“機械制造技術基礎”課程教學綜合改革與實踐

［摘 要］ 在新工科建設、“中國制造2025”等國家教育戰略背景下，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、考核方式簡單落后及思政要素欠缺等問題，提出有針對性的課程教學改革創新方法，創建了“感性實踐—理論提升—生產實踐”的三段式和“課前延展+BOPPPS+課后延伸”的教學模式，構建了分析解決復雜工程問題的“辯證、全面、發展、抓主要矛盾”的思維能力培養與科研、大賽、實習實踐能力培養一體化創新復合型人才培養模式。探索出一條“好奇—興趣—熱愛—自覺”的學習新思路，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，其滿足新工科建設要求，對提升課程教學質量具有一定的參考意義。

［關鍵詞］ 新工科；機械制造技術基礎；一流本科課程；人才培養

［基金項目］ 2023年度吉林省第三批“全省黨建工作樣板支部”長春理工大學機電工程學院機械設計制造及其自動化黨支部；2022年度吉林省高等教育教學改革研究課題“‘機械制造技術基礎’課程四維混合創新教學研究”（108-2022-20224BRI65E0030）；2022年度吉林省高等教育教學改革研究課題“‘機械制造技術基礎’課程智慧創新教學研究”（24-2022-2022R2V69VM000O）

［作者簡介］ 張景然（1988—），男，吉林松原人，博士，長春理工大學機電工程學院系副主任，副教授，博士生導師，主要從事微納加工及檢測研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）22-0125-04 ［收稿日期］ 2023-10-07

“機械制造技術基礎”是機械設計制造及其自動化、機械電子工程等專業的必修課程，是一門重要且實踐性較強的課程，對工程應用具有重要意義。該課程主要涉及金屬切削原理和刀具、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關鍵內容。通過學習該課程，學生可以運用所學知識解決復雜的工程問題，為培養我國的創新應用型人才奠定了堅實的基礎。

隨著社會的不斷發展和進步，傳統的課堂授課模式已經難以滿足工程機械行業的發展、企業專業人才的需求以及學生科技創新能力培養的需求，因此迫切需要對當前的課堂授課模式進行改革。目前，相關學者已經從多個方面對工科專業的傳統課堂授課模式進行了教學改革和創新研究。閆世程等［1］提出有針對性的課程教學改革創新方法，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。張元晶等［2］面向新工科建設、工程教育專業認證與課程思政改革的要求，提出了混合式翻轉課堂的教學模式、OBE導向教學考核改革、引入復雜工程案例等“機械制造技術基礎”課程改革的思路與方法。王鴻鼎等［3］以“機械制造技術基礎”課程線上線下混合教學為例，分析了該課程教學過程中存在的主要問題，提出了有針對性的改革措施，有效整合教學資源，提高學生參與度，激發學生學習興趣，保障教學質量。張甲等［4］將創新教學方法應用于專業課程的教學改革實踐中，解決了教師授課過程枯燥、學生學習主觀能動性差等難題，提高專業課程的教學質量。

本課程組基于“機械制造技術基礎”國家一流課程的特點，結合長春理工大學國家級一流本科專業建設的人才培養目標，以長春理工大學2016級、2017級、2018級兩個專業的學生為調查對象，分析本課程存在的問題，創建了“基礎+前沿”“專業+思政”、教學+科研，集知識、能力、素質培養為“三位一體”的多元立體化教學資源。從引發好奇到喚起求知欲、從激發興趣到增加專注力、從軍工前輩和大國工匠表率感染到家國情懷的形成、從有愛的學習（愛專業、愛課程）達成了自覺主動地學習。

一、“機械制造技術基礎”課程教學存在的主要問題

傳統的教學方式無法適應新工科背景下機械類專業人才培養的時代要求，傳統的教學方式包括課堂理論授課、觀摩實驗操作、課后提交作業以及期末閉卷考試。傳統的工科課程教學模式存在以下需要解決的問題。

（一）課程教學內容陳舊，教學方法固化單一

基于傳統課程教學模式，只傳授理論知識，無法讓學生形象地理解刀具、工裝夾具、工藝規程等“機械制造技術基礎”課程的知識點，導致學生的課堂參與度低。此外，學生遇到理解困難的知識點時，容易產生消極情緒，抑制他們的學習熱情，影響教學效果。

