思政教育融入材料成型CAD/CAM綜合實驗課程的設計與實踐

馮瑋 韓星會 姚振華 周啟來 李佳琪

摘? 要：為了貫徹高等學校各類課程“三全育人”精神，針對材料成型CAD/CAM綜合實驗課程特點，以《中國制造2025》為切入點，以實驗專業知識和實驗項目為載體，從專業認同感、職業素養、創新精神和社會責任感等方面，挖掘該實驗課程思政元素，構建材料成型CAD/CAM綜合實驗課程思政教學體系。將思想教育合理地融入課程實驗理論和實踐教學中，使學生在學習專業知識、提高綜合實踐能力和培養創新能力的同時，塑造正確的價值觀和科學觀，發揮專業課立德樹人的引領作用。

關鍵詞：材料成型CAD/CAM綜合實驗;課程思政;教學設計;教學實施;立德樹人

中圖分類號：G641? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）15-0030-04

Abstract： In order to carry out the spirit of "three-round education" in the courses of colleges and universities， combining the course characteristics of CAD/CAM Comprehensive Experiments of Material Forming， "Made in China 2025" strategy with professional knowledge and experimental projects， the ideological and political elements in professional experiment course were explored and the ideological and political teaching system of the experiment course was constructed from the aspects of the specialty identity， professional quality， innovative spirit and social responsibility and so on. The ideological and political education is properly integrated into experimental theory and practical teaching， so that students can learn professional knowledge， improve comprehensive practical ability and cultivate innovative ability， and at the same time shape correct values and scientific view， and play the leading role of the specialized course of moral education and talent cultivation.

Keywords： CAD/CAM Comprehensive Experiments of Material Forming; ideological and political education in course; teaching design; teaching implementation; Establishing Virtue and Cultivating Talents

課程思政是以立德樹人為教育目的，充分挖掘各類課程中的思想政治教育元素，發揮所有教師、課程和教育的育人功能，形成全員、全方位、全過程育人的教學體系，體現了立足中國大地辦大學的新的課程觀[1]。2016 年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的講話強調：“高校立身之本在于立德樹人”“要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行， 形成協同效應。[2]”

每一門專業課都有其獨特的行業價值、歷史內涵，專業實驗課教學不僅傳授專業知識，而且是培養學生具備發現和解決工程實際問題能力及自主學習和終身學習能力的重要環節， 專業課程思政教學是課程思政建設最核心和關鍵的部分[3-7]。然而，長期以來，高校在育人過程中不同程度地存在著專業課教育和思想政治教育“兩張皮”的現象，導致所培養的學生存在社會責任感不強、積極進取精神不足、工匠精神缺乏和工程倫理意識淡漠等問題，無法滿足當前社會和企業人才需求[8-9]。以專業技能知識為載體加強大學生思想政治教育，具有強大的說服力和感染力，有助于將課堂主渠道功能發揮最大化，扭轉專業課程教學重智輕德現象[9-10]。

實驗課程產生的問題不僅是科研問題，也可能是價值問題和工程倫理問題，更需要思想和價值層面的引導[11]。因此，為了貫徹習總書記在全國高校思想政治工作會議上關于“三全育人”的講話精神及教育部發布的《高等學校課程思政建設指導綱要》的相關政策，作為材料成型CAD/CAM綜合實驗課程的任課教師深感開展課程思政的緊迫性和必要性。

一? 課程性質及融合課程思政的必要性

材料成型CAD/CAM綜合實驗課程（以下簡稱“本課程”）是材料成型及控制工程專業的一門綜合實驗課，本課程要求學生掌握現代企業產品或模具零件設計與制造方法，能夠利用企業常用三維CAD/CAE/CAM軟件完成產品/模具三維模型創建、產品成型工藝過程數值模擬、模具計算機輔助設計和數控加工工藝設置及數控將代碼編制等任務，幫助學生理解產品CAD/CAE/CAM一體化專業知識、提高產品/模具的設計能力、加強分析問題和解決問題的能力、增強綜合實踐能力、培養創新思維和創新能力。

