基于一流本科專業建設的機械專業系列專業基礎課程改革與實踐

10.3969/j.issn.1671-489X.2022.05.117

摘 要 借助一流本科專業建設契機，從機械專業系列專

業基礎課程教學改革的需要出發，結合專業特色和學生創新能力培養，以機械專業系列專業基礎課程教學大綱、教學內容、教學手段為研究對象，以學生為中心，從促進學生全面發展的角度出發，對機械專業系列專業基礎課程內容進行優化，對實踐教學諸多環節進行四階段遞進式改革，并將思政元素融入系列課程中，既活躍了課堂氣氛，也落實了立德樹人根本任務，有效激發學生學習興趣和潛能，增強創新精神。通過改革，在學生創新能力培養方面取得很好的效果。

關鍵詞 一流本科專業；機械專業；專業基礎課程；實踐

教學；課程思政；CCAI

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）05-0117-03

0 引言

2015年10月，國務院印發《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》，開啟了我國高校進行世界一流大學和世界一流學科建設的征程。政府及相關部門通過“雙萬計劃”來推動一流本科專業建設和一流課程建設，具有某種必然性[1]。長江大學機械設計制造及其自動化專業于2019年獲得國家首批一流專業建設資格。為了完成一流專業建設目標任務，支撐專業建設的課程建設尤為重要，只有基石牢固了，金字塔才可能建得更高。

一流本科專業建設是推動本科人才培養模式改革的重要抓手，而系列課程教學模式和教學方法的改革則是關鍵。因此，如何結合“新工科”“雙萬計劃”等系列質量工程項目加強機械專業系列基礎課程建設，培養創新型人才[2]，具有較高的研究創新價值和實踐意義。

1 構建新的教學大綱和課程建設方案

機械專業系列專業基礎課程，主要是C語言程序設計、畫法幾何與工程制圖、機械原理與機械設計這四門最能直接培養學生工程實踐能力的課程，它們有著很強的工程實踐性。同時，四門課對應的實踐環節作為機械系統概念設計中一個不可或缺的環節，已成為機械工程（創新）設計中的重要組成部分。

課程建設是個不斷更新、循序漸進的過程。它不是一個短期工程項目，而是需要教學一線的教師在實踐中不斷總結經驗、完善建設。在一流本科專業建設新背景下，傳統的教學要求已經不能滿足“新工科”的要求，因此，構建新的教學大綱和課程建設方案勢在必行。教學大綱和課程建設方案的制定尤為重要，能夠保證課程建設有條不紊地進行，同時為課程建設的實施提供依據。

2 “三結合”模式理論教學改革與實踐

筆者采用云計算輔助教學（Cloud Computing Assisted Instructions，簡稱CCAI[3]）平臺云班課進行教學，利用云計算提供的服務，構建個性化教學的信息化教學環境，輔助教師的教學和學生的自主學習，提高教學質量。云班課能滿足教師目前的迫切需求，能使學生自主學，提供隨時評價和反饋信息。另外，平臺上諸多的課堂表現功能可激勵學生學習。

同時結合一流本科專業建設進行課程改革，充分體現實用性與發展性相統一的原則。針對C語言程序設計、畫法幾何與工程制圖兩門學科基礎課程和機械原理與機械設計這兩門專業基礎核心課程及它們對應的課程設計實踐環節，在教學方法、教學內容和教學過程管理上進行“三結合”模式理論教學改革，如圖1所示。

2.1 基于CCAI云班課平臺進行理論教學

在課程組教師的不懈努力下，目前已經將機械設計專業的畫法幾何與工程制圖、機械原理與機械設計這三門最能直接培養學生工程實踐能力的課程建設成為學校精品課程，特別是畫法幾何與工程制圖目前還是省級精品課程；對于機械原理課程，學校有漢語與雙語兩種教學模式，可以滿足不同學生的需求。經過幾年的教學實踐，教師發現學生對精品課程這一網絡平臺的教學資源利用率不高，沒有真正突出其輔助教學作用，達不到應有的輔助教學效果。究其原因，是教師無法監管和控制這些網絡資源的利用率。因此，教師可以基于CCAI云班課平臺進行理論教學，提供學習反饋與評價，激發學生學習積極性，監管學生對平臺資源的學習利用，加強學生自主學習，不斷增強網絡平臺輔助教學的效果。

2.2 結合CCAI平臺，精選教學內容

鑒于目前教學學時進一步縮減的實際情況，利用CCAI云教材平臺為課程教學提供相應的云教材，可以幫助學生在線學習。針對多數教材教學內容龐雜，章節彼此呼應不夠等缺點，擬定新的教學內容順序，對教材中陳舊的和喪失實用性的內容予以剔除，將以往的一些選學內容，根據實際社會人才需要升格為必講內容。同時注重機械設計專業系列專業基礎課程的知識銜接與知識拓展。

2.3 教學過程管理改革

教學過程管理改革以機械設計制造及其自動化專業畢業要求的分解指標與課程關聯矩陣為導向，以課程教學大綱為基礎。教學過程和考核環節嚴格按關聯矩陣中的指標分解值來執行，考核環節逐步過渡到多權重系數控制的多目標過程考核，盡量杜絕一張試卷決定學生合格與否的考核方式。并且多權重系數控制的多目標過程考核的權重系數體現在教學課后作業、教學期間大作業、單元測試、線上學習測試和期末考試多個考核環節，為學生最后的綜合成績評定提供足夠的依據，也為學生創新能力和動手能力的培養奠定堅實的基礎。

