以工程能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的“專業(yè)綜合實(shí)踐”課程教學(xué)改革

唐慶菊 陳少云 于鳳云

摘 ? ?要：為對(duì)接工程教育認(rèn)證和新工科建設(shè)對(duì)學(xué)生工程能力培養(yǎng)要求，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)機(jī)械制造方向“專業(yè)綜合實(shí)踐”課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和具體要求進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，對(duì)其形成有效支撐;教學(xué)內(nèi)容劃分為實(shí)踐準(zhǔn)備、拆卸、測(cè)繪準(zhǔn)備、零件表達(dá)、實(shí)測(cè)零件、裝配表達(dá)、裝配、清理和答辯9個(gè)模塊，分別提出各模塊的具體要求，培養(yǎng)學(xué)生在工程實(shí)踐中解決復(fù)雜工程問題的能力，支撐課程教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證;新工科;工程能力;專業(yè)綜合實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1002-4107（2021）04-0076-03

國(guó)家實(shí)施的“一帶一路”“中國(guó)制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“新工科”等重大戰(zhàn)略，對(duì)高等工程教育改革和大學(xué)生工程能力培養(yǎng)提出了更高的要求[1]。黑龍江科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)勤懇務(wù)實(shí)，敬業(yè)奉獻(xiàn)，德、智、體、美全面發(fā)展，掌握必備的自然科學(xué)基礎(chǔ)理論和機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)與技能，具有國(guó)際視野、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神和良好的綜合素質(zhì)，工程實(shí)踐能力強(qiáng)，能在機(jī)械工程及相關(guān)領(lǐng)域從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造、技術(shù)開發(fā)、工程應(yīng)用、生產(chǎn)管理、技術(shù)服務(wù)等方面的應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才。

“專業(yè)綜合實(shí)踐”是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)機(jī)械制造方向本科生必修的專業(yè)教育實(shí)踐課程之一，在大四年級(jí)第一學(xué)期開設(shè)，共計(jì)3周時(shí)間。通過(guò)對(duì)典型機(jī)械（目前以拆裝普通機(jī)床為主）的拆卸、測(cè)繪和裝配的基本理論、基本知識(shí)和基本技能的訓(xùn)練與專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用，使學(xué)生得到一次較為全面的機(jī)械專業(yè)綜合訓(xùn)練，提高學(xué)生的工程素質(zhì)和工程能力。該教學(xué)環(huán)節(jié)能夠支撐工程教育認(rèn)證12項(xiàng)畢業(yè)要求中的問題分析、設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、個(gè)人和團(tuán)隊(duì)、溝通和項(xiàng)目管理等6個(gè)一級(jí)指標(biāo)[2]，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)機(jī)械制造方向人才培養(yǎng)過(guò)程中具有非常重要的地位和作用。

一、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

“專業(yè)綜合實(shí)踐”課程通過(guò)對(duì)有代表性的機(jī)械設(shè)備拆卸，讓學(xué)生了解機(jī)械設(shè)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(duì)機(jī)械設(shè)備的工作原理、典型結(jié)構(gòu)以及傳動(dòng)路線知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固和深化，了解機(jī)械零件的常用修換方法及標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)典型拆卸零部件的測(cè)繪，讓學(xué)生掌握工程測(cè)繪的基本方法、測(cè)繪的技巧和數(shù)據(jù)處理能力，培養(yǎng)學(xué)生徒手繪圖的能力。通過(guò)工程圖的繪制，使學(xué)生掌握工程圖繪制的基本步驟，配合相關(guān)手冊(cè)和圖冊(cè)的查詢，了解國(guó)家（或行業(yè)）的技術(shù)規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生工程圖的設(shè)計(jì)能力。通過(guò)對(duì)所拆卸零部件的裝配，讓學(xué)生了解機(jī)械設(shè)備裝配的基本步驟，掌握安裝的基本技能和技巧，了解機(jī)械設(shè)備裝配精度對(duì)使用功能重要性的重大意義。通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生進(jìn)一步掌握和鞏固課堂上所學(xué)的基本理論，培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、系統(tǒng)思維能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神，為畢業(yè)后從事本專業(yè)技術(shù)工作奠定必要的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力。為了更好地對(duì)課程達(dá)成情況進(jìn)行分析，采用課程教學(xué)目標(biāo)與所支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)的方式，對(duì)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，其對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。