根據課程性質和材料成型及控制工程專業特點，課程團隊以先進制造技術中產品全生命周期為基礎，選擇基于項目驅動的方式設置了從產品設計、產品成型工藝模擬分析、模具設計和模具數控加工的實驗內容，是本專業同學走入工作崗位之前開設的一門理論聯系實際，同時需要掌握CAD/CAE/CAM軟件的課程，是本專業同學畢業要求達成的重要支撐課程之一， 同時也是一門能與《中國制造2025》深入契合的專業課程。制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器和強國之基。“以人為本”是《中國制造2025》的重要基礎，創新驅動的根本在人，質量保障的根基在人，綠色發展的內涵在人，結構優化的基礎也在人[12-13]。實驗教學過程包含師生互動教學過程和實踐操作訓練過程，具備提升道德認知、培養道德情感和強化道德行為的實踐條件[14]。因此，為了培養適應新時代滿足企業行業需求的德智體美全面發展的社會主義事業接班人，在課程實驗教學的各理論介紹和實踐操作訓練環節中如何挖掘思政元素，實現在知識傳授中價值觀的同頻共振，從而塑造學生專業認同感、培養學生工程師職業道德素養和勇于創新挑戰自我的時代精神及肩負發展壯大中國制造業的責任感，是非常重要也是非常有必要的。

二? 課程特點及課程思政設計融入點

材料成型及控制工程專業是制造業的核心專業之一，CAD/CAE/CAM一體化技術是實現智能制造的基礎技術，培養我國制造業急需掌握模具CAD/CAE/CAM技術的人才是推動實施《中國制造2025》發展規劃的關鍵因素之一[15]。為了避免專業實驗課程思政元素生搬硬套地添加，教師需要充分挖掘專業課程與思政內容的融入點，然后結合教學內容特點，精心設計，通過靈活多樣的教學方式，達到潤物無聲的育人目標。因此，本課程團隊教師以我國實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領文件《中國制造2025》為切入點，認真閱讀、學習領會文件指導思想、戰略任務和重點發展領域，然后根據課程實驗內容特點，將這些思想融入到課程教學中，構建設計了融入思政元素的材料成型CAD/CAM綜合實驗課程教學體系，見表1。

該課程思政內容教學的設計，首先以先進制造技術中產品全生命周期為基礎，基于學生自主設計的思想確定了產品CAD、產品CAE、模具CAD和模具CAM 等5個實驗項目，以各實驗項目為載體，讓學生熟練掌握從產品設計到模具設計到模具制造的全周期過程，將蘊含的產品設計的創新性、現代產品和模具設計環保意識和成本要求、產品設計過程中所涉及的知識產權及本專業在制造行業中的作用等相關思政元素潛移默化地傳遞給學生，塑造學生專業認同感、培養學生工程師職業道德素養和勇于創新挑戰自我的時代精神。

三? 課程思政的融合措施和教學實施

本課程是武漢理工大學校級精品在線開放課程，為了在實驗教學過程中科學合理、有序順暢、潤物無聲地實施課程思政，真正達到育人的功能，充分利用課程網絡教學平臺，采用了線下課堂講授、線上學習和上機操作實踐的混合式教學方法。

（一）? 融合課程思政的措施

①本課程在每一講的理論教學中根據教學內容特點設置了相關的法律法規要求知識點、現代產品中如何考慮綠色設計和綠色制造理念、《中國制造2025》發展戰略和德國工業4.0內涵、智能制造相關技術等;②設計了5個學生自主設計的實驗項目，其中實驗2—5是以產品設計到產品仿真成型工藝分析到模具設計到模具制造的產品全生命周期為理念，學生自主設計產品并進行成型工藝仿真分析和模具設計與制造，實現產品/模具CAD/CAE/CAM一體化技術，在執行每個實驗項目的時候，鼓勵學生結合理論講授的內容進行思考，在自己的產品設計、成型工藝仿真分析、模具設計和模具制造中體現創新性、綠色設計和綠色制造的理念;③將《中國制造2025》及各種國家標準發布在網絡教學平臺，供學生閱讀，并布置了結合自己專業方向和職業規劃談對《中國制造2025》的理解的線上作業。

（二）? 教學實施過程

本課程是將每個實驗項目分別按照課堂理論講授、線上自學和上機操作順序依次開展的。根據融入課程思政的措施和思路，根據各實驗項目內容特點，分別采用了案例講授法、討論法、比較法、自主學習法和調查問卷法來組織實施整個教學過程。

1）在實驗1產品逆向設計理論教學中，在介紹了產品逆向設計的概念后，通過案例引入“反求設計是否有侵犯知識產權嫌疑？”的討論題，講授反求設計與知識產權的關系，通過討論讓學生明晰在今后的學習和職業生涯中怎樣在科學道德和法律法規制約下，進行創新技術的活動。在第一講理論講授后安排了第一個實驗項目——渦輪葉片的反求設計，要求學生通過上機操作根據給定的點云數據重構渦輪葉片三維模型并進行了再設計以進一步理解反求設計與創新的關系。

