機械原理課程思政教學改革探索與實踐

0 引言

《中國制造2025》提出了將我國從制造大國轉變為制造強國的明確目標。隨著“三步走”戰略的推進，我國迫切需求自主創新、綠色發展、智能制造等方面的優秀人才[]。當前，為適應時代需求，新工科建設成為推動工程教育創新的重要戰略舉措，旨在培養具備新型產業創新創業能力的工科專業人才[2]。為了滿足智能制造工程、機械電子工程等新工科專業跨學科、重實踐、強創新的人才培養目標，專業核心課程和方向課程的教學改革勢在必行。機械原理是機械類和近機械類專業的一門核心專業基礎課程，與時俱進的課程改革和內涵式建設是實現以學生為中心具備“兩性一度”金課目標的重中之重，也是完善新工科專業育人體系的重要支撐[3-4]。

近年來，各大高校教師針對課程開展了教學改革。一方面，立德樹人是教育的核心環節，課程思政建設在人才培養中舉足輕重。李振宇等[5對新工科建設中機械類課程思政教育提出了思政元素挖掘、融入和評價等實施策略。葉妮佳[將思政元素融入機械原理課程，從理論、實驗到三級項目通過線上線下授課、開展討論、案例分析等舉措，將思政元素滲透至教學環節。劉春輝等[設計了工程案例并融入思政元素，課程思政貫穿思政點的融入、問題引導、分析過程和解決方法等教學環節。

另一方面，隨著互聯網和人工智能的發展，教學手段的創新是實現教學改革的重要途徑。李堅等[8]基于“互聯網+”和智能制造的現實需求，采用共享課堂、混合教學設計、競賽和科研激勵的方式開展教學改革。古妮娜等[9采用項目任務和學科競賽雙核驅動，重構教學內容、豐富教學活動、重建評價體系，在MOOC、學習通、大學生實踐基地等多平臺資源的支持下，實現傳統課堂在時間和空間維度上的外延。于靖軍等[10]通過理論與實踐結合、經典與前沿結合、科學與工程結合，從分析仿真、性能評價和創新設計三個層次挖掘機械原理課程的重要知識點并對學生進行高階思維訓練。

上述改革主要圍繞課程思政協同育人、借助網絡平臺開展混合式教學、利用項目任務或學科競賽驅動教學創新、采用案例引導分析討論等激發教學主體主動性進行，改革者的思考和措施都具備足夠的借鑒性。但是，改革中仍然存在一些問題：1）課程思政的融入和知識內容呈現“兩張皮”現象，如穿插突兀的古詩詞、名人名言等；2）高階案例與知識內容銜接設計欠缺，如案例僅作引入，與教材知識相對獨立；3）針對學生設計的挑戰度課堂不夠全面，豐富的網絡平臺并不能與良好的學習效果等價。

基于當前機械原理課程教學改革現狀和進展，機械原理教研室經過近十年的探索和實踐，通過分析教學痛點，從教學理念、教學內容、教學策略、教學方法和評價模式五個角度開展課程改革和內涵式建設，提出學科交叉思政案例貫穿的“理論一實踐一創新”教學改革模式，促進了以學生為中心，同時具備“兩性一度”的金課建設。

1機械原理教學中存在的痛點

在機械類專業培養體系中，機械原理課程是銜接基礎課和專業課的橋梁，因此，機械原理的教學不僅需要培養學生的機械綜合分析和設計能力，還需肩負起培養創新能力、工程實踐能力和工程師素養的責任。但是，在授課過程中，機械原理教學存在著課程知識的價值認同度低、創新期望與能力不足的矛盾和參與式課堂成效欠佳三大痛點。基于此，結合當代學生多樣化和差異性的特點，提出通過設計學科交叉思政案例，梳理專業知識體系，輔助學生健全知識圖譜，凸顯專業知識的重要性；建立課內外和校內外育人機制，以創新需求為引導，提升高需求學生的比例，化解創新期望和能力不足之間的矛盾；精心設計含反饋的F（Feedback）-BOPPPS教學課堂，通過高效課堂設計，提高參與式課堂上能力培養和素質塑造的成效。

2教學改革理念與框架

改革中，秉承立德樹人的育人宗旨，結合課程內容、學生特點和創新人才培養需求，以學生為中心，重構學科交叉案例全貫穿的知識體系，創造性地在“理論一實踐一創新”模式驅動下，完善教學策略和評價機制，高質量地實現課程教學目標。

首先，以課程思政引領，利用精心設計蘊含學科交叉元素的思政案例重構知識圖譜，形成“知識一能力一素養”三譜合一的課程圖譜，從專業價值引領的角度提高學生對專業知識價值的認同；其次，通過成果導向，落實科教賽創等實踐項目的實施，提高學生的協作創新能力，縫合學生創新期望和能力之間的差距；再次，設計全貫穿的F-BOPPPS參與式課堂，將“兩性一度”的元素注入課堂，在提高課堂參與度的同時，通過課上表現評價提高和檢驗課堂參與成效；最后，通過過程性評價機制融合剛柔并濟的課內外考評機制，建立知識的客觀評價和能力、素養的主客觀評價的多元化綜合評價模式。