二、教學(xué)內(nèi)容安排與具體要求

黑龍江科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)機(jī)械制造方向“專業(yè)綜合實(shí)踐”課程教學(xué)內(nèi)容主要包括9個(gè)模塊，其實(shí)踐流程如圖1所示。

模塊一：實(shí)踐準(zhǔn)備

該階段用時(shí)0.5天。主要完成專業(yè)綜合實(shí)踐的相關(guān)準(zhǔn)備工作。通過(guò)實(shí)踐準(zhǔn)備，要求學(xué)生了解實(shí)踐目的、意義和基本要求，理解掌握安全文明生產(chǎn)要求和安全技術(shù)操作規(guī)程;對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，分配并檢查拆卸和測(cè)量工具;借閱相關(guān)資料，認(rèn)真閱讀專業(yè)綜合實(shí)踐指導(dǎo)書。

模塊二：拆卸

該階段用時(shí)4.5天。主要分析拆卸部分具體結(jié)構(gòu)，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(jìn)行零件記錄、清洗和擺放。通過(guò)該階段的訓(xùn)練，要求學(xué)生了解拆裝工具功能和使用方法以及拆裝注意事項(xiàng);結(jié)合掛圖和圖冊(cè)，對(duì)照實(shí)物看懂拆裝部分具體結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)原理以及單個(gè)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相互關(guān)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(jīng)指導(dǎo)教師審核通過(guò);認(rèn)真記錄并整理拆裝工藝卡片，注意安全文明生產(chǎn)。

模塊三：測(cè)繪準(zhǔn)備

該階段用時(shí)0.5天。主要完成零件測(cè)繪準(zhǔn)備工作。要求學(xué)生閱讀測(cè)繪資料以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)資料，熟悉測(cè)繪工具、測(cè)量方法以及測(cè)繪注意事項(xiàng)，了解各種零件測(cè)繪過(guò)程和步驟。

模塊四：零件表達(dá)

該階段用時(shí)1.5天。主要完成零件結(jié)構(gòu)的分析，通過(guò)討論對(duì)比，確定表達(dá)方案;繪制零件草圖，并繪制零件圖。要求學(xué)生繪制的零件草圖內(nèi)容全面，清晰工整;繪制的零件圖正確、完整地表達(dá)零件結(jié)構(gòu)。

模塊五：實(shí)測(cè)零件

該階段用時(shí)1天。主要完成零件尺寸特點(diǎn)的分析，確定零件尺寸的測(cè)繪方法;零件尺寸標(biāo)注方案的設(shè)計(jì);選擇合理的測(cè)量工具實(shí)測(cè)零件尺寸并標(biāo)注。要求學(xué)生確定合理的測(cè)量方法;根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，設(shè)計(jì)零件尺寸的標(biāo)注方案，要求完整、清晰;實(shí)測(cè)尺寸要求正確使用測(cè)繪儀器，測(cè)量準(zhǔn)確，零件草圖尺寸標(biāo)注完整，關(guān)聯(lián)尺寸協(xié)調(diào)一致。

模塊六：裝配表達(dá)

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

模塊七：裝配

該階段用時(shí)3天。根據(jù)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(xué)生了解裝配工具功能和使用方法以及裝配注意事項(xiàng);制定合理裝配等工藝方案并經(jīng)指導(dǎo)教師審核通過(guò);認(rèn)真記錄并整理拆裝等工藝卡片，注意安全文明生產(chǎn)。

模塊八：清理

該階段用時(shí)1.5天。清理場(chǎng)地、清點(diǎn)工具;整理實(shí)踐日記，撰寫實(shí)踐報(bào)告，整理拆裝等工藝卡片。要求學(xué)生理解、掌握設(shè)備與工具管理的基本原理和方法以及現(xiàn)場(chǎng)5S管理標(biāo)準(zhǔn)，并認(rèn)真操作執(zhí)行;日記和報(bào)告內(nèi)容詳實(shí)、完善、規(guī)范;拆裝等工藝卡片記錄詳實(shí)、規(guī)范。

模塊九：答辯

該階段用時(shí)1.5天。考察學(xué)生的分析能力、設(shè)計(jì)能力和應(yīng)用能力。要求學(xué)生分析透徹、過(guò)程完整、報(bào)告詳盡;零件及裝配圖表達(dá)正確，標(biāo)注規(guī)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(jìn)行有效合作。