2）在實驗2產品正向設計的理論教學中，首先引入目前企業產品全生命周期概念，介紹當前企業在進行產品設計的時候如何考慮成本、環境、法律和安全等因素，如何將綠色設計理念、綠色制造技術等運用于產品設計，如何提高企業產品市場競爭力等內容，培養學生樹立正確的產品設計思想。隨后向同學們介紹了《中國制造2025》發展規劃十大重點領域和德國工業4.0發展歷程，讓同學們認識到制造業在國家發展過程中的戰略地位，清楚材料成型及控制工程專業是制造業中的基本單元，能夠認識到中國制造業和歐美等國家之間的差距，明白自己擔負著振興中國先進制造技術的使命，塑造專業認同感，樹立努力學習為實現中國夢而努力拼搏的目標。在第二講理論講授后，安排第二次上機實驗項目即每位同學自主設計一個U盤或鼠標產品，鼓勵同學們能夠將現代產品的綠色設計、綠色制造和創新設計理念運用于自己的產品設計中，能夠勇于挑戰自己設計一個具有自己獨特個性的產品。

3）在第2次實驗項目之后，通過網絡教學平臺，布置學生課后閱讀《中國制造2025》文件，并結合自己的專業方向進行思考，然后以在線作業的形式提交一個理解和感受，并作為課程考核的一部分。

4）在實驗4產品成型工藝模擬分析環節， 學生通過前面幾個實驗項目完成U盤或者鼠標產品設計好后，怎么判斷產品成型工藝性優劣？在產品成型工藝實驗內容理論講授過程中，首先通過案例講解，引入傳統產品設計和現代產品設計方法異同之處，讓學生了解CAE技術在產品成型工藝過程中的作用，怎么根據CAE的結果去分析判斷產品外觀結構設計、材料選用的優劣，并通過上機實踐分析自己設計U盤/鼠標產品的成型工藝性，通過查閱文獻和理論分析來修改和完善產品設計，確定產品成型方案，鼓勵學生努力學習，不怕失敗，樹立勇于探索的精神。

5）在實驗5模具數控加工理論教學環節，引入智能制造相關知識，讓學生明白CAD/CAE/CAM技術是實現智能制造的基本技術之一，進一步加深學生們的專業認同感和社會責任感。

6）課程結束后，通過調查問卷的形式了解同學們對本課程實驗項目的設計、課程講授中增加的關于《中國制造2025》、創新設計與專利法、《綠色設計與綠色制造》等中國先進制造技術戰略規劃、法律法規、考慮成本經濟環境等因素的產品/模具設計和制造的內容的認可程度、體會及建議，為下一屆課程思政教學改革提供參考。

四? 結束語

通過融入思政元素的理論教學和實驗項目設計，能夠激發同學們自主學習的熱情及創新設計的思維。每一位同學都能夠積極地投入到實驗中，按時完成各實驗項目的設計，而且絕大部分同學都是很優秀地完成了各實驗項目，能在實驗項目中對自己設計的產品從材料選用、外觀形狀和模具制造成本等方面進行綜合考慮，能夠根據在實驗項目中遇到的問題和同學、老師探討及查閱文獻資料進行分析和解決。很多同學在進行產品設計階段沒有考慮到模具制造工藝性，在模具設計環節發現自己前面設計的產品結構部分不合理的時候，都能夠主動去修改和完善產品結構再重新設計模具和規劃模具設計路線，意識到作為未來的工程師，應該做到科學、嚴謹，遵守各種企業行業標準。通過問卷調查，了解到在專業課中融入思政元素的教學后，絕大部分同學對自己專業有很大的認同感，特別是通過《中國制造2025》的介紹和文件閱讀，很多同學清楚了我們國家未來幾年的發展規劃，了解到我們成型專業在先進制造技術中的地位和作用，樹立了自己在今后的職業道路上奮斗的目標和前進的動力，明白了自己作為制造行業的一份子后應該擔起的責任。當然，本課程的思政改革剛處于起步階段，還需要我們結合課程特點和時代變化不斷探索，進一步深化課程教學改革，培養出真正具有社會責任感、積極進取精神、良好科學素養以及職業素養的新時代人才，充分發揮專業課對學生價值觀的引領作用。

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