機械制造工程學課程教學設計

萬宏強　劉軍強　韓權利　劉崢　張耿

摘 要：為了在機械制造工程學課程教學中引入課程思政，進一步提高學生思想水平，設計了本課程的思政內容體系，給出了思政教學的設計方案及具體的設計方式，通過三個具體的思政案例，分別就思政案例簡介、教學設計、案例特色、取得成效等方面的具體內容做了詳細闡述。通過實施課程思政教學改革，可有效地提升教學質量。

關鍵詞：課程思政 機械制造工程學 案例

《機械制造工程學》課程是面向機械設計制造及其自動化專業核心課程。課程從培養綜合素質與應用能力出發，以機械制造工藝為主線，將加工方法與原理、工藝系統組成與功能、加工質量有機地結合起來，形成了寬結構、重實踐的課程知識體系。本課程旨在使學生掌握解決機械制造工藝問題所需的專業知識并應用于機械產品制造及改進中。理解機械制造工藝基本原理，能夠識別、表達、并通過文獻研究分析工藝問題并獲得有效結論。逐步培養和提高設計針對機械加工工藝問題的解決方案的能力，能夠設計滿足特定需求的零件工藝流程，并能夠在設計環節中體現創新意識，考慮經濟、安全、環境等方面因素。《機械制造工程學》課程教學環節很多，如實驗、實習、習題、討論等，如何在課程教學實施過程中進行思政教育是一個難點問題[3，4]。

1 課程思政內容體系

進一步更新教學內容，增加思政教學和企業實際案例內容，編制適應本專業學生的課程思政內容，新增包含思政內容的教學視頻、動畫、視頻、微信公眾號等新媒體教學內容，調整教學方式，完善考核評價方式[5-9]。

1.1 課程目標

（1）能夠運用機械制造工藝的基本原理和方法，分析、解決復雜工藝問題；（2）能夠在理解切削原理的基礎上合理選擇加工方法、機床、刀具、切削用量，并考慮環境、安全等因素；（3）能夠運用夾具設計基本原理進行夾具設計，并對方案進行分析；（4）能夠對加工質量影響因素進行分析并得到有效結論；（5）能夠設計零件的工藝流程，能夠計算余量、工序尺寸；（6）具有正確的價值觀、人生觀，熱愛祖國，熟悉并認可專業，勇于擔當制造強國使命。

1.2 教學內容里的思政

構建一批教學實例項目，實現課程思政教學理論與實踐緊密結合，增加思政元素與企業生產相關的內容，并融入先進制造技術。將思政教育引入理論課堂、實驗、實習，采用理論、實踐與思政一體化教學，比如讓學生在加工中理解工藝規程的擬定原則，體會規矩意識、規則意識。在機床上學會定位和夾緊，學會講究原則。通過產品的檢測知道提高加工質量的方法，注重質量問題。實時更新中國制造領域的最新技術、標志性事件、大國工匠、勞動模范等，引導學生建立大格局、大視野，樹立“學機械，愛機械，學有所用，努力學習報效國家”的良好氛圍。

課程思政由課程目標引入，各目標又依據課程內容分為具體的子目標，子目標里面的知識點可以引入思政點，思政點包含多個可以展開的內容，教師可以在講課時針對某些點進行展開。

1.3 教學方法里的思政

從單純的多媒體教學走出來，從實踐中去學習知識，建立思政情景化教室，采用“思政情景化教室+項目教學中心”的模式。利用線上思政教育，為適應“廣知識、少學時，精內容”的要求，課堂教學讓學生參與其中，尤其是思政內容，開展師生討論、生生討論。小組教學，激發學生團隊意識，小組內分工明確，提升學生榮譽感。開展項目化教學，通過教師引領、發揮學生的主體作用，實現課程思政教學目標。

