiàn)代工程應(yīng)用的具體實(shí)例、科學(xué)研究中抽象出來(lái)的理想力學(xué)模型，重點(diǎn)院校的考研試題等信息，以加深學(xué)生對(duì)抽象內(nèi)容的理解，提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力；機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中應(yīng)用案例分析教學(xué)法，在進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制內(nèi)容的教學(xué)時(shí)，選擇單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作裝置為教學(xué)案例，該裝置由齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)3大常用機(jī)構(gòu)組成包含轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、高副3種平面運(yùn)動(dòng)副，覆蓋面較全，通過(guò)此案例分析、講解、演示與練習(xí)，學(xué)生很輕松就能掌握平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法與技巧，再通過(guò)布置適當(dāng)?shù)木毩?xí)，便可做到舉一反三[3]。

2.4 第二課堂的融入

為有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神，積極動(dòng)員本專業(yè)學(xué)生參加各類與專業(yè)相關(guān)的學(xué)科競(jìng)賽與訓(xùn)練項(xiàng)目，主要賽事包括：全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、互聯(lián)網(wǎng)+大賽，指派專業(yè)教師全程進(jìn)行指導(dǎo)，通過(guò)參加作品的設(shè)計(jì)、購(gòu)買原材料、加工、裝配、調(diào)試、競(jìng)賽答辯等環(huán)節(jié)，使學(xué)生將所學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)課程內(nèi)容融入到實(shí)踐，體驗(yàn)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造的完整過(guò)程，并且為了滿足作品的外觀、使用等需求進(jìn)行積極創(chuàng)新，充分培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力及創(chuàng)新意識(shí)。

3 建設(shè)成果

通過(guò)近3年的研究與實(shí)踐，建設(shè)了一支水平較高的雙能型師資隊(duì)伍，構(gòu)建了本專業(yè)機(jī)械基礎(chǔ)課程體系、修訂了與之配套的教學(xué)大綱，探索了行之有效的教學(xué)方法。本專業(yè)17、18級(jí)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽以及全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，已獲得了多項(xiàng)吉林省賽區(qū)一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)，此外參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目獲評(píng)省級(jí)優(yōu)秀項(xiàng)目，互聯(lián)網(wǎng)+大賽獲得校級(jí)二等獎(jiǎng)獎(jiǎng)項(xiàng)。實(shí)踐證明，學(xué)生的應(yīng)用能力及創(chuàng)新意識(shí)有所增強(qiáng)。該研究成果也可對(duì)本院國(guó)家一流專業(yè)機(jī)械工程專業(yè)的建設(shè)奠定一定的理論及實(shí)踐基礎(chǔ)。