先進設計與制造課程群及新形態教學資源建設與實踐

摘" 要：在“中國制造2025”戰略的引領下，制造行業對高素質復合型人才的培養提出更高要求。傳統教學存在課程內容不成體系、教考分離、動手實踐資源少等共性問題，難以滿足高素質復合型創新人才的培養要求。課程群建設是專業建設與課程建設的橋梁，可以系統性協同規劃完備的知識體系，在高等院校課程建設中運用得越來越廣泛。在“互聯網+教育”時代，構建多樣化新形態課程教學資源，是提升創新型人才實踐能力培養的必由之路。基于此，提出將產品創新設計與實踐、互換性原理與技術測量、機械制造技術基礎、現代設計方法和機械制造裝備設計5門課程有機融合，形成一個具有系統性、整合性和協同性的知識體系。通過開展課程的數字化資源建設研究，持續完善課程的新形態教學資源，提高學生的學習積極性，促進教學質量的提高和學生創新實踐能力的培養。

關鍵詞：課程群;新形態教學資源;建設與實踐;先進設計與制造;創新人才培養

中圖分類號：G642" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-000X（2025）04-0043-04

Abstract： Under the leadership of the \"Made in China 2025\" strategy， the manufacturing industry has put forward higher requirements for the cultivation of high-quality composite talents. Traditional teaching has common problems such as unsystematic course content， separation of teaching and examination， and limited hands-on practical resources， which makes it difficult to meet the training requirements of high-quality composite innovative talents. The construction of course clusters is a bridge between professional and course construction， which can systematically and collaboratively plan a complete knowledge system and is increasingly widely used in the construction of courses in higher education institutions. In the era of \"Internet plus education\"， building diversified new forms of curriculum teaching resources is the only way to improve the practical ability of innovative talents. Based on this， it is proposed to organically integrate five courses： product innovation design and practice， interchangeability principle and technical measurement， mechanical manufacturing technology foundation， modern design methods， and mechanical manufacturing equipment design， forming a systematic， integrated， and collaborative knowledge system. By conducting research on the construction of digital resources for courses， continuously improving new forms of teaching resources for courses， enhancing students' learning enthusiasm， promoting the improvement of teaching quality， and cultivating students'innovative and practical abilities.

Keywords： course group; new forms of teaching resources; construction and practice; advanced design and manufacturing; training innovative talents

先進設計與制造是制造業發展的重要方向，也是當前機械工程人才培養的重要內容。隨著“中國制造2025”戰略的實施，傳統制造業向智能制造、高端裝備制造轉型的趨勢更加迫切，對先進設計與制造人才培養提出了更高要求。作為先進設計與制造的最新發展趨勢，智能制造對專業基礎扎實、融合度高、創新能力強的高技能人才需求尤為顯著。高校作為培育高質量創新性人才的孵化器，承擔著引領我國工業技術與科技發展方向的重要責任。學生對機械產品的創新設計能力是衡量能否實施萬眾創新的核心要素，也是制約創新創業的關鍵瓶頸之一。

然而，相關教學多以單門課程教學為主，知識領域較為狹窄，不利于學生形成全局性的視角，并且缺乏解決工程實際問題的實踐能力。此外，傳統的課堂教學存在教學內容單一死板、教學方式枯燥乏味等問題，缺乏新穎性和實踐性，不能激發學生的學習興趣和自主學習能力，已經無法滿足現代學生全方面能力培養要求。具體體現在以下5個方面。

課程間教學內容重復，教學效率低。傳統數字化設計課程均為獨立課程，不同課程間缺乏聯系，且由于授課教師不同，課程間存在教學內容重復的情況。不僅占用有限學時，致使教學效率低下，也會導致課程教學的重點不夠突出，難以將教學內容進行集成化處理，實現學生數字化知識的實踐應用轉化。

傳統課程群內部課程設計架構缺乏層次性。實踐課程與專業課程、通識課程、基礎課程等在時間安排上存在事實上的割裂，且課程安排缺乏層級性，易造成學生在各年級、各學段的基礎知識學習與實踐應用上溝通不暢，使得課程群的組建出現斷層現象。

線上課程缺少師生間、生生間的交流互動。線上教學過程存在“一對多”的口頭互動往往無法得到及時回應的問題，更難以實現學生之間以小組為單位的面對面交流，同時，由于沒有教師的現場監督和同伴競爭，學生容易產生懈怠散漫的想法，難以保持學習主動性與專注程度。

線上課程資源有限，教學效果欠佳。線上課程往往只是簡單的視頻錄制，沒有豐富的拓展資源，且課程系統缺乏后期的維護與內容更新，現有課件、視頻等資源很難滿足當下教學要求。同時，如互換性原理與技術測量、機械制造技術基礎等理論知識與生產實踐緊密聯系的課程，單純憑借老師講授與課件展示很難讓學生真正理解相關知識體系。