2 課程思政案例

設計課程思政案例，一般從以下幾方面入手：（1）思政案例簡介，主要說明本思政案例的背景、內容及目的。（2）教學設計，包括課程內容、教學目標、知識點、教學策略等，重點闡述解決的知識點問題，闡述思政元素融合思路、切入點及方式。（3）案例特色，說明本案例在專業領域和思政教學中有哪些特點。（4）取得成效，通過本案例能培養學生的那些能力和素質。

2.1 課程思政案例——從機械制造發展史看中國機械制造技術現代化

（1）思政案例簡介。中國制造技術在古代已有所發展，許多技術處于領先地位，制造標準化在戰國時期已經有所應用（如：秦國的箭頭），合金冶煉技術發展也早（越王劍），提高學生對五千年中華文明的自豪感。近代的工業革命，中國沒有參與，導致制造技術落后于世界，主要講述落后的政治體制對經濟的阻礙。現代，先進的政治體制下，中國制造技術得到飛速發展，重新取得世界第一制造業大國的地位。從制造技術的發展要求，闡述個人要學習好理論知識，提高自身理論和實踐能力，為國家的發展貢獻力量。

（2）教學設計。

課程內容：1）機械制造技術在綜合國力競爭中的重要性，2）現代制造技術發展趨勢，3）本課程的性質、目的。

教學目標：1）了解制造技術的發展過程，2）能夠理解制造技術的包含范圍，3）能夠建立本課程知識體系的框架。

知識點1：機械制造技術在綜合國力競爭中的重要性。中國特色的新型工業化發展道路，走過了發達國家幾百年的工業化歷程。“我國建成門類齊全、獨立完整的現代工業體系，工業經濟規模躍居全球首位。”1）在全球經濟競爭中，“超大規模市場”、“超大規模產業鏈”是中國兩大優勢，這個示例可以舉“中國高鐵”；2）制造技術發展中的制度優勢，也以中國高鐵為例，在補齊技術短板時，調動產、學、研多方技術資源參與，配套門類齊全、大規模的制造業，做到“差異化協作”。本知識點以啟發教學的方式，引導學生結合時代特點，認識到經濟制度的重要性。

知識點2：現代制造技術發展趨勢。從技術發展需求方面探索中國發展策略，引入中國需要以高水平的市場體制、對外開放體制為制造業的發展營造保障體制。1）以高鐵、大飛機等重大工程項目為抓手，推動具有引領性的質量標準；2）大幅度強化知識產權保護（介紹科研中的知識產權）；3）激發要素的活力，所有創新、創業和發展制造業者有高額的市場回報（學以致用）。

教學策略：1）案例教學。通過上述多個案例講解，增強學生的愛國意識。2）討論式教學。課堂上設置問題和組織討論，提高學生的參與程度，激發學生的參與程度，提高學生的學習興趣和注意力。3）多媒體法教學。利用文字、圖片等內容，展示課堂教學的內容。

（3）案例特色。1）將課堂中的理論與科學技術問題延伸為思政問題，從技術發展角度提升學生的綜合素養。2）針對課程思政的教學設計，相關案例均來源于實際，可以與課程對應的知識點在教學內容上實現無縫融合。3）思政案例的教學不僅可以促進對課程大綱所規定的對應知識點的全面分析講解，幫助學生更好的掌握學習內容，而且可以結合教學內容對學生實現對智能制造、低碳制造價值觀的培養。

（4）取得成效。通過思政案例激發學生的民族自豪感，培育學生的愛國主義，啟發學生樹立為中華民族偉大復興而不懈努力奮斗的高遠職業目標，引導學生樹立生態文明思想，鼓勵學生的社會責任擔當。每個環節中以技術、科學知識為載體，同時彰顯思政內容元素，于潛移默化中對學生進行思政教育。

