以工程能力培養為導向的“專業綜合實踐”課程教學改革

唐慶菊 陳少云 于鳳云

摘 ? ?要：為對接工程教育認證和新工科建設對學生工程能力培養要求，對機械設計制造及其自動化專業機械制造方向“專業綜合實踐”課程的教學目標、教學內容和具體要求進行科學設計。課程教學目標與畢業要求指標點一一對應，對其形成有效支撐;教學內容劃分為實踐準備、拆卸、測繪準備、零件表達、實測零件、裝配表達、裝配、清理和答辯9個模塊，分別提出各模塊的具體要求，培養學生在工程實踐中解決復雜工程問題的能力，支撐課程教學目標的實現。

關鍵詞：工程教育認證;新工科;工程能力;專業綜合實踐

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1002-4107（2021）04-0076-03

國家實施的“一帶一路”“中國制造2025”“互聯網+”“新工科”等重大戰略，對高等工程教育改革和大學生工程能力培養提出了更高的要求[1]。黑龍江科技大學機械設計制造及其自動化專業的人才培養目標是：培養勤懇務實，敬業奉獻，德、智、體、美全面發展，掌握必備的自然科學基礎理論和機械設計制造及其自動化專業知識與技能，具有國際視野、創新創業精神和良好的綜合素質，工程實踐能力強，能在機械工程及相關領域從事機械產品設計制造、技術開發、工程應用、生產管理、技術服務等方面的應用型高級工程技術人才。

“專業綜合實踐”是機械設計制造及其自動化專業機械制造方向本科生必修的專業教育實踐課程之一，在大四年級第一學期開設，共計3周時間。通過對典型機械（目前以拆裝普通機床為主）的拆卸、測繪和裝配的基本理論、基本知識和基本技能的訓練與專業知識的綜合運用，使學生得到一次較為全面的機械專業綜合訓練，提高學生的工程素質和工程能力。該教學環節能夠支撐工程教育認證12項畢業要求中的問題分析、設計/開發解決方案、環境和可持續發展、個人和團隊、溝通和項目管理等6個一級指標[2]，在機械設計制造及其自動化專業機械制造方向人才培養過程中具有非常重要的地位和作用。

一、教學目標設計

“專業綜合實踐”課程通過對有代表性的機械設備拆卸，讓學生了解機械設備拆卸的基本步驟，掌握拆卸工具的使用方法、基本技能和技巧，對機械設備的工作原理、典型結構以及傳動路線知識得到進一步的鞏固和深化，了解機械零件的常用修換方法及標準。通過對典型拆卸零部件的測繪，讓學生掌握工程測繪的基本方法、測繪的技巧和數據處理能力，培養學生徒手繪圖的能力。通過工程圖的繪制，使學生掌握工程圖繪制的基本步驟，配合相關手冊和圖冊的查詢，了解國家（或行業）的技術規范，培養學生工程圖的設計能力。通過對所拆卸零部件的裝配，讓學生了解機械設備裝配的基本步驟，掌握安裝的基本技能和技巧，了解機械設備裝配精度對使用功能重要性的重大意義。通過理論與實踐相結合，使學生進一步掌握和鞏固課堂上所學的基本理論，培養學生的工程素質、系統思維能力以及團隊合作精神，為畢業后從事本專業技術工作奠定必要的理論基礎和實踐能力。為了更好地對課程達成情況進行分析，采用課程教學目標與所支撐畢業要求指標點一一對應的方式，對教學目標進行科學設計，其對應關系見表1。

二、教學內容安排與具體要求

黑龍江科技大學機械設計制造及其自動化專業機械制造方向“專業綜合實踐”課程教學內容主要包括9個模塊，其實踐流程如圖1所示。

模塊一：實踐準備

該階段用時0.5天。主要完成專業綜合實踐的相關準備工作。通過實踐準備，要求學生了解實踐目的、意義和基本要求，理解掌握安全文明生產要求和安全技術操作規程;對學生進行分組，分配并檢查拆卸和測量工具;借閱相關資料，認真閱讀專業綜合實踐指導書。

模塊二：拆卸

該階段用時4.5天。主要分析拆卸部分具體結構，確定合理的拆裝方法和拆卸工具;討論并制訂合理的拆卸工藝方案;組員間分工配合、有序拆卸;進行零件記錄、清洗和擺放。通過該階段的訓練，要求學生了解拆裝工具功能和使用方法以及拆裝注意事項;結合掛圖和圖冊，對照實物看懂拆裝部分具體結構、傳動原理以及單個零件結構特點和相互關系;了解拆卸原則和零件拆卸方法;制訂合理拆卸工藝方案并經指導教師審核通過;認真記錄并整理拆裝工藝卡片，注意安全文明生產。

模塊三：測繪準備

該階段用時0.5天。主要完成零件測繪準備工作。要求學生閱讀測繪資料以及有關標準資料，熟悉測繪工具、測量方法以及測繪注意事項，了解各種零件測繪過程和步驟。

模塊四：零件表達

該階段用時1.5天。主要完成零件結構的分析，通過討論對比，確定表達方案;繪制零件草圖，并繪制零件圖。要求學生繪制的零件草圖內容全面，清晰工整;繪制的零件圖正確、完整地表達零件結構。