考核和評價體系不完善。傳統的考核和評價方式主要以試卷和報告為主，無法全面反映學生的實踐能力和創新能力，考核和評價標準缺乏科學性和可操作性，無法真正客觀評價學生的綜合能力，缺乏深層次、多元化的多級評價指標。由于是數字化線上教學，無法實時追蹤學生的學習情況和學習效果，缺乏及時的動態反饋。

一" 新形態教學資源內涵建設

（一）" 傳統教學資源的使用遭遇瓶頸

傳統紙質版教材和相關PPT等教學資源幾經修訂完善已經成為經典，是目前教師備課及課堂教學、學生課上聽講及課后自學所使用的主要參考資源。然而隨著信息技術的不斷發展和制造技術的日益革新，傳統教學資源所承載的內容和表現形式不足以滿足目前高校教學的需求。例如，用一個動畫視頻可以闡述到位的知識點，采用傳統教學資源可能需要大量的文字和圖片論述，導致教師授課和學生自學的浸入感不佳。特別是教學過程所需要的視頻、音頻、動畫和虛擬實驗等新形態資源，更是傳統教學資源無法呈現的，這些新形式教學資源的缺失會影響教與學效果。及時了解前沿方向、拓寬創新思維產生了一定的局限性。

（二）" 以多媒體和信息技術為代表的新技術快速發展為新形態教學資源建設提供解決方案

在教育部發布的《教育信息化2.0行動計劃》中提出要實現從專用資源向大資源轉變;從提升學生信息技術應用能力向提升信息技術素養轉變;從應用融合發展向創新融合發展轉變。這對教育信息化中的數字教育資源的開發和服務提出了更高要求，與網絡教學模式相配合的新形態教學資源也在信息化背景下有所發展，建設豐富的多樣化新形態教學資源成為了題中之意。

（三）" 新形態教學資源的定位與內涵

新形態教學資源是一種以數字化教材和教案為核心，以互聯網平臺為載體，以現代信息技術為手段，將紙質教材和數字化教學資源一體化建設融合，并通過多種終端形式應用的新形態教學資源。包括新形態立體化教材、新形態教案、數字化工程實踐教學案例、多媒體虛擬仿真平臺等多樣化教學資源。新形態教學資源就是把傳統教學資源的內涵擴展到“內容和形式豐富多樣的教學資源”，這成為教學資源體系化融合和應用的手段，其承載的內容豐富和形式多樣的教學資源可直接應用于課程教學。

二" 課程群及新形態教學資源建設舉措

（一）" 建設的主要內容

1" 合理規劃課程知識體系結構，打造交叉互融的先進設計制造課程群

根據課程內容特點，融入專業方向和辦學特色，合理規劃不同課程的教學內容，構建完整的先進設計與制造教學知識體系，打造交叉互融的課程群。使學生在訓練創新思維和創新實踐意識的基礎上，掌握零部件精度設計、結構設計和制造工藝設計等基礎知識，進一步開展機械裝備設計的動手實踐能力。

2" 豐富先進制造企業工程實踐案例，構建課程間貫穿式案例庫

基于教師與企業合作的相關科研案例，豐富企業工程項目教學案例，構建對象相關性高的貫穿式教學案例庫，拓展學生的工程實踐視野。引導學生依據各課程教學目標要求，解構典型企業工程項目案例，培養學生的工程實踐能力。圍繞項目案例的總目標，結合不同課程的教學目標，將適用的工程案例融入課程教學中，并從中提取有趣的創新設計或課程設計題目，鞏固知識點，理論聯系實踐。

3" 拓展線上教學平臺交互渠道，促進師生和生生間交流

建立新形態教學資源平臺師生交流渠道，利用網絡平臺方便快捷的優勢，集中收集學生課程內容問題并及時答疑解惑，強化師生知識交互，追蹤學習效果。注重小組教學環節的建設，促進學生間學習交流，采用小組互幫互助制度，組織小組討論答疑并布置組內作業，在解決復雜工程問題的過程中鍛煉學生團隊合作能力、促進交流并激發學生學習積極性。

4" 建設數字化教學多元課程資源庫，構建新形態教學資源體系

優化原有線上課程簡單錄制模式，建設多元化課程資源庫，碎片化教學內容，將知識點單元化融入課件、視頻、動畫、前沿動態及實時熱點內容之中，提升學生的學習興趣及學習熱情。根據學生特點豐富符合學生學習需求的新形態數字化教學資源，編寫新形態數字化教材及講義，構建課程教學動畫庫、視頻庫，開發數字化試題組及評閱系統。更新數字化教學形式，根據教學內容組織虛擬仿真上機實驗，進一步幫助學生理解知識點。