2.2 課程思政案例——“疲勞裂紋”也有用——逆向思維出創新

（1）思政案例簡介。逆向思維是以“出奇”實現“制勝”，而面對科學難題時，往往更需要從與傳統對立的方向出發，另辟蹊徑，開拓創新，追趕超越。承受交變載荷作用的零件的失效多數是由于表面產生疲勞裂紋造成的，而疲勞裂紋主要是由于表面的微觀形貌和殘余應力所引起的，因此，如何減少疲勞裂紋是傳統工藝需解決的最常見的問題之一。實際上，“一無是處”的疲勞裂紋作為一種物理現象，只要合理運用其客觀規律，也可以在機械加工中發揮作用。西安交通大學利用疲勞裂紋擴展原理實現了金屬棒料的高效低損下料，相關研究得到國家自然基金的支持。

（2）教學設計。

課程內容：1）表面粗糙度、殘余應力、冷作硬化對疲勞強度的影響；2）擴展內容：基于疲勞裂紋擴展原理的金屬棒料下料工藝。

教學目標：1）能夠分析機械加工表面質量對零件使用性能的影響；2）能夠理解機械加工表面質量對疲勞強度的影響機理；3）能夠了解逆向思維在科學研究中的重要意義。

知識點：1）交變載荷作用下，零件表面粗糙度、劃痕和裂紋等缺陷易引起應力集中，有時會萌生和擴展疲勞裂紋，這樣就會產生疲勞損壞；2）表面層的殘余壓應力能提高零件的疲勞強度，殘余拉應力容易使已加工表面產生裂紋；3）表面的冷作硬化層能提高零件的疲勞強度。

教學策略：在講完疲勞裂紋是機械加工表面質量影響疲勞強度的“元兇”以后，向學生拋出問題：疲勞裂紋是有害的嗎？由此引入擴展思政內容：基于疲勞裂紋擴展原理的金屬棒料下料工藝，結合歷史上經典的逆向思維案例，完成課程思政。

（3）案例特色。在易形成刻板認知的知識點的教學過程中，引入教師在科研工作中積累的實際案例，闡明“有害”現象也可以在工程應用中發揮積極作用，啟發學生從逆向、辯證的角度看待問題。

（4）取得成效。1）以疲勞裂紋的工程應用為擴展，深化理解表面質量對疲勞強度的影響機理；2）打破對知識點的刻板認知，培養學生創新性思維；3）通過真實有趣的科研故事，激發學生科研興趣。

2.3 課程思政案例——培養學生誠實守信、團結協作、勇于探索的科學精神，以機床部件靜剛度測試實驗為載體

（1）思政案例簡介。誠實守信、團結協作、勇于探索的科學精神，是學生創新基因激發的內在前提基礎，也是對全民創業、萬眾創新目標的實踐內容之一。以機床部件靜剛度測試實驗為載體，讓學生建立適合自己的完整而又嚴密的邏輯思辨方法和思考問題的方式，構筑知識系統內容，并將知識“內化”為能力，能自覺地創造性用在實際問題的解決中去。中國是世界最大的機床消費國和進口國，特別是高端智能機床的核心部件技術對外依存度高，該局面對國家安全及人民生存造成極大隱患，技術瓶頸之一在于關鍵零部件剛度不能滿足服役需求。通過其形成原因和危害性的剖析，燃燒學生探索新知識的激情，培養敢于擔當、勇于實踐的人生觀。

（2）教學設計。

課程內容：1）改善零部件剛度的途徑及應用技術；2）影響車床靜剛度的主要薄弱環節。

教學目標：1）理解零部件剛度改善的途徑及應用技術；2）分析影響機床部件剛度的主要因素過程中，培養勇于探索的科學精神；在實驗進行中，訓練團結協作、誠實守信的科學求真精神。

知識點1：理解零部件剛度改善的途徑及應用技術。基于中國智能機床行業發展現狀和未來趨勢預測的數據，說明我國機床制造業發展面臨的技術瓶頸。結合我國近現代工業，特別是機器制造行業技術落后，給國家和民族發展帶來的影響分析，樹立掌握最新科技，走創新發展的重要性和必要性。針對提高機床零部件剛度的技術難題，在學習剛度定義及其測量方法的基礎上，分析零部件剛度對機床及其制造產品質量的危害，最后討論得到零部件剛度改善的途徑及應用技術。在該知識目標完成的過程中，學生建立適合自己的完整且嚴密的邏輯思辨方法和思考問題的方式，完成能力培養的目標。