3 實踐教學環節四階段遞進式教學改革與

實踐

機械專業系列專業基礎課程實踐教學環節是指隨課堂教學而開展的實踐教學活動，目的是加深學生對課程內容的理解，使其掌握和應用所學知識并在實踐中激發創新意識，培養學生的工程意識和團隊協作能力。課程組通過將機械專業系列專業基礎課程實踐教學環節即課程實踐、課程設計、實驗教學等三個部分有機結合[4]，同時考慮課程之間知識的銜接性，提出四階段遞進式實踐教學改革具體實施舉措：

第一階段為畫法幾何與工程制圖測繪實習認知實踐階段；

第二階段為C語言程序設計軟件實踐階段；

第三階段為機械原理課程設計傳動方案選擇和運動分析綜合實踐階段；

第四階段為機械設計課程設計傳動裝置的結構與尺寸實踐階段。

四個階段實踐環節無論從專業知識應用還是實踐任務深度、難度，都是逐步遞進的，具體流程如圖2所示。本著“循序漸進、兼顧特色、全面提高”的原則，進一步提出在課程實踐、課程設計、實驗教學等環節更好地實施教學改革，并制定合理的實踐教學改革實施方案。本文在實施對象、實施步驟和實施方案上進行研究分析。

首先在實施對象上，做到“全員參與，突出個體”；其次在實施步驟和實施方案上，分四階段實施，不斷鞏固教學改革成果。

在大學一年級的計算機制圖實習環節，結合零件測繪實踐，鼓勵學生學習一些能培養工程實踐能力的Pro/E等系列相關軟件；

二年級上學期C語言程序設計課程階段熟悉基礎的C語言編程軟件，掌握編程技巧；

二年級下學期機械原理課程設計階段進行產品方案設計，重在論證及構思產品的可行性方案；

三年級機械設計課程設計階段進行基于強度理論的產品結構及尺寸設計，再利用畫法幾何與工程制圖課程理論知識進行圖紙繪制工作；

最后借助學生第一階段自學的造型軟件完成產品三維模型設計工作。

課程實踐整套工作下來，時間上橫跨兩個學期，大約一年時間，CCAI平臺可以記錄整個教學過程數據，保留每位學生的階段成果，方便學生和教師保持整個教學環節的連貫性。另外，在學生大四階段，根據國家及湖北省大學生機械設計創新大賽指定的選題范圍，對每個創新興趣小組提出任務，強調用工程軟件進行三維設計和強度校核，完善和優化小組設計，完成包括工程圖在內的詳細機械設計，并依托學校的創新實踐基地制造出實物，參加大賽。這部分學生由于制作出自己的創新實物甚至獲獎，會給所有學生帶來強烈的示范作用，推動更多學生積極參與實踐教學改革和進行創新實踐活動，形成良性循環。

4 課程思政與系列改革有機融合

近年來，各高校熱烈響應黨中央號召，按照教育部有關要求，積極開展課程思政改革。機械專業系列課程教師結合各課程的特點，深挖各課程知識點背后的思政元素，抓住課堂教學主渠道，一方面把課程思政融入課堂教學，另一方面綜合運用理論教學與實踐教學的改革成效，并將兩者有機結合起來。目前，機械專業系列專業基礎課程中的畫法幾何與工程制圖和機械設計兩門課程已經獲批學校立項的課程思政建設課程。

5 結束語

課程組借助云計算輔助教學，優化教學內容，將機械專業四門專業基礎課程的教學內容有機結合起來，使得四門課程內容相互滲透、相互促進，優化教學內容，強調理論聯系實際，重點培養學生解決工程實際問題的能力。實踐教學改革方面，通過將課程實踐、課程設計、實驗教學等三個實踐教學環節有效串聯，分四個階段實施實踐教學改革，培養學生工程素質并進一步提高其綜合能力；結合一流本科專業建設，推行導師制，構建學生自主實踐的教學模式，深化實踐教學內容改革，增強教學效果，培養學生的工程實踐能力。正是由于多門課程實踐環節訓練的不斷線，從而促進了學生創新能力的不斷提高。同時，課程組結合系列教學改革與實踐，推進課程思政建設，認真貫徹落實立德樹人根本任務。

參考文獻

[1] 王建華.關于一流本科專業建設的思考：兼評“雙

萬計劃”[J].重慶高教研究，2019，7（4）：122-128.

[2] 周傳喜，管鋒，劉少胡.工科大學生創新實踐指導

新模式研究[J].中國教育技術裝備，2019（5）：125-

126.

[3] 喬沛昕.云計算平臺支持下的混合式學習研究[J].

西部素質教育，2017（24）：134-136.

[4] 管鋒，周傳喜.機械原理課程實踐性環節的教學改

革與實踐[J].長江大學學報（社會科學版），2011，

34（4）：121-122.

*項目來源：教育部第二批新工科研究與實踐項目“石油石化裝備智能制造產業學院建設探索與實踐”（項目編號：E-ZNZZ20201215）；2020年湖北省高等學校省級教學研究項目“基于‘一流本科專業’建設的機械類系列專業基礎課程改革的研究與實踐”（項目編號：2020427）；2021產學合作協同育人項目“基于‘云平臺’的機械類專業基礎課程教學改革與實踐”（項目編號：202101354011）；長江大學2021課程思政示范建設項目。

作者：周傳喜，長江大學機械工程學院，副教授，主要從事機械設計及理論教學與研究工作；管鋒，長江大學機械工程學院，教授，工學博士，主要從事石油機械教學與研究工作（434023）。