5" 持續完善課程教學資源建設，不斷優化課程群考核評價體系

課程群考核環節應加強線上平臺與線下課程的交叉互融，增設創新實踐性教學活動，調整并提升其考核占比，進一步優化課程群考核評價標準，深層次反映學生實踐能力及創新能力。將新形態教學資源融入課程教學之中，實時更新在線資源平臺的教學內容并標注知識難點要點，考核線上教學平臺課程內容。歸納并構建課程群“知識索引”信息庫，課后積極與學生進行線上知識交互，在線追蹤并考核評價學生課程的學習效果。

（二）" 先進設計與制造課程群及新形態教學資源建設的具體建設方案

建設多課程融合的教學團隊是做好課程群建設的有力支持。考慮到目前機械就業應用領域的特點，教學團隊由來自不同課程背景的專業教師組成，不同課程的教師發揮各自所長，具有相應豐富的教學經驗，熟悉教學規律，了解學生特點，能夠更好地實施先進設計與制造課程群的建設。在分析行業需求的基礎上，教學團隊廣泛開展教學研討，充分結合了不同課程的教學目標、教學內容，在通識教育課程、專業基礎課程和綜合實踐課程等模塊中，選擇了產品創新設計與實踐、互換性原理與技術測量、現代設計方法、機械制造技術基礎和機械制造裝備設計5門課程，形成融合式課程群架構，梳理清楚了課程關系，充分發揮了課程群優勢，實現了從單門課程的建設向課程群的建設轉變，循序漸進地提升學生能力。其中，通識教育課，如產品創新設計與實踐，從創新思維和創新意識培養的角度闡述創新思維訓練、創新能力培養和產品設計方法的理論知識，從而有效培養學生的創新思維，提升學生的創新實踐能力;專業基礎課程，如互換性原理與技術測量、機械制造技術基礎和現代設計方法，提供了學生在運動設計、結構設計、精度設計方面的知識儲備，使學生能夠了解和掌握機械制造的基本過程和原理;綜合實踐課程，如機械制造裝備設計課程，在整個學習框架中起到整合和應用的作用，將先前所學課程綜合運用，融入教學案例中，幫助學生將前面學到的知識和技能應用到實際的機械制造裝備的設計中去。

有效的教學案例對于學生能力的培養起著重要的作用。通過專業多渠道匯集項目案例。一方面，與合作企業加緊溝通合作，通過課程設計、畢業設計、教師橫向課題、共同指導大學生創新項目等方式，將企業工程項目引入專業課程建設項目庫。另一方面，結合學院綜合實踐平臺建設，將項目案例形成案例庫，融入數字孿生的實踐教學示教系統中。圍繞項目案例的總目標，不同課程結合自身的教學目標，選擇合適的教學案例融入課程教學中。教師在教學中注意提醒學生案例間的關系，有利于學生理解簡單工程問題在復雜工程問題中的關系。學生在先修課程中獲得的實踐經驗，能更好地遷移到新案例中，學會將復雜問題拆解為若干簡單工程問題，幫助學生更好地解決綜合實踐環節涉及的復雜問題。

老師通過企業微信、學習通、中國大學慕課網等平臺與學生進行線上答疑解惑，也可依托江南大學智慧教學平臺建立討論區，老師發布討論主題，然后其他學生進行跟帖回答或者發表自己的觀點，討論區所有的討論信息都用后臺數據庫存儲，老師和學生可以隨時查看。為了促進學生之間的溝通，可以采用分組教學的方式。首先老師根據學生的學習情況，將學生分為“掌握較好”“掌握一般”以及“掌握較差”三類，然后進行分組，每一組需包含上述三類學生從而使掌握較好的學生可以幫帶掌握較差的學生，學生間形成互幫互助的良好學習氛圍。在合理分配好小組后，老師在線上發布較為復雜的小組設計題目，小組進行分工合作，每個學生根據所分配的任務進行深度學習，透徹理解所承擔任務涉及到的每一個知識點的內涵和外延，并開展設計。然后可以在網絡平臺上進行組內交流和討論，充分交換各自的想法，協調好每個組員的設計方案，在交流的過程中，每個組員又學習了其他人所負責的內容，從而掌握了總體內容。

根據教學方案建立教學資源庫，將教學內容碎片化，以知識單元為單位，內容由淺入深，層層遞進，將PPT、視頻以及例題庫等上傳構建起網絡平臺的素材資源庫，方便學生在學習的過程中隨時查看。數字化資源內容在每一輪授課之后及時更新維護，老師根據授課中存在的問題，對原有的內容進行修改，也應該增加一些前沿內容，讓課程一直滿足當下教學要求。例如，在機械制造裝備設計的線上資源隨時更新一些國內外機床發展最前沿的動態，讓課程緊跟發展潮流。

