思政背景下機械工程留學生實驗教學數字化設計與實踐

摘要：本文以南通大學機械工程學院數控加工技術實驗課程為例，針對思政大背景下留學生在實踐教學中存在的課程設計適配性不足、評價機制單一化及語言溝通障礙等問題，提出“專業+思政”深度融合的創新教學模式。課程組建國際化教師團隊，構建“階梯式”實驗體系，提升教學質量。從過程考核、團隊匯報及成果展示（如B站視頻）等多維度評價，引入團隊互評機制。實踐表明，該模式有效提升留學生教學質量，實現“專業—實踐—思政”三位一體的教學目標。

關鍵詞：課程思政；數控加工技術；三層階梯式；團隊互評機制

中圖分類號：TB"""""" 文獻標識碼：A""""" doi：10.19311/j.cnki.16723198.2025.22.083

0 引言

隨著經濟全球化發展，我國已成為亞洲第一大、世界第三大留學生目的國。據統計，截至2019年已有202個國家和地區近40萬各類留學人員來華學習，并逐年呈遞增趨勢[1]。南通大學也十分重視境外交流與合作，分別世界各國，特別是亞非各國，以及中國港澳臺地區的130余所高校開展合作辦學、教師交流、學生交流、師資培訓等合作項目。其中，機械工程學院每年都要接收幾十名來自世界各地的本科、碩士生，而且逐年上升。面對留學生群體，如何結合中華文化，上好留學生的專業實驗課程，培養留學生知華、愛華情懷，使其成為中國與其他國家、其他民族友好溝通的橋梁與紐帶，是當前留學生專業實踐教學教育改革的重要任務之一。在2020年5月教育部發布的《高等學校課程思政建設指導綱要》明確提出：要把思想政治教育貫穿人才培養體系，發揮好每門課程，包括專業實踐課程的育人作用[2]。針對留學生與中國學生在宗教信仰、文化習俗等方面存在較大差異，高校需要在思政大背景下，積極探索專業實驗教學新模式[3]。

其中數控加工技術是機械工程專業一門重要的實驗課程。主要介紹數控技術基本知識、數控加工編程方法、仿真技術以及機床實操[4]。所包含的知識體系、技術要求、代碼規范等符合ISO國際標準，具有世界通用性，特別適配于留學生學習和后期回國后應用。因此，本論文以南通大學機械工程學院留學生的數控加工技術實驗課程教學設計與實踐來拋磚引玉，以期起到引導作用，重點解決以下幾個突出問題：

（1）在思政大背景下，缺乏適合留學生的實踐課程設計。本專業留學生主要來自東南亞和非洲等國家，欠發達國家接觸的數控技術較為有限，專業知識也相對薄弱。受前期本國教育的影響，不喜歡“中式的”滿堂灌教育，熱衷于互動和操作。因此，在思政背景下，迫切需要設計適合留學生的課程內容和教學方式[5]。

（2）留學生專業實驗課程的高質量評價機制建立。過往實驗課程都以實驗過程記錄、實驗報告等撰寫成績來評定成績，未能體現在思政大背景下實驗教學培養留學生動手能力，合作共贏的目的。因此，構建立體化、多維度的評價體系和機制對于留學生實踐教學質量提升非常必要[6]。

（3）語言交流存在障礙，專業實驗教師水平急需提高。留學生具有一定的英語聽讀能力，因此，與留學生交流的主要語言是英語。但英語并不是所有留學生的母語，且留學生的英語發音帶有濃厚的口音，極不易聽懂，交流互動存在一定的困難。留學生實驗教學需要專業知識好、英語口語棒和跨文化交際能力強的教師，才能更好地在思政大背景下實施留學生實驗課程的高質量教學。而現實情況是這樣的教師極其缺乏。

1 思政背景下，留學生數控加工技術實踐課程的設計

1.1 構建課程體系框架，打造特色實驗課程

筆者針對上述問題，充分利用學校、學院的相關平臺，打造了數控加工技術“階梯式”的實驗課程體系[7]。主要分為數控基礎實驗，數控仿真模擬實驗，數控加工實驗，這3個層次進行構筑，要求越來越高，難度也逐步提升（如圖1）。

（1）基礎實驗：教師引導。針對留學生數控基礎知識的教育水平、動手能力參差不齊的情況，首先開展第1層次—數控基礎實驗課程，側重于數控基礎知識的講解，主要數控原理、數控機床結構特點、數控機床面板認知和數控編程等基礎內容等。這個時候教師是作為課堂的主導者，引導學生掌握相關知識。

