“機械制造技術基礎”一流本科課程教學改革實踐

閆世程　胡亞輝　劉婕

［摘 要］ 在新工科背景下，為解決“機械制造技術基礎”課程教學內容陳舊枯燥、教學方法固化單一、考核方式簡單落后等問題，提出針對性的課程教學改革創新方法，革新線下授課知識點，激活項目驅動式教學方法，將課程教學內容與課程思政豐富內涵完美契合。同時，建立線上網絡教學資源數據庫，開展線上虛擬仿真實驗，深入分析學生線上學習規律，構建以學生工程實踐能力和科技成果為導向，滿足“持續提升，閉環反饋”要求的課程教學質量科學評價機制，形成線上線下融合式一流本科課程的教學改革創新模式和課程建設體系。

［關鍵詞］ 新工科；機械制造技術基礎；一流課程；教學改革

［基金項目］ 2021年度天津市一流本科建設課程項目“機械制造技術基礎”；2022年度天津理工大學教學研究與改革重點項目“新工科視角下一流專業人才創新能力培養模式研究”（No.ZD22-12GJ）

［作者簡介］ 閆世程（1987—），男，河北辛集人，博士，天津理工大學講師，主要從事超精密塑性成形加工技術研究；胡亞輝（1972—），女，天津人，博士，天津理工大學教授（通信作者），主要從事新材料切削機理研究；劉 婕（1982—），女，河北鹿泉人，博士，天津理工大學講師，主要從事特種鉆削加工碳纖維增強復合材料研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）17-0109-04 ［收稿日期］ 2022-08-09

“機械制造技術基礎”是高等學校機械工程及近機類專業的一門學科基礎課，其主要學習有關金屬切削基礎理論、機械制造工藝設備、機械加工質量分析以及機械加工工藝規程制定等重要內容。通過該課程的教學，使學生掌握金屬切削原理、機床、切削質量分析和工藝路線擬定的基礎知識，具備運用所學制造知識解決工程實際問題的能力，為實現中國經濟高質量發展、科技創新和中國制造2025計劃，培養合格的大國工匠打下堅實的基礎［1-3］。

隨著經濟社會的不斷發展，傳統的課堂授課模式已經難以滿足工程機械行業發展、企業專業人才需求以及學生科技創新能力培養，迫切需要對目前的課堂授課模式進行革新。國內高校相關學者已從多方面開展對工科專業傳統課堂授課模式的教學改革創新研究。吳盡哲將思想政治內容融入網絡授課過程中，提出了一種基于教學過程和課程思政的網絡教學方法。曹宇等［4］針對“機械制造技術基礎”的直播教學特點和課程思政內涵，提出了“設計、實踐、評估和改進”的應用型本科課程質量管控體系，以期達到線上直播教學的課程思政育人效果。詹友基等［5］為了滿足新工科背景下對專業人才更高、更全面的工程能力要求，通過專題案例教學改革方法開展“機械制造技術基礎”課程教學改革創新，明顯提高了學生的自主學習能動性和學習效果。黃為民等［6］將多元興趣驅動教學方法應用于“機械制造技術基礎”課程的教學改革實踐中，能夠解決教師授課過程枯燥、學生學習主觀能動性差等難題，有效推動機械類專業基礎課程的高質高效教學。

本文在總結現有“機械制造技術基礎”課程存在的主要教學問題基礎上，為適應新一輪科技革命和新工科發展需求，以一流課程建設為引領，融合課程思政豐富內涵，開展線上線下融合式一流本科課程教學改革創新與實踐，進行線下項目驅動式教學設計，通過增強生產實踐教學環節互動，激發學生的學習興趣，同時整合雨課堂、智慧樹等線上教學資源庫，開展線上虛擬仿真實驗，構建以學生工程實踐能力和科技成果為導向的工科專業課程教學質量科學評價持續提升機制。

一、“機械制造技術基礎”課程教學存在的主要問題

傳統的“機械制造技術基礎”課程教學模式為課堂理論授課、觀摩實驗操作、課后提交作業以及期末閉卷考試。傳統的工科專業課程授課方式已無法適應新工科背景下機械類專業人才培養的時代要求，存在如下問題亟待解決。