針對課內實驗的課程，靈活設計線上實驗，嵌入一些虛擬實驗儀器設備及軟件，把一系列軟硬件有機結合起來，實現對實驗操作和實驗結果的計算機模擬，使得線上實驗平臺達到線下實驗的效果。虛擬演示以動畫形式演示實驗的主要步驟及內容;實際演示為實際演示實驗的操作錄像，與虛擬演示相對應;總結思考針對實驗提出問題，引發學生思考。

課程群采用線上線下融合的考核評價方式，線上課程采用異步小規模限制性在線課程模式在中國大學MOOC平臺進行講授，結合線下課程教學安排，在相應的時間節點適時發布小節測試和單元測驗，在課程中期和結束等關鍵節點發布圖紙或仿真類創新實踐設計大作業，適時記錄學生課前觀看線上學習視頻課件的預習情況，記錄學生課程小節測試、單元測驗及創新實踐設計大作業的完成情況。采用“積分闖關”模式考核關于課程內容的工程化設計實例開放習題，學習者通過MOOC平臺或者微信公眾平臺提交，依據其完成質量給予積分，積分標準評判能否進入下一階段學習。增設先進智能車間虛擬仿真、機械制造圖紙設計、上機實驗和產品創新設計等創新實踐性教學活動，調整并提升創新實踐活動的考核占比，進一步優化課程群考核評價標準，深層次反映學生實踐能力及創新能力。

在此基礎上，利用新形態教學資源平臺輔助課程教學，在中國慕課MOOC、抖音、B站、微課教學、微信公眾號和虛擬仿真平臺等新形態教學資源定期上傳教學視頻，實時更新教學內容推文并標注教學重難點，課程中實時進行測驗考核教學內容。此外，歸納構建課程群知識點信息庫并分享“知識索引”鏈接，持續優化完善新形態教學資源體系建設。整合微信公眾號、中國慕課MOOC及電子公告牌（BBS）系統等平臺，開展授課者與學習者之間的問答求助、作業提交、作業情況反饋，持續增進學生間的學術交流與互助，在線追蹤考核學生課程的學習效果，及時進行考核評價。使學生在掌握課程知識的基礎上進行創新實踐探索，培養學生機械設計及制造方面創新能力的同時，提升學生的工程實踐能力。

三" 課程群和新形態教學資源建設的實施效果

通過融合多門優質課程，打造先進設計與制造課程群，提供完善并持續更新的新形態教學資源庫，建設了5門校級以上一流課程。開展先進設計與制造課程群的創新型實踐，形成了大量創新實踐課程視頻或指導學生參加相關競賽，驗證了課程創新實踐效果。通過本課程群的建設與實踐，對機械類學生知識儲備和實踐能力有大幅提升，并為國內同類高校提供可借鑒的教學模式與優質精品教學資源。通過公開發表研究成果，舉辦小型的教改座談會或在線交流等形式，分享機械產品先進設計與制造類課程的教學研究成果，促進課程群的持續改進和新形態教學資源持續優化。本建設成果將為國內相關院校的先進設計與制造類課程的教學提供可具體操作性的教學模式，為新形態教學資源建設提供行之有效的方法。

四" 結束語

本文是江南大學數字化教學改革課題項目階段性研究總結，本課題研究旨在建設一批先進設計與制造領域的優質數字化課程教學資源，提高團隊教師數字化教學設計的能力，并學會在實踐中反思，在反思中提高。通過新形態課程教學資源的教學應用，也可以使學生在學習情感、知識、技能和學習態度、學習能力上得到同步發展，特別是在創新意識和運用知識解決問題綜合創新能力方面有明顯的成效，積極推進新形態課程教學資源建設將成為提高人才培養質量的重中之重。

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基金項目：2023年江南大學本科教育教學改革研究項目教學數字化專項“先進設計與制造課程群及新形態教學資源建設”（JG2023016）;2021年江蘇省高等教育教改研究重點課題“多元協調智能制造創新人才培養模式的探索與實踐”（2021JSJG079）;2021年江南大學線上線下一流本科課程“互換性原理與技術測量”（YLKC2124）;2021年江南大學本科生教育教學改革項目“《機械制造技術基礎》課程思政設計及實踐”（JG2021035）

第一作者簡介：王全龍（1988-），男，漢族，山東費縣人，博士，副教授，碩士研究生導師。研究方向為超精密加工。

*通信作者：馬成龍（1990-），男，漢族，江蘇揚州人，博士，副教授，碩士研究生導師，院長助理。研究方向為鎳鈦基形狀記憶合金增材制造工藝優化與裝備研發，結構-材料-性能一體化設計與制造技術。