機自專業特色課程體系構建與一流課程建設

汪 芳 齊洪方 孫文文

（武漢華夏理工學院 智能制造學院，武漢 430223）

一流課程建設是加快一流學科和一流專業建設的重要發力點。武漢華夏理工學院深化本科教育教學改革，夯實課程建設基礎工作，深度融合教育教學與信息技術。通過政策保障、精心培育，取得了一定的成績。學校共獲批國家級一流本科課程1門、省級一流本科課程10門。其中，機械設計制造及其自動化（簡稱“機自”）專業的“智能制造與生活”課程被認定為省級線上線下混合式一流課程。本文以機自專業為例，闡述特色課程體系構建和一流課程建設的實踐與思考。

1 機自專業特色課程體系的構建

合理的課程結構與有特色的課程體系是一流專業建設的必要條件。機自專業主要學習機械設計、制造、控制以及測試等方面的基礎知識，進行機械工程師的技能和工程能力訓練。課程以知識的傳授與積累為主要目的，結合相應的實踐教學提高學生能力，培養學生的綜合素質[1]。目前，武漢華夏理工學院機自專業課程體系由通識教育、專業教育、集中實踐教學、創新教育、職業技能教育以及綜合教育6個模塊組成[2]。

（1）通識教育模塊為大學階段乃至終身學習與發展打下較扎實的理論基礎。除高等院校常開的課程外，“藝術與審美”“創業教育”等課程也列入通識必修課。

（2）專業教育模塊建設了一批特色專業基礎課、專業方向課和專業選修課，凸顯智能制造技術應用特色。

（3）集中實踐教學模塊是機械工程師培養的重要階段，建立由基礎實踐、技能實踐和綜合實踐組成的3層次實踐教學體系。

（4）創新教育模塊強調在專業競賽中培育創新意識和能力。

（5）職業技能教育模塊通過職業技能（如車工、銑工、CSWA助理工程師等）培訓和考證，將專業課程與職業技能掛鉤。

（6）綜合教育模塊含公益活動、國家安全教育以及中外校際研學活動等。

2 機自專業一流課程的建設

機自專業建設了一批通專融合、專創融合、賽教融合以及產教融合的特色課程。課程建設過程中積極運用互聯網工具開展智慧教學實踐，將信息技術和教育教學深度融合。

2.1 通專融合的特色課程

通識課必須依托具體的專業開設，但又要從具體的專業知識中凝練出哲理，讓具體的知識與哲理相結合，達到啟發學生的目的[3]。“智能制造與生活”是機自專業開設的面向全校的通識課，課程主要聯系日常生活中的智能產品，系統介紹智能制造的各項關鍵技術、應用和發展等內容。通過智能制造在生活中的應用，激發學生對智能制造的興趣，幫助學生了解從智能制造的產生發展到關鍵技術，使學生具備基本的科學素養、科學精神與科學思維，培養學生的學習能力、思辨能力以及創新實踐能力，讓學生能夠崇尚科學。

2.1.1 常抒己見傳達思想新意

“智能制造與生活”把教學對話擴大到整個課堂，在師生、生生之間開展廣泛對話。在講課過程中，有13次課堂討論，如“動物是否有智能”“你希望私人訂制的機器人擁有什么功能”“工匠精神”等，激發學生的積極性、參與性和創造性，讓每一位學生都有課堂參與感，能主動表達自己的觀點。

2.1.2 注重趣味提升課堂魅力

通識課程一定要注重知識的趣味性，在課程素材選擇上應選擇有趣的內容。例如：講到最早的機床雛形時，可從中國明朝出版的《天工開物》中關于磨床的結構出發展開。

2.2 專創融合、賽教融合的特色課程

機自專業將“機械創新綜合實訓”作為專創融合特色示范課的突破口，依托于各類學科競賽和教學改革研究項目，將創新創業教育有機融入專業實踐環節，積極推進機自專業學生創新創業訓練和實踐。

2.2.1 專創融合，培養學生創新意識，樹立創業精神

“機械創新綜合實訓”雖然是集中實踐教學環節，但是仍然有理論教學環節的學習。本課程理論教學環節采用“線上+線下”的混合式教學模式。線上采用超星學習通建設課程，分引言、創新篇、創業篇及創新創業成功案例4個章節[4]。線下由專業教師講授機械創新設計方法及經典案例，由企業專家講授創新創業專題講座。教學中融入了創新創業教育要素與資源，并設計了一套創新思維方法、創業教育融入專業課程的課件，上傳至超星學習通課程網站供學生學習參考。