其中，模塊2～7和模塊9的訓(xùn)練，可以培養(yǎng)學(xué)生借助文獻(xiàn)研究，運(yùn)用機(jī)械工程原理、技術(shù)和方法，認(rèn)識(shí)到解決復(fù)雜機(jī)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(xùn)練，可以培養(yǎng)學(xué)生綜合考慮創(chuàng)新、安全、環(huán)境和社會(huì)因素，設(shè)計(jì)滿足特定需求的機(jī)械系統(tǒng)、零部件或制造工藝的能力;模塊1和模塊2的訓(xùn)練，有助于學(xué)生理解可持續(xù)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的理念和內(nèi)涵;模塊2、模塊5和模塊7的訓(xùn)練，有助于培養(yǎng)學(xué)生在相關(guān)工程活動(dòng)中適應(yīng)角色轉(zhuǎn)換并與團(tuán)隊(duì)其他成員進(jìn)行有效合作的能力;模塊8的訓(xùn)練，有助于學(xué)生了解機(jī)械產(chǎn)品全生命周期的成本構(gòu)成，理解設(shè)備與工具管理的基本原理;模塊8和模塊9的訓(xùn)練，可以培養(yǎng)學(xué)生在多學(xué)科環(huán)境中，應(yīng)用工程項(xiàng)目管理的原理和方法，對(duì)機(jī)械工程項(xiàng)目進(jìn)行工程管理和經(jīng)濟(jì)決策的能力。

三、課程思政融入

在專業(yè)綜合實(shí)踐過(guò)程中，教師堅(jiān)持以《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》為引領(lǐng)，在鍛煉學(xué)生專業(yè)技能的同時(shí)，注重引導(dǎo)學(xué)生學(xué)思結(jié)合、知行統(tǒng)一，并以身示范、以身作則。同時(shí)，鼓勵(lì)并培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神，提升學(xué)生分析問題、解決問題的實(shí)踐能力。對(duì)于拆裝工藝路線的編制，拆裝工具的選擇，零件的管理、潤(rùn)滑、裝配后機(jī)床的試運(yùn)行等各方面，均要求學(xué)生切實(shí)在學(xué)習(xí)、思考、理解和行動(dòng)上下功夫，每天認(rèn)真撰寫實(shí)習(xí)日記，對(duì)當(dāng)天遇到的問題、創(chuàng)新解決辦法及其受到的啟發(fā)進(jìn)行深入總結(jié)、深刻反思，為后續(xù)拆裝順利進(jìn)行提供經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，進(jìn)而為專業(yè)綜合實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)達(dá)成提供了有力保障。

四、教學(xué)改革成效

近年來(lái)，以工程能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的“專業(yè)綜合實(shí)踐”教學(xué)模式在黑龍江科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)得到了應(yīng)用，取得了較為明顯的成效。通過(guò)以上教學(xué)改革，一方面，使教師的教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的學(xué)習(xí)目的更加明確，有利于成果導(dǎo)向型教學(xué)的實(shí)施;另一方面，大大提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜工程問題的能力，使后續(xù)畢業(yè)設(shè)計(jì)水平和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力均得到一定提高，有助于人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]張安富，劉超.“中國(guó)制造2025”背景下的新工科構(gòu)建[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2017，（9）.

[2]高鐵紅，張爭(zhēng)艷，孫立新，等.面向工程教育認(rèn)證的機(jī)械專業(yè)綜合實(shí)踐教學(xué)新模式[J].高教學(xué)刊，2016，（20）.

編輯∕李夢(mèng)迪

作者簡(jiǎn)介：唐慶菊（1981—），女，山東夏津人，黑龍江科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授，博士，研究方向：先進(jìn)制造技術(shù)、紅外熱波無(wú)損檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)。

基金項(xiàng)目：黑龍江省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“面向新工科建設(shè)的機(jī)械制造系列課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐”（GJC1318096）;教育部“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目“面向新工科的機(jī)械類專業(yè)工程實(shí)踐教育體系與實(shí)踐平臺(tái)構(gòu)建探索研究”;黑龍江省高等教育教學(xué)改革研究一般研究項(xiàng)目“應(yīng)用型本科高校機(jī)械工藝技術(shù)特設(shè)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的研究與實(shí)踐”（SJGY20170339）