（2）仿真實驗：軟件互動。對掌握好理論知識且具備一定操作基礎的留學生，開展第2層次—數控模擬仿真實驗。使用Siemens公司的UG、CNC Software Inc.公司的MasterCam和AutoDesk公司的PowerMill等軟件進行編程。同時再使用斯沃數控軟件、Vericut軟件等通過典型數控機床的模擬加工進行程序驗證。這個階段軟件盡量使用英文界面，實際教學過程中多采用互動式、討論式的教學模式，提高對專業知識的理解程度，同時促進提升數控類軟件操作技能。

（3）綜合實驗：學生自主。對于軟件技能較好且生成正確加工路徑和G代碼程序的留學生，開展第3層次的加工實驗，包括機床對刀、工件加工和產品檢測。所有的實驗過程，學生根據自己的實際能力，自行設計和加工一個典型零件。也可以組團加工一個相對復雜的零件。

1.2 重塑實驗內容，實現“專業+思政”雙并進

（1）自編中英文混合課件，確定交互式實驗內容。通常專業實驗教材內容、課堂PPT都以中文為主，對于留學生而言難度較大，所以必須進行全英文+簡單中文混合教材及課件編寫。其中關鍵專業術語要中英互譯，并輔以大量精美的原理圖、示意圖等穿插于PPT中，從而減少理解難度，增加留學生的學習興趣。另外，傳統的實驗教學模式通常是老師單向“填鴨”、學生被動“喂飽”，而本實驗項目實施“線上線下”相結合的新模式，拓寬留學生多元化的學習方式。讓學生將完成的實驗課程及疑問錄制成視頻上傳至云盤，教師下載觀看了解后進行交互式、針對性、個性化指導。

（2）找尋契合點，實現思政教育隱性融入教學內容。利用網上資源，深入挖掘教學內容中的育人資源，不斷提煉思政要素，充實到教學內容。例如：中國制造2025、“一帶一路”對制造業的推動作用、小米的黑燈工廠、在MIT制造的人類第一臺數控機床、福特汽車首創人類工業史上第一條流水線，這些全球優秀工程師、科學家、工匠的故事在專業實驗教學過程中適當引入，不僅體現本課程的重要意義，更能引起留學生的“思政共鳴”，實現師生間的良好互動[8]。

（3）用好“互聯網+AI”，構建自我展示和互動平臺。通過前期的授課，筆者發現外國留學生更樂于展現自己。因此，通過搭建微信群平臺，鼓勵他們把自己完成的數控加工仿真過程錄屏上傳，優秀的學生請他們上臺自我展示，這些都激發了他們進一步學習的熱情，后期將進一步引入團隊合作的復雜作品展示。

1.3 多措并舉，促進師生間的有效溝通

語言溝通無障礙是保證課堂知識和專業技能得以順利傳授的基礎。并且，課程中用到的專業詞匯本身較多，且又是同母語不同的外國留學生英語交流，難度較大。因此，應采取多種方式不斷增強與留學生的有效溝通。

（1）聘用有海外留學背景的教師，讓學校的外籍教師共同參與，增強師資隊伍文化背景多樣性。

（2）建立多元化的實驗教師及助教隊伍，除了專職教師外，邀請數控設備工程師或在本院讀碩讀博的留學生，承擔助教工作，協助指導本科留學生實驗操作，“以老帶新”的方式傳遞知識[9]。

（3）在上課中適當交叉些簡單的中文，活躍課堂氣氛。單一的全英文教學并不一定能獲得最佳的教學效果，課件中引入適量中文專業單詞的講解不僅會吸引注意力，也將知識講授、漢語學習和思政教育有機融合為一體。因為，多數留學生都有HSK（漢語水平考試）的考級要求（如圖2）。

（4）利用社交軟件，增強課下的交流互動。通過建立微信群等，收集建議、要求和改進意見，隨時掌握留學生學習動態。

2 基于互聯網和AI融合技術的實驗課程數字化實踐

2.1 授課為主，夯實基礎

（1）AI思維導圖構建。利用AI強大的信息提取功能，將教案或PPT導入，自動生成相關的思維導圖，體現出數控加工技術知識點之間的內在邏輯關系。

（2）教師授課導學。設計如圖1所述的“三階式”教學模式：做到課前預習+虛擬預操作；課中教師精講演示+即時指導；課后自選零件+全過程導學。

（3）學生理論深入。數控的基礎知識和相關的編程代碼，特別是常用的G代碼要求留學生理解性記憶，強化的方式是每堂課都隨機問答和復習，并在后期自己獨立編寫和仿真加工過程中進一步鞏固，實現“理論夠用、重在應用”的目的。

