應用型本科院校《機械設計》課程思政教育教學改革探索*

馬新波 解芳 楊樣 馮慶東 桂玉濤

（南陽理工學院智能制造學院）

一、引言

《機械設計》課程是機械設計制造及其自動化專業的專業平臺必修課，也是工程教育認證要求的核心課程。本課程的教學與教研始終貫徹德育與知識并行的理念，堅持立德樹人，立足課程思政建設[1]。該課程可通過課堂教學、實驗教學和線上學習等環節，學習機械設計概論、傳動裝置的總體設計、帶傳動設計、鏈傳動設計、齒輪傳動設計、軸及軸系零部件設計、螺紋連接與螺旋傳動等內容，掌握通用機械零部件的設計原理、方法和機械設計的一般規律，具有分析、設計機械傳動裝置和簡單機械的能力[2,3]。在課程思政建設過程中，以應用型本科高校為例，《機械設計》的育人目標定位如下，能夠正確認識機械發展史和“新工科”對國際產業格局的重塑，理解“中國制造2025”的內涵，具有高度的專業認同感、科技報國的家國情懷和使命擔當，具有科學嚴謹、一絲不茍的工作作風，具有求新求變的創新意識、團隊協作精神和環保意識，具有辯證法看待問題的唯物主義價值觀，具有誠實守信、精益求精的工匠精神[4]。此外，在工程專業認證的導向下，可通過完善深化育人目標的教學大綱、全方位挖掘課程思政元素、全面規劃教案講稿設計、創新課堂教學模式，以構建教學理念、教學內容、思政元素、融入方法、評價機制五位一體的課程思政框架。

二、課程思政融入點

《機械設計》課程思政教育的主要融入點有以下五個。

（一）高度的專業認同感、科技報國的家國情懷和使命擔當

在緒論部分，通過利用多媒體結合視頻資料《全球科技通史》《偉大的中國工業革命》在經濟建設中的作用，并結合學習，通過線上討論來增加學生認識的提升，從而幫助學生正確認識機械發展史和“新工科”對國際產業格局的重塑，樹立愛國情懷和為國家砥礪奮進的志向，激發為國家而奮斗的壯志豪情；通過理解“中國制造2025”的內涵，呈現本課程的重要地位和行業發展現狀，激發學生的專業認同感，提高學習興趣。在機械零件強度部分，由實踐教學過程中疲勞曲線的繪制引出通用軟件MatLab的使用，與學生分享MatLab被禁事件對我國創新發展的巨大影響，引導學生思考自主研發能力在國家獨立自主過程中的重要地位，從而激發學生的愛國情和強國心，培養學生高度的社會責任感。

（二）科學嚴謹、一絲不茍的工作作風

在螺紋聯接和螺旋傳動部分，通過講解螺紋連接的強度計算引入螺紋連接的失效，強調螺栓雖小，但強度不夠會導致嚴重的事故，之后引入工程案例，比如某商場上行扶梯突然發生倒轉而導致人員傷亡，該事故的成因是由于兩個固定螺栓的脫落和斷裂引起驅動主機偏移和鏈條脫落，以此引起學生重視，并通過工程案例引導學生深思機械設計人員必須具備高度的責任心和嚴肅認真的工作態度，對其所承擔的設計工作一定要做到原理正確、方案可行，產品制造、安裝、使用和維護的方便、可靠[5]。

（三）求新求變的創新意識、團隊協作精神和環保意識

在滾動軸承部分，通過講解滾動軸承的壽命計算引出洛軸自主研發高鐵軸承。近些年，我國的高鐵產業飛速發展。老百姓也切實地享受到了高鐵給生活、工作帶來的便利，雖然我國高鐵零部件國產化率已經超過97%，但高鐵軸承依然全部依賴從瑞典、德國、日本等國家進口。而洛軸研發出的具有自主知識產權的高鐵軸承，有效地打破了國外技術的壟斷，解決我國高鐵技術的“卡脖子”問題之一。洛軸的成功離不開在時代發展潮流中始終秉承求新求變的創新精神。在聯軸器和離合器、軸轂連接部分，通過講解軸與聯軸器的配合、軸與鍵的配合，強調在工作過程中相互配合的重要作用，引發學生思考如何培養團隊協作能力和團隊合作精神。在軸部分，通過在實踐教學中安排學生共同設計一根減速器的軸結構，并進行PPT展示與匯報。分組完成任務培養了學生的團隊協作能力，讓學生意識到團隊精神的重要性。同時通過軸的設計，可以貫穿綠色設計的理念，培養學生的環保意識。

