面向新工科建設的“機械制造技術”課程改革探析＊

向召偉，殷 勤，張明德，舒銳志，汪靜姝

（重慶理工大學機械工程學院，重慶 400054）

為了適應科技發展和產業變革，國家積極推進“新工科”建設，提升高等教育人才培養的社會適應能力[1-3]。課堂教學是新工科建設的重要一環，然而傳統的教學模式已經無法滿足當前科技與產業發展的現實需求，為了提升人才培養的時代適應性，有必要對傳統教學體系進行改革[4-6]。

“機械制造技術”是機械設計制造及其自動化專業的核心課程，在專業培養體系中具有重要地位。通過該課程的學習，使學生了解和掌握機械制造技術的有關基本知識、基本理論、基本工藝編制方法，培養學生綜合運用“機械制造技術”的基本知識、基本理論、基本工藝方法解決生產實際中的有關工藝問題的能力，從而達到提高產品質量，提高勞動生產力，降低生產成本的目的。隨著時代進步，制造技術不斷推陳出新，如智能制造、增材制造、綠色制造、工業機器人、人工智能等技術廣泛應用于制造業中；同時網絡資源等日趨豐富，為課程教學提供了豐富的素材。該課程也應緊跟科技發展步伐，對課程教學內容、教學模式、教學環節及考核方式等進行改革創新，以適應社會發展需求[7-8]。

1 課程特點及存在的問題

“機械制造技術”是機械設計制造及其自動化專業一門綜合性極強的專業核心課程。該課程要求學生掌握金屬切削原理及機床夾具原理的基本知識、零件機械加工工藝規程制訂的基本理論及方法、零件機械加工質量分析與控制的基本理論、機器裝配工藝的基礎知識等；能夠綜合應用機械制造技術基本知識、基本理論以及相關資料（如手冊、圖冊、技術標準、規范等），對中等復雜程度零件進行機械加工工藝規程編制；能夠綜合應用機械加工質量的基本知識、基本理論，針對機械加工中出現的質量、生產率及成本等復雜加工工藝問題進行分析、計算，并提出改進措施；能夠應用機器裝配的基礎知識，提出保證機器裝配精度的方法，并進行機器裝配工藝規程編制；能夠使用技術語言，就機械加工領域復雜工程問題與業界同行進行有效溝通和交流；能夠進行機械加工及裝配等工程文件的編纂，并進行說明與闡釋。學好該課程要求學生掌握并能綜合運用“機械制圖”“材料力學”“機械原理”“機械工程材料”“機械精度設計”等課程的相關知識，課程內容繁雜，具有一定難度。

隨著科技發展，新興先進制造技術不斷出現，零件加工制造方法也面臨新的選擇和挑戰。然而，傳統課程內容與時代脫節，缺乏智能制造、工業機器人、增材制造等新興制造技術相關知識，難以激發學生的學習熱情。傳統教學模式以填鴨式教學為主、教學模式單一，且重在理論知識的講解，學生參與度低、課程目標達成度往往較差。同時，傳統教學過程采用的是單個知識逐一講解的方式，學生學到的知識為零碎的知識點。然而，機械制造過程是一個復雜的工程問題，比如零件的加工工藝規程制定需要考慮零件的批量、加工精度要求、工藝裝備的加工能力等因素，現有教學內容缺乏對加工制造過程進行綜合分析的內容，培養的學生往往缺乏綜合運用相關知識解決復雜工程問題的能力。此外，現有課程內容缺乏對學生團隊合作、科技溝通等方面的培養。

如果能以新工科建設為契機，與時俱進更新教學內容，合理利用多種新興教學資源，設置更為科學的教學環節，將有利于提升人才培養質量及其社會適應性。因此，本文將針對“機械制造技術”課程特點，面向科技發展和社會需求，在教學內容、教學模式、教學環節設計等方面進行改革探析。

2 改革與實踐措施

2.1 教學內容改革

近年來，制造業快速發展，人工智能、數字孿生、增材制造等新的技術應運而生，并在工業領域廣泛應用。相關技術為機械制造帶來了全新的契機，但同時也帶來了一些挑戰。因此需要更新課程內容，適當講授增材制造等新興技術，并借此培養學生的創新能力。例如，針對增材制造技術，介紹其基本原理和優缺點，講解其對零件設計、加工、制造等帶來的機遇和挑戰，進一步引導學生利用增材制造進行工程創新設計等。