2.2 動手操作，領悟實質

（1）基礎編程操作。首先按照書上的案例模仿編程，從簡單的矩形、圓形等規則圖形入手熟悉G代碼、M代碼和F、S等。然后，結合CIMCO Edit 8軟件編寫較為復雜程序，并查看走刀路徑。最后深入學習編程坐標系設計或刀具補償設置等為后期機床實操做準備。

（2）仿真加工操作。留學生根據前期基礎自主選用UG、MasterCam、PowerMill等數控加工仿真軟件，后期可以在斯沃、Vericut數控仿真平臺上進行加工驗證。教師主要是對這些軟件的共性介紹和原理講解，要求留學生自主學習自動編程及仿真，并把操作的過程錄屏，以方便后期教師檢查和指導。

（3）機床應用實踐。教師在檢查仿真加工零件正確后，上機講授對刀操作，G54坐標選定，刀具的選擇等加工前期準備。安全考慮，首件由教師全過程指導留學生完成，后期分組操作。

2.3 項目引導，分組實踐

（1）隨機分組結合能力分配。通過前期的留學生仿真模擬和機床應用，教師已初步掌握學生的學習情況。為進一步結合機械工藝過程設計、工序設計，教師將以具體零件全流程數控加工作為項目，開展項目驅動式的實驗。分組自愿隨機，但每組都要有能力好、中、差的留學生，不可以按照國籍或優劣，這樣每組的水平才較為平均，也能起到“以優帶差”的作用。

（2）自選項目融合數字技術。建立項目加工的零件庫，分組之后由每組自行選擇，并且選擇使用的軟件組合，可以是UG+斯沃、UG+Vericut、MasterCam+斯沃、MasterCam+Vericut等等。如遇到難題可以借助互聯網或AI等的幫助。通過這些具體零件的實戰，讓留學生們熟悉軟件應用，充分和數字技術的相融合。

2.4 團隊匯報，互評互助

（1）匯報項目內容。當各組完成零件加工后，開展團隊項目匯報。每組自選出一名匯報人，結合PPT展示自己工作。匯報內容包括加工工藝路線圖、CAM仿真、實操零件樣品。并且，也要介紹團隊中每位成員的角色分工：工藝設計員、編程員、操作員等等[10]。通過自選零件的復雜度、最終的完成度和成員之間的合作度來評定相關實驗分值、

（2）構建互評互助機制。評定分值的過程不是由教師決定，而是由其他各組成員結合他們的匯報情況打分評定，教師只是這種機制的設計者和輕度參與者。每個團隊都可以針對匯報內容進行提問和交流，由匯報團隊進行答疑和說明。這種互評互助的形式讓每組、每位成員都真正參與起來，互相幫助提高。

3 課程考核方式轉變

實驗課程考核評價方式的科學性是反映留學生學習效果的必要途徑。要轉變傳統的課程考核方式，完善考核評價體系，提升學生動力，培養學生能力。要增加學生實驗教學的過程性考評要素，以減少原有的僅從實驗報告的單一尺度。因此，筆者從學習態度、出勤情況、安全規范、實驗操作、實驗報告、心得體會等6個方面考核，真正發揮實踐類課程特點，充分調動學生主觀能動性。評價指標占比所示，合理的評分體系應首先規范留學生的實驗習慣和學習態度（如圖3）。

首先要完成傳統意義上的課堂實驗報告。同時，為進一步鼓勵留學生積極參與互動，激發學習興趣和合作意識，筆者引入了團隊匯報和特色展示部分。以復雜的機械零件為例，讓留學生自行“組團”，從三維制圖、走刀模擬、仿真加工等全流程分工合作，最后以PPT、錄像視頻的形式展示。各個團隊小組互評打分，也作為實驗報告成績的一部分。當然這個“報告”已經不是傳統意義上的報告了。例如，前期指導過一位本科生在B站利用斯沃仿真模擬加工出了南通大學?；眨ㄈ鐖D4），筆者也鼓勵留學生把自己操作過程上傳到B站、抖音或YouTube上，這些都可以作為課程考核的加分項。

4 結語

通過前期機械工程專業留學生數控加工技術實驗課程的設計和實踐，筆者總結如下三點：（1）在大思政背景下，在實驗教學中融入專業課程的相關知識的同時，人文素養和科學精神等思政教育不僅可行而且有益，有助于實現留學生的“專業+實踐+思政”的“三位一體”實驗教學觀。（2）建立多元化的專業教師隊伍和合理、創新的課程內容設計、考核制度體系設計，可以更加科學、準確、全面地提升、評價留學生的實驗教學效果。（3）本課程理論設計和具體實踐將對同類型的工科專業實驗課程具有一定的借鑒作用，有助于課程品質提升。

主要參考文獻

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