（四）辯證法看待問題的唯物主義價值觀

在帶傳動部分，通過講解帶窗洞的工作情況分析，引出打滑現象在工程案例中的應用。比如一般情況下，變速箱在工作過程中應盡量避免打滑現象，因為打滑會造成皮帶磨損加劇并使從動輪轉速降低甚至工作失效，然而在過載運行時打滑現象又可以實現過載保護，通過使低速端停止工作來保護相應的傳動件及設備。由此可見，打滑現象并不完全都是起負面作用的，我們可以將打滑現象有效應用在工程實踐中。通過此案例，可以引導學生堅持唯物辯證法的觀點看問題。在鏈傳動部分，講授鏈傳動的傳動比計算時，向學生介紹鏈傳動運轉時不能保持恒定的瞬時傳動比和瞬時鏈速，只有當鏈傳動的中心距恰為節距的整數倍時，傳動比才能恒定不變。由此引導學生思考可證偽和可迭代為核心的科學精神內涵。

（五）誠實守信、精益求精的工匠精神

在機械設計概論部分，通過講解機械零件的失效形式和設計準則和機械設計中的標準化，向學生展示機械設計的嚴格規程和要求，并通過減速器設計的案例來向學生展示不同零部件的設計要求。在機械傳動系統的總體設計部分，通過向學生展示不同設計方案呈現出完全不同的結果進而引導學生思考效率問題，并通過分析不同設計方案的優缺點，引導學生精益求精的工匠精神追求。在齒輪傳動部分，引入齒輪專家的事跡，中國科學院院士王立鼎長期從事精密機械與微納機械方面的研究，今年研制成功Ⅰ級精度基準標準齒輪，居世界領先地位，其科研成果已推廣至若干單位。王立鼎院士的人生信條“天才出于勤奮，務實才能成功”，由此可見，科學探索一定要本著精益求精、持之以恒。同學們在進行設計工作時，也要秉承著誠實守信、精益求精的工匠精神[6]。

相關課程思政元素融入點如表1所示。

表1 相關課程思政元素融入點

三、教學樣例設計與說明

以《軸》為例，進行了教學樣例的設計與說明。《軸》是《機械設計》課程最后一部分的教學內容，旨在幫助學生根據前序章節中確定的傳動方案，設計減速器的輸入軸和輸出軸。本章節的學習可為減速器的設計打下堅實的基礎。結合應用型本科高校的辦學特色、工程教育認證的背景和課程育人目標，確定本章節的課程思政目標為：具有團隊協作精神和環保意識。

在知識目標方面，學生需掌握軸的功用、分類和選材，能夠進行軸的結構設計計算。在能力目標方面，能夠進行軸的設計，并具備在實際工程案例中設計軸系的能力。在育人目標方面，培養作為未來的工程技術人員，應具備團隊協作精神和環保意識。

本部分的重難點為軸的結構設計。軸是組成機器的重要零件之一，用來支撐旋轉零件，如前面章節所設計的帶輪、鏈輪及齒輪等傳動部件，都要安裝在軸上，和軸一起傳遞動力和運動，同時軸上還要安裝軸承，通過軸承支承在箱體上，和箱體相對轉動。這就決定了軸的結構設計是相對復雜的過程。教師在講授過程中，可改變以往直接理論講解的授課方式，從已經確定的減速器傳動方案出發，以減速器的輸入軸和輸出軸設計為例進行案例教學。