模塊五：實測零件

該階段用時1天。主要完成零件尺寸特點的分析，確定零件尺寸的測繪方法;零件尺寸標注方案的設計;選擇合理的測量工具實測零件尺寸并標注。要求學生確定合理的測量方法;根據國家標準規范，設計零件尺寸的標注方案，要求完整、清晰;實測尺寸要求正確使用測繪儀器，測量準確，零件草圖尺寸標注完整，關聯尺寸協調一致。

模塊六：裝配表達

該階段用時2天。主要完成工作原理和裝配關系的分析，并繪制裝配圖（包括三維繪圖）。要求學生由示意圖和零件圖繪制裝配草圖，草圖內容全面，清晰工整;規范化裝配草圖，并繪制裝配圖，要求正確、清晰地表達工作原理、裝配關系等內容。

模塊七：裝配

該階段用時3天。根據裝配圖分析確定合理的裝配方法和拆裝工具;討論制訂合理的裝配等工藝方案;分工配合、有序裝配。要求學生了解裝配工具功能和使用方法以及裝配注意事項;制定合理裝配等工藝方案并經指導教師審核通過;認真記錄并整理拆裝等工藝卡片，注意安全文明生產。

模塊八：清理

該階段用時1.5天。清理場地、清點工具;整理實踐日記，撰寫實踐報告，整理拆裝等工藝卡片。要求學生理解、掌握設備與工具管理的基本原理和方法以及現場5S管理標準，并認真操作執行;日記和報告內容詳實、完善、規范;拆裝等工藝卡片記錄詳實、規范。

模塊九：答辯

該階段用時1.5天。考察學生的分析能力、設計能力和應用能力。要求學生分析透徹、過程完整、報告詳盡;零件及裝配圖表達正確，標注規范完整;答辯自述思路清晰，回答問題正確合理，小組成員間能進行有效合作。

其中，模塊2～7和模塊9的訓練，可以培養學生借助文獻研究，運用機械工程原理、技術和方法，認識到解決復雜機械工程問題有多種方案并分析工程問題影響的能力;模塊2、模塊4～7和模塊9的訓練，可以培養學生綜合考慮創新、安全、環境和社會因素，設計滿足特定需求的機械系統、零部件或制造工藝的能力;模塊1和模塊2的訓練，有助于學生理解可持續環境保護和可持續發展的理念和內涵;模塊2、模塊5和模塊7的訓練，有助于培養學生在相關工程活動中適應角色轉換并與團隊其他成員進行有效合作的能力;模塊8的訓練，有助于學生了解機械產品全生命周期的成本構成，理解設備與工具管理的基本原理;模塊8和模塊9的訓練，可以培養學生在多學科環境中，應用工程項目管理的原理和方法，對機械工程項目進行工程管理和經濟決策的能力。

三、課程思政融入

在專業綜合實踐過程中，教師堅持以《高等學校課程思政建設指導綱要》為引領，在鍛煉學生專業技能的同時，注重引導學生學思結合、知行統一，并以身示范、以身作則。同時，鼓勵并培養學生勇于探索的創新精神，提升學生分析問題、解決問題的實踐能力。對于拆裝工藝路線的編制，拆裝工具的選擇，零件的管理、潤滑、裝配后機床的試運行等各方面，均要求學生切實在學習、思考、理解和行動上下功夫，每天認真撰寫實習日記，對當天遇到的問題、創新解決辦法及其受到的啟發進行深入總結、深刻反思，為后續拆裝順利進行提供經驗和教訓，進而為專業綜合實踐教學目標達成提供了有力保障。

四、教學改革成效

近年來，以工程能力培養為導向的“專業綜合實踐”教學模式在黑龍江科技大學機械設計制造及其自動化專業得到了應用，取得了較為明顯的成效。通過以上教學改革，一方面，使教師的教學目標和學生的學習目的更加明確，有利于成果導向型教學的實施;另一方面，大大提高了學生的自主學習能力和綜合運用所學知識解決復雜工程問題的能力，使后續畢業設計水平和就業競爭力均得到一定提高，有助于人才培養質量的提升。

參考文獻：

[1]張安富，劉超.“中國制造2025”背景下的新工科構建[J].中國大學教學，2017，（9）.

[2]高鐵紅，張爭艷，孫立新，等.面向工程教育認證的機械專業綜合實踐教學新模式[J].高教學刊，2016，（20）.

編輯∕李夢迪

作者簡介：唐慶菊（1981—），女，山東夏津人，黑龍江科技大學機械工程學院教授，博士，研究方向：先進制造技術、紅外熱波無損檢測與評價技術。

基金項目：黑龍江省教育科學“十三五”規劃課題“面向新工科建設的機械制造系列課程教學改革研究與實踐”（GJC1318096）;教育部“新工科”研究與實踐項目“面向新工科的機械類專業工程實踐教育體系與實踐平臺構建探索研究”;黑龍江省高等教育教學改革研究一般研究項目“應用型本科高校機械工藝技術特設專業實踐教學體系的研究與實踐”（SJGY20170339）