機械制造技術基礎課程“四位一體”研究性 教學模式的探索與實踐

摘 要：機械制造技術基礎課程是面向機械類專業大三學生開設的一門專業課，它具有理論性強、涵蓋知識面廣、與機械加工實踐聯系密切等特點。以知識、能力和素質三維課程目標為主線，構建基于課堂理論導學、課堂實踐研學、課后實踐拓學、網絡助學“四位一體”的理論與實踐相結合、教學與科研相結合的研究性教學模式，真正實現以研促教、教學與科研相長。

關鍵詞：機械類;研究性教學;“四位一體”

一、引言

（一）研究性教學的內涵

研究性教學是提升學生綜合能力、培養高素質創新人才的教學組織形式，教師通過創設類似科學研究的情境和途徑，引導學生通過自主學習、深入分析和運用信息來解決問題，進而探索相關規律的教與學活動。研究性教學巧妙地將科學研究的思路和手段融入日常教學活動中，以問題為導向，引導學生探究問題、解決問題，培養他們的問題意識、實踐能力和創新思維。研究性教學是教學過程的研究性進階，涉及課程教學內容、師資隊伍、教學資源和設施、評價體系等方面，這也是教學持續深化的發展趨勢。研究性教學符合高校提出的創新型人才培養新要求，能夠成為高校課程教學改革與建設的有效手段。

近年，研究性教學的探索推動了高校培養體系的轉變。以第一課堂為落腳點，依托中國創新創業大賽、“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽、中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽等項目，積極拓展第二課堂。專業課作為第一課堂的關鍵組成部分，應著重夯實學生的專業基礎，傳授有效的學習方法，著力培養學生的思維能力。因此，專業課中的研究性教學并不是一種科學研究，而是一種教學層面的研究進階。教師應以學生為中心，圍繞教學目標，運用研究性思維來科學構建整個教學體系。

（二）機械制造技術基礎課程研究性教學面臨的挑戰

機械制造技術基礎是機械類專業中實踐性很強的一門專業課。其內容主要分為三大模塊，即金屬切削過程中的基本原理與規律，典型零件表面的加工方法及工藝特征，以及機械加工中的裝備如機床、刀具、夾具的結構及設計。該課程不僅與加工實踐聯系密切，而且內容繁多、理論性強，涉及的專業基礎知識廣泛，因此，在教學過程中，教師面臨著學生對抽象的概念和原理缺乏認識，容易出現講解空洞、理論與實踐相脫節的現象。

經過探索與實踐，課題組通過在課堂教學中融入具體的任務目標，結合教學實踐需求，創設應用性強、創新性高的研究任務，讓學生在投身學習實踐的過程中，借助清晰化的研究任務目標導向，逐漸形成集成化、系統化的機械類專業思維。同時，在教學過程中，課題組還緊密結合機械類高級人才的現實需求，科學設制具體的研究性任務目標，提升學生的工科素養能力。

二、機械制造技術基礎課程“四位一體”研究性教學的構建思路

（一）理論導學

研究性課堂教學的首要任務是突破教材的局限性，在依托課程知識體系與相關前沿知識的基礎上，體現出教學的開放性、前沿性與綜合性。同時，在確保課程基本理論體系完整的基礎上，將機械加工領域的前沿技術融入課堂教學，激發學生的探索興趣，促使他們主動深入理解知識點。課堂理論導學的主要目的是在傳授傳統金屬切削理論知識的基礎上，突出重要知識點的研究性特征，啟發學生主動思考，引導他們理解、分析和解決問題，進一步激發他們的研究興趣，鼓勵他們將所學的知識與方法應用到實踐中。

（二）課堂實踐研學

研究性課堂實踐要求學生從“學習”轉向“研究”。學生課下探索課堂導學中提出的問題，并在課堂上分享研究報告與成果。在研究性課堂實施過程中，教師與學生可以相互質疑、相互提問，針對相關研究問題進行深入探討，以探索性的互動模式開展課堂實踐。具體實施過程如下：分組—選擇研究主題—分配任務完成研究工作—匯報及深入探索階段。

（三）課后實踐拓學

作為研究性教學的深化階段，其特點在于自發性和研究主題的開放性。教師為學生提供參與課題的機會，讓他們承擔一些力所能及的研究任務，拓展他們的知識深度和廣度，提升其研究技能，培養他們分析和解決問題的能力，啟發他們的創新思維和意識。在這一過程中，師生的角色也從“教”轉向“導”、學生則從“學”轉向“研”。課后拓學的教學活動能夠有效激發學生的研究興趣，它要求教師為學生提供必要的幫助與支持，且這些幫助與支持應具有一定的延續性。