知識點2：分析機床剛度影響中最薄弱環節。應用實驗方法，分析機床部件對工藝系統剛度的影響，尋找工藝系統中最薄弱環節，建立其剛度變化的規律。機床部件剛度影響因素過程中，訓練辯證思維能力，培養勇于探索的科學精神；在剛度變化規律實驗中，通過訓練團結協作，過程中堅持誠實守信的科學求真精神，完成實驗內容，得出正確實驗結論。在課程知識目標和能力目標實現過程中，完成誠實守信、團結協作、勇于探索品質的培養，實現課堂的思政目標。

教學策略：1）多媒體法教學，利用文字、圖片等內容教學。通過歷史事實例，點燃學生的愛國熱情；2）沉浸式教學，課堂知識的探索和獲取方式中，體現學生自主參與，吸引學生的學習興趣和注意力；3）啟發討論教學，構建教學內容，控制教學進度，展示課堂教學以學生為中心的理念。

（3）案例特色。1）將課堂中理論知識的建立過程擴展成思政目標完成的實踐，從知識發展的角度實現學生的綜合素養的培養。2）針對課程思政的教學目標需求，設計事實案例，實現其與課堂知識點在教學內容上的強相關，幫助學生有效提升學習能力。3）通過思政案例的教學，一方面促進對課程大綱所規定的對應知識深度教學，同時，有利于學生實現專業自信、知識是第一生產力等觀念的培養。

（4）取得成效。通過思政案例樹立學生專業自信、激勵學生熱愛工作、樂于奉獻，引導學生樹立科學世界觀和人生觀。利用課堂每個環節，以知識為載體，突顯思政元素內容，潛移默化中實現對學生的思政教育。

3 結論

引入課程思政以來，本課程的教學效果良好，質量穩定，將學科的最新發展引入教學，課程思政和專業知識相結合，突出了實際應用，實現了工程和學習結合、科研和學習結合。后續工作，進一步凝練思政教學特色，完善教學方案，建立課程標準，創新人才培養模式，編寫對應多媒體教材，完善教學評價機制，以學生思政水平、職業素養、能力達成等指標考核教學效果。

基金項目：

1.2021年陜西本科和高等繼續教育教學改革研究項目“專業思政教育中教學質量評價體系研究——以機制專業為例”（21BY075）2.西安工業大學本科教學改革研究項目（21JGY003）。

參考文獻：

[1]徐姚.“中國制造2025”人才培養背景下的《機械制造技術》課程思政研究[J].中國校外教育，2019（27）：124.

[2]馬佩，陳輝，常敏.課程思政融入工科專業課程教學中的實踐與探索[J].教育教學論壇，2020（6）：174-175.

[3]黃草，隆院男，何斯重.新時期工科專業課教學中對課程思政的思考與探索——以《水資源規劃與利用》為例[J].中國多媒體與網絡教學學報（上旬刊），2020（4）：210-211.

[4]斯進.專業技術類課程思政探索與實踐[J].計算機時代，2020（2）：98-100.

[5]霍文國，田青松，李少輝.機械制造技術課程思政教學探索[J].汽車實用技術，2022，47（07）：152-155.

[6]任京芹，張琳.課程思政下的機械制造工程學課程教學研究與實踐[J].農機使用與維修，2022（01）：131-133.

[7]劉昊，郝敬賓，劉新華.機械制造工程學課程思政教學內容設計[J].中國教育技術裝備，2021（20）：61-62+65.

[8]苑明海，李塹，朱雅萍，裴鳳雀.機械制造技術課程思政教學途徑探討[J].高教學刊，2021，7（14）：71-74.

[9]張康智，畢永強，曹鵬飛.《機械制造技術基礎》課程思政教學設計與研究[J].創新創業理論研究與實踐，2020，3（23）：13-14+18.