在知識回顧部分，強調課程前篇內容的重難點、對先修知識的復習和練習重要性，并引入思政元素，溫故而知新，可以為師矣。在課程導入部分，以減速器輸入軸為例，講解軸的組成，體現軸與軸系零部件之間的配合精度，引出軸的設計，通過觀察軸和軸系零部件之間的配合，讓學生體會團結協作精神內涵。在這的教學部分，以工程中常見的軸類型為例，講解軸的功用、分類，并練習判斷軸的類型，軸的選材需滿足強度、剛度、耐磨性等方面要求的基礎上，兼顧經濟性和綠色設計原則，接下來確定軸的設計目標和設計原則，并通過案例對比不同裝配方案的合理性。此處可引入思政元素：1）軸的設計必須遵循嚴格的設計步驟和設計原則，引導學生思考一絲不茍的科學精神，2）軸的設計原則中強調軸與軸系零部件的精密配合，再次強調團結合作的團隊精神的重要性，3）同一軸系不同裝配方案的對比分析體現了設計過程中精益求精的工匠精神。在課程小結部分，總結軸的設計步驟，從工程實際出發，再次強調軸設計過程中的環保問題和與零部件之間的配合問題，堅定團隊協作精神和環保意識的重要意義，并引導學生思考環境保護在軸系設計過程中的具體體現，增強學生的環保意識。

四、教學方法與手段

《機械設計》課程的思政教育緊扣立德樹人、目標導向，結合現代教育技術開展課堂教學。具體體現在以下三方面：

（1）課堂教學采用講授法，啟發教學法、案例教學法，結合多媒體和視頻的形式來進行思政點融入，激發學生的安國情懷、民族自豪感、使命擔當精神等，在傳授專業知識技能的同時，實現課程育人目標。例如，在本門課程開課第一課時，可以使用電影“流浪地球”的素材，從電影拍攝過程中道具全部自己設計制作，以及概念設計的重力發動機也需要有嚴格的力學知識支撐的角度呈現電影片段，在提高學生對課程興趣的同時，樹立課程目標，也為我國科幻電影的成就感到自豪。之后引入機械設計在經濟建設中的作用以及專業課程體系中的位置。（2）實驗教學環節和課程設計教學環節中采用實踐教學法融入課程思政元素。比如通過實驗安全與規范、實驗環境保護延伸出責任與擔當意識，通過課程設計環節中合理運用標準、規范、手冊和相關技術資料等設計手段，培養學生實事求是、嚴守標準的科學素養。（3）通過線上線下課程混合式課程開拓思政教育陣地，實現課程思政的全方位覆蓋。本門課程已經建立學習通線上課程，在線上課程中設置了課程思政討論模塊，并引導學生進行思考，通過線上線下課程將課程思政元素貫穿在教學全過程中。（4）基于OBE理念，將課程育人目標的考核及達成度評價納入課程目標考核中，具體的考核元素見表2。

表2 育人目標考核元素

課程育人目標的達成度評價采用間接法，以課程調查問卷（學生自評）的形式進行。

五、課程思政建設舉措

《機械設計》課程思政框架建設的舉措如下：

（一）完善深化育人目標的教學大綱

將課程育人目標放在課程目標前面，強調課程思政的重要地位；在工程教育認證的基礎上，將育人目標的考核方式和達成度評價機制加入課程目標考核中，并體現德育優先的理念。

（二）全方位挖掘課程思政元素

在建設中，不僅發動本教研室老師的力量，群策群力，還要和學生工作隊伍聯合起來，拓展思政元素，進一步探索在《機械設計》課程中融入思政元素,把做人做事的基本道理，把社會主義核心價值觀的要求，把實現民族復興的理想和責任融入課程教學之中，使本門課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。

（三）全面規劃教案講稿設計

在教案講稿中結合課程案例規劃好每一課時的思政內容，保證課程思政全方位融入課程內容中；將課程思政元素與專業內容深度融合，既有章節的思政元素提煉，又有實時的思政元素與專業內容的深度融合；在教案講稿的規劃和設計過程中，注意理論與實踐結合、歷史與未來結合、有趣與枯燥結合、共性與個性結合、正面與反面結合的課程思政融入方法。

（四）創新課堂教學模式，潤物無聲地融入課程思政元素

堅持問題導向和目標導向相結合，注重推動思政課建設內涵式發展，全面提升學生思想政治理論素養，實現知、情、意、行的統一，需要探求提高教學效果的手段和方法。在教學具體實施中，做到以學生為中心，發揮學生的主觀能動性，引導學生主動積極地去挖掘中華民族優秀傳統，而使思政教育潤物細無聲，同時在線上線下混合式教學中全面貫徹課程思政理念，實現課程思政的全方位精準滴灌。