（一）課程教學內容枯燥抽象，教學方法固化單一，學生認知有限難以建立概念模型

基于傳統工科“填鴨式”課程教學方式，學生缺乏對車削刀具、數控機床、工裝夾具、工藝規程等“機械制造技術基礎”課程知識點的形象認知，很難理解刀具空間角度與基準平面之間的關系、工裝夾具與數控機床的定位關系以及機械零部件工藝規程的制定步驟等。同時，受時間和地域限制，學生可能無法與教師當面交流課程學習體會，這會抑制學生學習熱情的提高，阻礙課程教學效果的提升。

（二）課程教學內容陳舊落后，難以適應新工科時代需求和一流本科建設要求

課程主要內容（諸如車削刀具角度三維模型、滾切斜齒圓柱齒輪原理、加工誤差的正態分布統計分析以及工藝尺寸鏈計算等）已落伍于機械行業目前主流技術發展，沒能有效融合人工智能、大數據、物聯網、機器人、云計算等新興技術內容，無法激發學生的求知欲和調動學生自主學習的積極性，導致學生學習效果差、工程技能生疏，專業能力不足以勝任工作崗位需求。

（三）課程考核方式過于簡單，缺少過程性評價考核內容，試卷分析不足教學整改不到位

傳統工科專業課程的考核方式為期末閉卷考試，教師通過卷面分數來判斷學生課程學習效果的優劣，這種考核方式存在一定的偶然誤差性，學生可能由于生理、心理、人為外界因素等造成考試成績不理想，影響對課程教學的客觀公正評價。這時就需要引入過程性評價考核方式（包括學生出勤、平時作業、實驗報告等），從多角度多元化方面進行課程評價，建立一流課程多元化過程性評價機制。

二、新工科背景下“機械制造技術基礎”線上線下融合式教學改革與創新實踐

（一）“機械制造技術基礎”課程線下教學改革

在新工科背景下，借助“機械制造技術基礎”獲批天津市一流本科建設課程的契機，以學生為中心，旨在提高學生工程實踐能力和科技成果產出，開展“機械制造技術基礎”線下教學改革探索。首先，順應新工科時代發展潮流，更新線下課程授課知識點，將人工智能、大數據、物聯網、機器人、云計算等新興技術融入“機械制造技術基礎”課程教學內容，促進授課方法升級和教學內容優化。比如以數控機床為例，利用機器學習算法模型和智能傳感器等新技術手段監測加工過程中的切削刀、切削熱、主軸和進給電機的功率、電流、電壓等信息，可辨識出加工刀具的受力、溫度、磨損狀態及機床加工的穩定性，并根據這些狀態參量實時調整加工參數（主軸轉速、進給速度）和加工指令，預判何時需要換刀，以提高加工精度、縮短產線停工時間并提高設備運行的安全性。其次，課程激活項目驅動式教學方法，以大學生科技立項、“互聯網+”大學生創新創業大賽、“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽等科技創新活動為引領，鼓勵學生參加科技創新比賽，同時增強生產實踐教學環節的師生互動，激發學生學習興趣，變被動式教學為主動式求學。然后，深刻挖掘“機械制造技術基礎”課程所蘊含的思想政治教學資源，領悟課程思政的先進理念和豐富內涵，探尋教學內容與課程思政的映射關系和契合點，將家國情懷、責任擔當、個人修養、科學精神、職業道德和創新精神等課程思政教育元素有效融合到“機械制造技術基礎”相關專業內容教學過程中，引導學生樹立和踐行社會主義核心價值觀，努力培養社會主義建設者和接班人。

（二）“機械制造技術基礎”課程線上教學創新實踐

機械專業課程線上教學是新工科時代發展的產物。建立線上網絡教學資源數據庫，在雨課堂、智慧樹、學習通等網絡課程學習平臺上傳教學視頻、設立試題庫、開展答疑解惑、創建期末考試試卷等，同時利用學唄課堂、廣數機器人示教編程軟件等進行諸如傳動階梯軸加工、外圓車削、金屬上下料等線上虛擬仿真實驗（如圖1），搭建課程網絡教學平臺。同時，深入分析學生的學習行為數據，掌握線上教學規律，并與線下課堂授課相對照，探索線上線下融合式一流本科課程的教學改革創新模式和課程建設體系。