（四）網絡助學

隨著信息技術的不斷發展，教師僅靠線下面對面的教學，已難以滿足學生在短時間內獲取大量信息的需求。網絡助學打破了時間和空間的限制，借助現有的線上教學平臺以及豐富的網課資源，教師能夠篩選出有價值的信息推送給學生，幫助學生構建和完善專業知識體系，了解先進的加工技術和前沿知識，豐富學生的課余生活，滿足他們碎片化、個性化的學習需求。同時，網絡助學還能輔助學生解決復雜的工程實際問題和實現對已有知識的整合。

三、機械制造技術基礎課程研究性教學設計

（一）課程內容：將基礎理論、學科前沿、實踐教學融為一體

在研究性教學模式的教學設計過程開始時，教師首先將課程內容分為若干項目模塊，例如刀具材料與切削加工基本知識、金屬切削加工中的主要現象及規律，以及車刀、麻花鉆、銑刀的制作。或者教師可以組織學生對典型零件進行三維建模，并為各工序選擇合適的刀具與加工參數等。在實踐過程中，引導學生學會查閱文獻，初步掌握科學研究的方法，培養他們自主學習的習慣和創新的思維方式，使學生初步建立科學研究的思維方式。為了增加知識的難度與深度，應設置合適的、具有挑戰性的科研課題并將之融入課程中，通過科學合理地引導學生，激發學生的科研興趣，增強他們的創新意識和科研能力。同時，將傳統理論知識與時代特色、技術前沿相結合，比如當前先進加工方法及精度、先進制造技術的應用等，充分發揮網絡助學的作用，激發學生的創新意識和科研熱情。

（二）教學手段：線上與線下混合式教學

為了充分發揮信息技術的關鍵效能與核心作用，課程采用線上和線下相結合的授課模式。學生通過電腦、手機、平板等終端設備，在碎片化的時間內完成課件、微課、慕課以及預習思考題的學習，實現在線自學與自測。教師根據學生線上學習情況統計，線下課堂講授遵循課堂理論導學的原則，創設應用性強、創新性高的研究任務。通過分組、總結提煉、提升拓展等階段來組織教學活動，同時運用啟發式講授、互動式交流、探究式討論等多種教學方法與手段，科學引導學生進行充分全面的專業知識學習，積極鼓勵學生開展相關領域研究性學習，夯實學習成效，有效提升學生的學習素養。

（三）課程評價：多環節、多元化立體教學效果評價

課程的考核評價方式也由原來單純的期末考試測評轉變為全過程、多環節、多元化的立體教學效果評價方式。構建多元化、綜合化、考查能力的全過程課程跟蹤反饋評價機制，以促進科教相長、教學相長。在此評價機制下，重點考查學生分析與解決問題的能力、課堂報告的研究意義與前沿性、是否能提出自己的觀點和見解，以及報告的邏輯性和嚴謹性等。

（四）課程思政：專業性和人文性的有機統一

在授課過程中，通過介紹機械工程領域的知名專家和學者，展示機械工程國家重大項目與成果，播放《大國重器》等專題片，講解我國制造業、航空、航天、高鐵等領域的發展歷程和現狀，強調工程技術人員刻苦鉆研的精神，潛移默化地將這些思政元素融入機械制造技術基礎課程。注重培養學生的愛國精神、工匠精神、團隊精神，提升他們的人文情懷和專業素養等，使課程內容變得更加生動鮮活、富有感染力，有效激發學生的創新意識和科研熱情，引領他們樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。

在機械制造技術基礎研究性教學模式的探究和實踐中，課題組探索出一套理論與實踐、教學與科研相長的研究性教學模式。借助超星平臺教學與評價系統，堅持理論與實踐并重，遵循從理論到實踐、循序漸進的理念。同時，結合時代特色，把握理論前沿，融入大量新技術、新設備、新材料、新工藝等內容，將制造業最新發展動態與傳統基礎理論有機融合。充分利用并優化整合各類教學資源，進一步深化課堂教學改革，創新教學形態，重塑教學設計、資源開發、課堂實施、數據跟蹤等各個教學環節，使教學與科研相長的本質得以體現，培養學生的創新思維和創新能力。

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責編：應 圖

基金項目：河南工業大學2023年度教育教學改革研究與實踐項目“‘研教融合’視域下‘機械制造技術基礎’課程研究性教學模式研究與實踐”（編號：PX-24233533）

作者簡介：巴文蘭（1984— ），女，河南工業大學機電工程學院副教授，研究方向為機械制造、計算機輔助幾何設計、計算機圖形學;班新星（1986— ），男，河南工業大學機電工程學院副教授，研究方向為超精密加工;王宏曉（1988— ），女，河南工業大學機電工程學院副教授，研究方向為先進制造技術。