授課教師應及時閱讀與課程內容相關的最新文獻資料，結合自己的學術研究成果等，適當拓展教學內容。此外，相關課程授課老師應積極參加行業前沿會議、工業展等活動，主動了解機械制造領域最新動態，豐富講課素材和內容，提升課程內容的時代性和實用性。

2.2 教學模式與手段改革

改變原有的填鴨式教學方法，以問題導向引導學生積極思考，形成以教師為主導、學生為主體的教學模式，提高學生分析問題、解決問題的能力。充分運用多媒體功能，利用短視頻、動畫展現結構原理等，直觀、形象地描述知識，提高課堂教學效率。同時可以利用課間播放與教學內容相關的加工實景錄像等，增進學生的產業參與感，提升學生的學習熱情。

傳統教學以基于PPT 的內容講解為主，講課難易及進度很難滿足所有學生的需求?？梢猿浞掷媚秸n平臺、超星爾雅等進行輔助教學，讓課堂知識講授有的放矢。鼓勵學生關注相關精品網絡課程，利用相關資源進行課前預習，提高課堂學習效果。對于部分難點知識及上課掌握不好的知識，鼓勵學生利用相關資源進行有針對性的復習，有效促成課程目標達成。同時可以利用相關平臺的題庫等，對學生知識的掌握情況進行及時考察，根據考察結果利用下一節課上課時段進行有針對性的復習和案例講解等，切實保證學生達成教學目標。

2.3 教學環節改革

通過合理安排先修課程及其內容，增強學生對制造業基礎知識及前沿動態的認識。如在“機械工程學科導論”“智能制造技術概論”等先修課程中安排數字化工廠等教學內容，在“工程訓練”等教學實踐環節安排學生參觀學生創新創業實驗室、數字孿生系統等學校建設的教學科研基地，增進學生對人工智能、數字孿生、增材制造等先進技術的了解。課程教學環節綜合采用課堂講授、課堂練習、課程項目設計、課外作業等教學手段。其中課堂講授主要針對重點基本知識、基本理論及應用基本知識、基本理論對實際工藝問題進行分析的方法進行講解。課堂練習以學生為主導，引導學生對某些問題進行分析。課程項目設計給出若干典型零件，讓學生分組進行討論分析，并完成工藝規程的編制。課外作業是對一些重要內容進行課外練習消化。

在課程后期將學生分成若干小組，每組3～5 人，每組分配不同的軸類零件圖及箱體零件圖。通過課程學習，小組內部討論對相應零件進行工藝分析，編制工藝技術文件。在課程最后，要求各小組就零件工藝編制過程及最終結果進行課堂答辯。教師對每組的完成情況進行點評，并根據完成質量和小組成員貢獻等綜合給出相應成績。通過該環節以期提升學生的參與積極性，增加學生對講授知識的理解，提升學生分析、解決復雜工程問題的能力，并培養學生的溝通能力和團隊合作精神。

2.4 改進課程考核體系

“機械制造技術”課程內容繁雜、綜合性強，學生學習過程中往往存在一定的難度。課程考核要綜合考慮學生的理論知識掌握情況、綜合運用各方面知識解決復雜問題的能力及團隊合作與溝通能力等，因此需要綜合運用課程表現、小作業、課程項目設計、期末考試等環節對學生進行考評，以期能準確評估學生的課程目標達成情況。同時，合理設計小作業等環節，通過小作業完成情況，定量分析學生個體對有關知識點的掌握情況及對應課程目標達成狀況，對知識點掌握不好的同學進行針對性輔導，使其在后續考核環節中能夠達到課程要求，最終達成相應的教學目標，切實保證人才培養質量。

3 結論

“機械制造技術”是機械設計制造及其自動化的專業核心課程，具有知識分布廣、難度大、實踐性強的特點。在新工科建設背景下，對課程教學內容、教學模式與手段、教學環節、考核體系等進行了改革和實踐。新的教學體系更加尊重學生對知識的認知規律，有利于更好的理解、運用相關知識。新的教學模式與手段下可以提升學生的學習積極性，及時掌握學生的學習狀況，切實保證教學目標達成。同時，通過課程項目設計可以有效增進學生對講授知識的理解，鍛煉學生分析問題、解決問題的能力，并培養學生的溝通能力和團隊合作精神。