（三）“機械制造技術基礎”課程教學質量科學評價持續提升機制

在總結“機械制造技術基礎”課程線上線下混合式教學改革實踐基礎上，以學生為中心，兼顧學生學習效果和教學過程質量監控等多方面，設置課程創新設計實踐教學環節，通過比較學生參加科技創新競賽成績、學生操作工程裝備實踐能力以及學生科研成果（科研論文、發明專利、參賽評獎、創新實驗設計……）等，多維度考察教師的教學成果和學生的學習成效；同時，在專業課程教學過程中推廣先進的OBE教學理念，利用課程目標達成度計算方法（期末考試成績分析法和評分表分析法）評價課程教學效果和學生學習成效，查漏補缺，提出具有針對性的教學改進方式；建立以學生工程實踐能力和科技成果產出為導向、滿足“持續提升，閉環反饋”要求的一流本科課程教學質量科學評價機制（如圖2）。

結語

在新工科建設背景下，本文歸納總結出“機械制造技術基礎”課程教學過程存在的主要問題，并針對性地提出課程教學改革創新方法，革新線下授課知識點，激活項目驅動式教學方法，優化課程教學內容，將課程教學內容與課程思政豐富內涵完美契合，引導學生樹立社會主義核心價值觀；建立線上網絡教學資源數據庫，同時開展線上虛擬仿真實驗，搭建課程網絡教學平臺，深入分析學生線上學習規律，探索線上線下融合式一流本科課程的教學改革創新模式和課程建設體系；設置課程創新設計實踐教學環節，通過比較學生工程實踐能力和科技成果產出，評價學生課程學習效果，多方面多維度考察教師的課程教學成效，建立滿足“持續提升，閉環反饋”要求的一流本科課程教學質量科學評價機制。

參考文獻

［1］高奇，魏云波，吳光永.基于工程認證的一流本科課程混合式教學研究：以“機械制造技術基礎”課程為例［J］.汽車實用技術，2022，47（11）：139-142.

［2］張良，易建鋼，方自強.新工科背景下《機械制造技術基礎》融合式課程改革［J］.機械管理開發，2021，36（12）：320-322.

［3］趙國龍.“機械制造技術基礎”課程的創新型教學方法與模式探討［J］.高教學刊，2021，7（22）：47-50.

［4］曹宇，吳海龍，孫家興，等.直播教學課程思政的思考與實踐：以《機械制造技術基礎》為例［J］.裝備制造技術，2020（8）：199-201.

［5］詹友基，許永超，林志熙.基于專題案例的“機械制造技術基礎”課程案例教學研究［J］.教育教學論壇，2020（39）：160-162.

［6］黃為民，楊俊茹，楊通，等.基于多元興趣驅動的“機械制造技術基礎”課程教學方法探討［J］.高教學刊，2021，7（35）：74-77.

The First-Class Undergraduate Course Teaching Reform Practice of Machinery Manufacturing

Technology Foundation

YAN Shi-cheng HU Ya-hui LIU Jie

（1.Tianjin Key Laboratory of the Design and Intelligent Control of the Advanced Mechatronical

System， Tianjin 300384， China; 2. National Demonstration Center for Experimental Mechanical

and Electrical Engineering Education， Tianjin University of Technology， Tianjin 300384， China;

3. Maritime College， Tianjin University of? Technology， Tianjin 300384， China）

Abstract：In the context of emerging engineering education， to solve the problems of outdated and boring teaching contents， solidified and single teaching methods as well as backward and uncomplicated assessment modes of “Machinery Manufacturing Technology Foundation” course， this article puts forward targeted curriculum teaching reform innovative methods， including updating offline teaching knowledge points， activating the project driven teaching method and integrating the course content with the rich connotation of ideological and political education. Meanwhile， online course teaching resource database has been established， and online virtual simulation experiments have been conducted. The students online learning rules have been deeply analyzed. The scientific evaluation mechanism of curriculum teaching quality has been constructed guided by students engineering practice ability and scientific and technological achievements， and meeting the requirements of “continuous improvement and closed-loop feedback”. The teaching reform innovative mode and curriculum construction system of online and offline integrated first-class undergraduate course has been formed.

Key words： emerging engineering education; machinery manufacturing technology foundation; first-class course; teaching reform