（二）解決復雜工程問題的能力不足

在“中國制造2025”國家戰略和制造業工業4.0升級的背景下，智能裝備呈現出越來越復雜的趨勢?！皺C械制造技術基礎”作為機械工程專業的基礎課程，對培養工科學生解決復雜工程問題的能力至關重要［5］。然而，目前該課程的教學過程更加注重理論，忽視實踐能力、創新能力以及系統化解決復雜工程問題的能力等方面的培養。

（三）缺乏思政引領

通過將思想政治教育工作融入課程專業教學中，達成協同育人的目的。目前還存在一些問題：課程內容缺乏人文精神、工程倫理和社會主義核心價值觀等思政要素的引導，同時也缺乏育人環節。由于這些問題，學生在專業課學習中不僅缺乏主動性和自覺性，還缺乏內心認同感和目標驅動力。要想解決這些問題，須要深入挖掘課程的思政教育作用，并通過科學而巧妙的內容設計來引導學生建立科學的價值觀，樹立遠大的理想和提高綜合素養。

（四）考核方法單一，缺乏過程性評價考核

“機械制造技術基礎”課程在前期線上線下混合教學過程中，考核方式是由平時成績和期末卷面成績組成。平時成績包括學生的出勤率、課堂回答問題情況和作業成績；期末考試主要是填空、計算、簡答等傳統題型。然而，實際上該考核模式很難全面準確地評估學生對知識和技能的掌握程度，尤其是學生分析和解決復雜工程問題的能力。因此，須要改進考核方式，增加過程性評價內容，以更好地評估學生的學習情況和能力水平。

二、“機械制造技術基礎”課程教學改革與創新實踐

（一）基于OBE導向的過程性教學考核

機械設計制造及其自動化專業人才培養目標指出：通過本課程學習，學生能夠將機械工程基礎知識應用于推演、分析機械設計制造過程中的技術、工藝、質量、檢測控制及生產管理等復雜工程問題的能力；分析復雜機械工程問題的影響因素，證實解決方案的合理性，并獲得有效結論；能夠在社會、健康、安全、法律、文化及環境等因素的約束下，提出針對復雜機械工程問題的解決方案；能夠對實驗結果進行分析和解釋，通過信息綜合解決復雜機械工程的實際問題，并得到合理有效的結論。

為了改進課程教學內容陳舊、教學方法固化單一的問題，基于OBE導向教學進行改革，“機械制造技術基礎”課程的考核包括課堂表現、觀看視頻（線上討論）、在線作業、小組討論、線下作業、課內實驗及期末考試，以知識目標、能力目標和素質目標，提高學生的學習能力。

（二）課程思政融入

在授課過程中，深入挖掘本課程的思政育人功能，通過教學設計引導學生樹立正確的政治方向，增強其自身的綜合素養和愛國主義情懷培養。其部分章節的課程思政融入點，如表1所示。

（三）教學方法更新

依據OBE（Outcomes-based Education）和新工科理念進行“課前延展+BOPPPS+課后延伸”教學設計。

（1）課前。精心選擇教學案例，給學生布置線上自主學習內容和課中討論題目，通過問題和案例，引發學生的好奇心和求知欲，激發學生的學習興趣，提高學生的專注力。例如，“我的想法正確嗎？”“什么是最好的方法？”讓學生帶著問題進入課堂，既保證學習質量，也使課中學習更有興致。利用課前5分鐘完成前測。（2）課中。講授內容增加了新科研成果及跨學科的前沿知識，內容做“加法”處理。注重高階思維培養，引導學生用辯證、全面、發展的思維方式，抓主要矛盾的方法分析和解決機械制造中的復雜工程問題。例如，減小加工誤差，學生會從諸多影響因素中先找出誤差敏感方向，并提出減小誤差措施；又如，提高工藝系統剛度，會找出工藝系統最薄弱環節的剛度，并提出解決方案。使學生在科研、大賽等復雜項目完成中，表現出的不是束手無策，而是有思路、有方法、有獨到見解。課堂小組討論，根據學情、個性特點不同，科學分組，讓每名學生都承擔不同角色的學習任務，互幫互學，整體優化。參與式學習，學生收獲了多元化信息和多角度思維，團隊協作能力得到明顯提高。當學生在集思廣益下得到的結論為正確時，其自信心、成就感和積極性得到提升。依據課堂表現及隨堂練習等完成中測。優化課堂時間管理，將90分鐘講授改為60 分鐘講授、20分鐘互動、10分鐘總結。（疫情防控期間采用線上分組互動，觀看實習視頻等手段）。（3）課后。通過線上自測、線上討論、翻轉課堂及學生答辯等，完成課后測試。