2.2.2 賽教融合，將學生的設計作品轉化為成果

“機械創新綜合實訓”要求學生能根據指導教師給定的命題，按照一定的功能要求，動手設計出新型的機構或裝置，并輸出相應的技術文件。通過公開答辯挑選出優秀作品和優秀選手，并推薦參加三維數字化創新設計大賽、產品創新大賽、機械創新設計大賽等大學生賽事。其中，被企業專家相中的設計作品，可以由企業指導學生申報專利并承擔全部費用。

2.3 產教融合的特色課程

2.3.1 將最新的學科前沿、最新案例和產教項目融入課堂

一方面，聘請企業高級工程師參與課程規劃和設計，進行企業設計案例的收集和整理；另一方面，根據理論和實踐教學的需要，聘用企業技術骨干和專家作為學校的企業講師，參與課程的講授和實踐環節的指導[5]。例如：“機械工程項目管理”“自動生產線設計及應用”“生產實習”等課程中，企業工程師和教師共同完成了課程講授過程。

教師將最新的學科前沿、最新案例和產教項目融入課堂教學，可提高課堂教學效果，有助于穩步提升人才培養質量。例如：溫娟教師在寧波材料科學與工程研究所實習半年，參與研究所具體科研項目，實現了產教研的深度融合。2019年立項湖北省科技廳自然科學基金項目“基于果膠電解質雙電層突觸晶體管的神經形態研究”，2020年給學生舉辦線上專業講座“中國芯”，并發表了1篇SCI論文。朱鳳霞教師在武鍋集團閥門有限公司、武漢元豐汽車零部件有限公司實習數月，參與企業實際科研項目，實現了產教研的深度融合。2018年立項省教育廳科學技術研究計劃指導性項目“電動截止閥流場特性研究”，以案例教學法融入“畢業實習”“機械優化設計”等多門課程中，并發表了2篇EI會議論文。

2.3.2 將生產實際過程融入課堂

根據生產實際過程，設計綜合實訓環節。例如：在“現代制造技術綜合實訓”課程教學過程中，以典型夾具或小型設備的三維建模、工程圖繪制、復雜零件的快速成型或數控加工、加工程序編制、加工程序仿真、數控機床的基本操作技能與工件加工檢測為核心內容，將過去簡單的、獨立的實驗轉變為綜合性、設計性實訓。實訓中學生全程參與現代制造過程，對學生掌握先進制造技術具有積極作用。

2.4 把思想政治工作貫穿于專業教育全過程

機自專業積極開展課程思政改革與實踐，將課程思政貫穿整個教學過程，目前有8門課程思政試點課程建設，其中2門獲校級示范，3門校級結項，3門建設中。

2.4.1 利用智慧教學工具進行教學設計和視頻資源建設

在課程教學中，教師除了將相關專業知識傳授給學生，還需根據課程特點，利用智慧教學工具設計教學環節，挖掘相應的德育滲透點，將愛國主義精神、社會責任感、歷史使命感和行業職業道德、企業文化等方面教育剪輯制作成短視頻融入專業教育。

2.4.2 利用智慧教學工具進行教學反饋

通過“雨課堂”“問卷星”等信息化工具，完成學生對課程思政試點改革教學效果的調查，在教學內容和教學形式上，及時根據問卷反饋的結果適時調整。

3 深度融合信息技術的課程開發

3.1 基于VR技術開發虛擬實訓

機自專業基于虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術開發虛擬實訓。例如：“機械裝置測繪”是機自專業的重要實踐環節，機械裝置測繪實踐環節中，學生需要在實驗室拆裝汽車變速器。由于可供學生拆裝的變速器較少，實際教學中常常只有一部分學生有機會動手拆裝，還會有一些學生來不及動手拆裝，影響了教學效果。

課程教師利用拆裝對象汽車變速器的三維模型建立VR環境，使學生能夠在對實物進行拆裝前在VR環境中進行拆裝練習。一方面，可以讓每個學生都在VR環境中進行操作，部分解決有學生沒有機會動手操作的問題；另一方面，學生在VR環境熟悉拆裝操作后再對實物進行拆裝，感受更深刻，操作速度更快，在同樣時間里會有更多學生有機會進行實物拆裝。學校機自專業基于VR技術的“機械裝置測繪”虛擬實訓課程，在全國高校教師教學創新大賽3D/VR/AR數字化虛擬仿真主題賽項中榮獲三等獎。

3.2 “智慧+”特色課程

將現代化“智慧+”教學模式融入教學過程，開展在線開放課程、SPOC、MOOC建設。目前，機自專業已有多門課程上線超星、中國大學MOOC網等平臺。

4 結語

武漢華夏理工機自專業積極探索特色課程體系構建和一流課程建設。2021年8月，該專業的“智能制造與生活”課程被認定為省級線上線下混合式一流課程。后期將總結建設成果，整理“機械創新綜合實訓”“自動生產線設計及應用”等課程的資源，按省一流本科課程去建設，力爭一流。