新工科背景下獨立學院機械類核心課程“四維一體”新范式
——以河北農業大學現代科技學院為例

河北農業大學機電工程學院 張秀花 楊淑華 李敬 劉尚坤 徐鵬云 張藝

1 新工科背景下獨立學院機械類核心課程體系改革的意義

“新工科”是我國工程教育對國家重大戰略的積極響應，主要解決國家和產業的重大戰略與科學技術發展的重大需求問題，培養和造就一大批復合型、創新型的工程技術人才[1]。目前各高校都在緊跟工程教育環境的變化，更新知識體系，同時必須在品德、能力、創新與實踐環節予以加強，才能夠培養出時代需求的高水平高素質的人才[2-3]。因此，構建機械類核心課程新范式，是實現德、能、智、素全面發展人才的有效途徑。

課程體系的構建是大學教學改革的重要內容，關系到高校教育教學質量和人才培養方案的質量；其中核心課程體系是實現專業人才培養目標的關鍵，在人才培養和學生知識結構中處于重要地位。河北農業大學現代科技學院機械類專業包括機械設計制造及自動化、車輛工程、農業機械化及自動化、機械電子工程等，生源入校分數跨度大、基礎知識差，但是具備自我中心意識高與活動參與意識高等優秀特征，探索在新工科背景下獨立學院高素質復合型“新工科”人才，構建機械類核心課程新范式，具有十分重要的意義。

2 機械類核心課程“四維一體”新范式內涵與課程體系設計

機械類核心課程包括機械設計課程模塊、機械制造課程模塊、機械自動化課程模塊，包括機械原理、機械設計、機械制造基礎、機械工程材料、機械控制工程等課程，這些核心課程貫穿4年大學教育，在培養學生素質與能力方面舉足輕重。在新工科背景下，以機械類專業核心課程群為“一個主體”，通過“四個維度”的抓手，構建核心課程新范式，培養服務于現代農業裝備轉型升級的德、能、智、素創新人才。通過課程思政元素和案例、多種教學方法與手段、多元的實踐教育體系實現立德樹人，培養專業技能、啟發創新思維，訓練實踐能力，具體的課程體系設計如圖1所示。

圖1 機械類核心課程“四維一體”新范式的框架結構

第一維：思政育人立德

強化課堂價值觀引領，教書與育人并舉。根據專業和獨立學院生源特點，深入挖掘思政育人案例，探索機械類專業教育與思政教育相結合的教學方法，在專業知識與思政主流意識之間架起互動橋梁，潤物無聲，同心同向，形成合力，協同育人，立德樹人。

第二維：課程規范育能

針對獨立學院的生源特點，研究學生學習的內在動力與學習規律，修訂適于獨立學院機械類專業的核心課程規范。具體到課程的教學目標、重點難點、教學手段到章節內容、案例設計等各個環節，細致規劃，夯實學生的專業核心知識，培養機械類專業技能。

第三維:探索參與啟智

以強化素質教育、工程設計能力與工程創新能力為核心，改革教學方法與手段，采用基于問題的學習、基于案例的學習、雙創案例的學習等多種研究性學習方法，以學生為中心，推動參與式教學，啟迪學生發散-創新-歸納思維，培養創新能力。

第四維:創新實訓提素

構建專業實踐與雙創實踐深度融合的多元實踐教育體系。整合校內外實踐教學平臺，科學實施認識實習、專業實習、工程訓練、課程設計、畢業設計、實習5個有梯度、分層次、階段性實施的一體化實踐項目教學體系。專業技能競賽與科研訓練雙輪驅動，實現教育、訓練、實踐三級遞進。

3 機械類核心課程“四維一體”新范式實施方案

3.1 設計課程思政案例，實現立德樹人

在新時代背景下，在專業理論課程中融入思政教育元素，將立德樹人貫穿于教育教學全過程，實現全程育人，全方位育人[4]。課題組以新工科背景下課程思政理念為指導，針對核心課程的特點，挖掘思政元素，設計思政案例，培養德、能、智、素創新人才。例如在《機械原理》課程中，設計了案例“蔣亦元院士：逆境不餒、守之彌堅”，講述曲柄滑塊機構的時候，舉曲柄滑塊機構應用的例子——谷物聯合收割機的割刀機構，引入蔣亦元院士先脫后割的大膽創新做法和三十三年如一日的堅守初心、逆境不餒的事跡。通過蔣亦元院士研制割前脫粒水稻聯合收獲機的事跡，講述他始終不忘致力于實現我國農業機械化的初心，三十三年如一日堅守和努力，終于研制出四代樣機。教育學生學習他敢于質疑，勇于創新的意識，學習他逆境不餒、守之彌堅的頑強意志和求真務實、堅韌不拔的科學態度。

3.2 制定課程規范，培養專業知識技能

大學生掌握專業知識技能是基礎，根據獨立學院的學生特點，制定專業核心課程規范。具體到課程，對每一章節的知識點、培養的能力，以及學時和要求作了具體規劃。具體到每一章，確定每一章的目的和要求、重點難點、及掌握的基本知識、基本理論和基本能力，具體的教學內容與學時分配，教學方法與教學手段，夯實學生的專業核心知識，培養機械類專業技能。

3.3 采用多種教學方法，激發創新思維

教學方法是教師和學生在教學過程中，為達到教學目的，完成教學任務所采取的方式和手段的總和，好的教學方法可以調動學生的積極性和充分發揮教師的主導作用，課堂上靈活運用多種教學法，以強化素質教育、工程設計能力與工程創新能力為核心，采用基于問題的學習、基于案例的學習、雙創案例的學習等多種研究性學習方法，以學生為中心，推動參與式教學，啟迪學生發散-創新-歸納思維，培養創新能力[5-6]。例如，講述自由度的概念及其計算：首先引入三桿、四桿和五桿的實例，先請同學們自己分析，后通過動畫詳細講述三個構件鉸接在一起根本不能運動，四個構件鉸接在一起具有確定的運動，五個構件鉸接在一起能運動但是運動不確定。此時可以采用提問法詢問同學原因是什么。大多數的回答是桿件的數量不一樣。這時再放一個尖頂推桿盤形凸輪機構的動畫，它也是三個構件卻能夠運動而且還是確定的運動。所以再請同學仔細觀察并采用提問法提問學生，很自然地就提出來：機構具有確定運動的條件與構件數量有關，還與各個構件之間的連接方式有關。學生自始至終帶著興趣聽課，效果很好。這個過程綜合了設疑法、實例法、啟發式、提問式、討論等多種教學方法。

3.4 積極參與專業實踐和雙創比賽，提升創新實踐能力

目前的雙創比賽較多，學生的積極性也較高，積極參與可以提高學生的創新能力、實踐能力、綜合能力。例如，工程訓練比賽，無碳小車項目，既要考慮方案，又要制作。方案中既要有勢能轉換成機械能的裝置、行走裝置，還得有轉彎機構，行走與轉彎相互配合。對學生的設計能力、制作能力、動手調試和綜合創新能力都要訓練。例如，智能農業裝備比賽，也是需要實物運轉的比賽，一般是既有機械設計、電子控制的設計、制造和加工裝配、現場調試試驗等多種綜合能力。

4 結語

本文以河北農業大學現代科技學院為例，基于新工科大背景下的人才培養要求，通過分析獨立學院的學生特點和機械類核心課程的特點，構建了河北農業大學現代科技學院機械類專業核心課程“四維一體”新范式，制定了實施方案，探索“品德－能力－知識－素質”協同育人新模式。論文研究內容將給機械類核心課程適應新工科發展教學改革提供借鑒與參考。