3學科交叉課程思政案例設計與實施

3.1學科交叉案例重構知識圖譜

案例教學法是機械原理教學中常用且有效的方法。經典的教學內容嫁接上精心設計的案例，可以啟迪學生的機械設計思維，發揮學生的創造能力，輔助學生挖掘專業價值。筆者在機械原理課程教學中，精心設計了10項具備學科交叉特色的思政案例，將課程中的專業知識與歷史、健康、生物、航天、醫療、流體、能源、生活和實踐活動交融起來，實現知識價值的引領，如圖1所示。學生從案例分析或需求出發，以發現問題、解釋問題、尋找辦法、解決問題的思路，獲得課程知識和提升實踐能力。高階性的案例設計不僅保證了課堂知識的新穎性，而且提升了學生對專業知識的價值認同。

以平面連桿機構及其設計為例，通過設計“機械 + 醫療”的案例，將疫苗的封蓋機構作為研究對象貫穿機構分析和設計的全過程，如圖2所示。1）通過注射疫苗的生活常識，引導學生思考機械學科如何助力醫藥生產，通過生命健康體現專業價值。2）通過疫苗封盒生產線，讓學生觀察疫苗生產線上的封盒機構，繪制封盒機構運動簡圖。3）通過引學的方式帶領學生分析鉸鏈四桿機構的基本特性，如存在曲柄的條件、急回特性、傳動角、死點等。4）學生通過分組自學的方式分析曲柄滑塊機構的基本特性。5）提高設計需求：正常疫苗封蓋生產線采用的是兩側對稱封蓋，如何設計一個原動件驅動下的連桿傳動鏈并滿足同步性要求？6）以討論和拓展的形式發布任務，學生小組提供設計方案。

3.2課程思政牽引塑造高效課堂

1）在案例全貫穿的知識體系中，通過案例中融入的思政元素塑造學生的工程意識和專業使命感，培養其愛國情懷和責任意識。例如：學習緒論時，由我國機械發展史強化學生的文化自信和民族自信；在奶茶封蓋機構設計討論中培養學生發現問題和解決問題的思維；在仿生鳥翅膀運動分析和工程訓練競賽中塑造學生的創新意識和創造力；通過航空航天和疫苗生產線的討論，幫助學生樹立強國有我和科技報國的信念，等等。案例中蘊含的思政元素能夠深層次地觸動學生的內心，喚起他們的主觀能動性，實現無聲鑄魂育人。

2）構建新型課堂教學組織方式，多元并舉改革課堂教法與學法。結合融入思政元素的教學案例，綜合采用 F-BOPPPS+ 多教學法融合的模式建設高階課堂。例如，在齒輪系及其設計章節，通過“機械 + 能源”的案例將課堂的知識和能力目標滲透于教學環節。通過案例和任務的教學環節層層設計，如課前測試、問題驅動、講練結合、開展討論等教學環節，尤其是通過兩重身份（公民和工程師）的設定，讓學生的思想和行動在課上同時“忙”起來，提高課堂上學生的參與成效，強化理論價值育人。

3）帶著創意進課堂，讓學生進發靈感。任課教師把創意需求帶到課堂，如折疊傘的傘面收齊器、瓷磚鋪設機、老破小電梯改造新創意、軸傳動變速自行車、凸輪反轉法的實驗裝置這些新的靈感會形成創意方案，被學生作為校級、省級或國家級創新大賽方案，落實實踐創新育人。

3.3實踐成果導向匹配學生創新期望

1）為激發學生的自學能力和主觀能動性，通過內設實踐項目、外聯科教創賽，多管齊下激活課外實踐。以產出為導向，充分利用網絡資源、科技活動、科研項目、學科競賽、創新訓練等，讓學生行動忙起來、思維活起來、精神面貌好起來。以成果作為激勵，以科教創賽為牽引，喚醒學生的內驅力。2）組建創新實踐團隊。充分考慮專業知識架構和實踐育人的軟硬件需求，在教師團隊的帶領下，建立以工程訓練競賽和機械設計創新大賽為依托的學生實踐創新團隊。在實踐創新團隊中組建優秀學長后援團，讓學生在創新實踐過程中能夠及時獲得幫助，堅定持續學習的信念。

3.4多元評價體系支撐教學目標

構建課內外、理實創多方評價機制，進行課堂上的全過程教學評價和課外實踐創新的綜合評價，以剛柔并濟的措施實現全過程的知識、能力、素養多方評價。

1）課堂上全過程性剛性評價。結合F-BOPPPS模式的參與式課堂各環節，設置課堂表現和網絡平臺的得分，并進行階段性的期中測試和期末測試，強化對學生知識和能力的剛性評價。

2）課內外項目的柔性綜合評價。以工程實踐項目、學科競賽、創新訓練項目為驅使，評價學生的實踐能力和工程素養，以獎勵加分的形式鼓勵學生積極參與。

4結束語

在課程思政牽引下，通過學科交叉案例設計與實施，幫助學生從多角度、多方位認識“機械+”的世界，打開學生的專業思維，提升學生對專業價值的認同，培養學生的專業情感，把學生引向樂學之路。思政牽引和成果導向的教學策略，不僅培養了學生的機械創新思維、團隊合作能力、表達溝通能力，而且顯著提升了學生的實踐能力與專業素養。

5參考文獻

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探析[J].教育理論與實踐，2023，43（3）：61-64.

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[10］于靖軍，郭衛東，趙宏哲．依托機械原理課程，培養高階思維能力[J].機械設計，2023，40（3）：155-160.