（四）解決工程實踐能力

為解決學生中普遍存在的工程實踐能力較差的問題，安排學生進行課內小組訓練、課程設計和生產實習等。理論課程中加入小組討論，如加入連桿鉆孔夾具設計訓練，確定定位方案，并分析該工序的定位誤差。根據加工要求繪制三維夾具模型（包括定位元件、導向元件、夾緊裝置和夾具體）。課程設計中加入十字軸、凸輪、撥叉、法蘭盤等零件的機械加工工藝規程及夾具設計。完成基礎課程的學習和實習認識后，將參與專業對口的實踐基地進行實習。在這個過程中，將綜合運用所學的知識和技能，完成一系列生產任務，同時進一步熟悉操作技巧，學習企業管理，培養正確的勞動態度。生產實習內容包括：參觀中型卡車雙中間軸變速箱法士特8JS55E；拆裝變速箱箱體結構及零部件；學習變速箱箱體、調整臂、變速箱軸的工藝路線、工藝流程及相關注意事項；學習CAPP—計算機輔助工藝進程設計。此外，邀請東北工業集團有限公司、中國兵器工業集團、中機試驗裝備股份有限公司的專家開展有關全自動化生產線和生產設備、數字化制造技術及試驗裝備產業介紹的講座。通過在生產現場進行參觀學習、舉辦先進制造業講座，不僅加深了學生對機械加工工藝的理解，也對機械加工工藝規程制定有了更深層次的認知。同時，也提升了學生在解決工程實際問題中的能力。此外，學生通過參加實驗、科研、競賽（2019級80%以上學生參與競賽）、企業培訓等一系列的線下實踐活動，得到了跨學科綜合訓練。學生參與科研設計的光電檢測儀、機床靜剛度測試裝置、5 kW激光數控處理系統等產品，在推廣到企業的同時，也轉化為實驗設備。這一點在對學生的就業、升學追蹤反饋中均有所體現。

結語

“機械制造技術基礎”課程內容改革突顯OBE、新工科理念和跨學科特色，作為機械設計制造及其自動化、機械電子工程兩個專業的必修專業課，支撐兩個專業均通過了工程教育專業認證，且成為國家級一流專業。通過對2016級、2017級、2018級兩個專業學生成績分布統計分析，平均成績普遍高于2016級以前，且呈上升趨勢，課程達成度最低為0.794，達到了課程目標要求。學生對課程組全體教師評教成績為98分以上。改革在學生解決復雜工程問題的能力，以及發明專利、創新大賽取得獎勵和參與科研的出色表現方面得到了檢驗。課程組還根據督導組、專家、同行評價及學生反饋，及時召開反思會，予以糾正，持續改進與創新。從引發好奇到喚起求知欲、從激發興趣到增加專注力、從軍工前輩和大國工匠表率感染到家國情懷的形成、從有愛的學習（愛專業、愛課程）達成了自覺主動學習。

（課題組其他成員：趙偉宏、丁海濤、于俊鵬、劉薇娜）

參考文獻

［1］閆世程，胡亞輝，劉婕.“機械制造技術基礎”一流本科課程教學改革實踐［J］.教育教學論壇，2023（17）：109-112.

［2］張元晶，楊勇，沈惠萍，等.新工科背景下“機械制造技術基礎”教學綜合改革探討與實踐［J］.南方農機，2023，54（16）：179-181+198.

［3］王鴻鼎，關紅艷，李雪，等.線上線下混合式教學在“機械制造技術基礎”課程中的改革與應用［J］.南方農機，2023，54（6）：174-176.

［4］張甲，吳春亞，郭兵，等.高校機械制造及其自動化專業課程思政實踐與思考：以“機械制造技術基礎”課程為例［J］.學科教學與成才研究，2023，20（756）：117-119.

［5］賈啟君.新工科課程思政建設的實踐邏輯［J］.中國大學教學，2021（5）：50-53.