工程案例導(dǎo)向的機(jī)械制造技術(shù)課程多元化教改

江小輝+汪中厚+錢煒

摘 要 “機(jī)械制造技術(shù)”是我校機(jī)械類本科專業(yè)基礎(chǔ)必修課，尤其是目前機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)已于2016年順利通過(guò)德國(guó)ASIIN專業(yè)評(píng)估，因此培養(yǎng)工程應(yīng)用復(fù)合型人才是提高及加強(qiáng)工程認(rèn)證背景下高等教育精品本科建設(shè)的關(guān)鍵。目前，本專業(yè)已順利被工程教育認(rèn)證申請(qǐng)受理，認(rèn)證要求以學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，扎實(shí)拓展本專業(yè)在學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)成度的計(jì)算及有效運(yùn)用。而要實(shí)現(xiàn)國(guó)家“智能制造2025”目標(biāo)，除了高速發(fā)展智能技術(shù)，最為關(guān)鍵的還需要從大學(xué)本科教育入手，努力提高機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)教學(xué)與案例講解，為此，提出了本課程教學(xué)改革的建設(shè)目標(biāo)為案例導(dǎo)向型的課程改革及創(chuàng)新實(shí)踐。研究表明教改效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，激發(fā)了學(xué)生的積極性，提升了“機(jī)械制造技術(shù)”的教師教學(xué)能力與學(xué)生學(xué)習(xí)潛力。

關(guān)鍵詞 機(jī)械制造技術(shù) 教學(xué)改革 本科 工程案例

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.11.063

Abstract "Machinery manufacturing technology" is our basic mechanical undergraduate professional courses， especially the specialty of mechanical design manufacturing and automation in 2016 passed the German ASIIN professional assessment， so the training of engineering talents is to improve and strengthen the construction of Higher Education under the background of the authentication key undergraduate construction quality. At present， the professional accreditation of engineering education has been successfully apply for acceptance， certification requirements to students cultivation objectives， and expand the professional students in the indicators in the process of reaching degree calculation and effective use. In order to realize the national "intelligent manufacturing 2025" target， in addition to the development of intelligent technology in high speed， the key also need to start from the undergraduate education， and strive to improve on the basic teaching and the case of mechanical manufacturing technology for teaching reform and put forward the goal of building the case oriented curriculum reform and innovation practice. The research shows that the effect of teaching reform has reached the expected goal， stimulating the enthusiasm of students， and improving the teaching ability and students' learning potential of "mechanical manufacturing technology".

Keywords mechanical manufacturing technology； teaching reform； undergraduate； engineering case

1 課程教學(xué)改革的作用與意義

1.1 課程改革的必要性

工程教育認(rèn)證要求以學(xué)生為導(dǎo)向，而且當(dāng)代高等教育本科生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力需要進(jìn)一步提升。通過(guò)本課程的改革創(chuàng)新，尤其是結(jié)合工程案例到“機(jī)械制造技術(shù)”課程教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)中，教師能夠在推進(jìn)和加快本科相關(guān)課程的教學(xué)能力方面提供動(dòng)力，同時(shí)也可以為推廣至其他課程的教學(xué)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

隨著“中國(guó)制造2025”以及上海構(gòu)建科創(chuàng)中心的規(guī)劃，其中關(guān)于機(jī)械領(lǐng)域的比重占據(jù)了很大的比例，因此如何完善當(dāng)代大學(xué)本科生在機(jī)械專業(yè)課程的學(xué)習(xí)顯得日益重要，通過(guò)本項(xiàng)目的研究，本課程的研究成果能夠?yàn)樵鰪?qiáng)機(jī)械類學(xué)生在機(jī)械制造的基礎(chǔ)理論與工程案例等方面結(jié)合及應(yīng)用上提供幫助，也為實(shí)現(xiàn)最終相關(guān)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新提供基礎(chǔ)知識(shí)的鋪墊。

1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析

“機(jī)械制造技術(shù)”是機(jī)械類學(xué)生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，國(guó)外對(duì)于該課程的講解多集合案例來(lái)展開(kāi)，效果明顯，師生互動(dòng)多，而我校將多門涉及到機(jī)械制造技術(shù)的課程壓縮成一門課程，如刀具、機(jī)床、夾具及工藝等合并而成，導(dǎo)致學(xué)時(shí)及內(nèi)容很難鋪開(kāi)。然而，隨著一部分本科生畢業(yè)后直接進(jìn)入企業(yè)工作，面臨的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中亟需案例型的機(jī)械制造技術(shù)，另一部分在研究生學(xué)習(xí)階段沒(méi)有一定機(jī)械制造的課題及理論基礎(chǔ)，導(dǎo)致課題的研究中缺乏解決實(shí)際工程問(wèn)題的理論背景。因此“機(jī)械制造技術(shù)”課程作為培養(yǎng)工程師的基礎(chǔ)課，在本科階段就開(kāi)始并被重視。作為發(fā)展中國(guó)家，中國(guó)自主創(chuàng)新及制造能力總體不強(qiáng)，具體體現(xiàn)在：endprint

（1）具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少，核心技術(shù)對(duì)外依存度較高，產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的高端設(shè)備、關(guān)鍵零部件和元器件、關(guān)鍵材料等大多依賴進(jìn)口。

（2）創(chuàng)新能力不強(qiáng)，我國(guó)在國(guó)際分工中尚處于技術(shù)含量和附加值較低的“制造一加工一組裝”環(huán)節(jié)，在附加值較高的研發(fā)、設(shè)計(jì)、工程承包、營(yíng)銷、售后服務(wù)等環(huán)節(jié)缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。

1.3 擬解決的主要問(wèn)題

隨著國(guó)家科技創(chuàng)新的重要性愈加凸顯，尤其是解決一批重大科技難題及提高相關(guān)支撐產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略需求，如何加強(qiáng)大學(xué)本科教學(xué)基礎(chǔ)課程的改革就顯得更加緊迫。而對(duì)于機(jī)械類產(chǎn)業(yè)中存在的涉及機(jī)械制造尤其是高端制造的問(wèn)題，比如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車、大飛機(jī)等領(lǐng)域所牽涉的工藝、刀具、誤差、尺寸鏈等優(yōu)化控制，亟需提升本科生對(duì)于“機(jī)械制造技術(shù)”課程的理論、實(shí)踐學(xué)習(xí)。擬解決的主要問(wèn)題：

（1）目前本科“機(jī)械制造技術(shù)”課程教學(xué)模式過(guò)于單一，缺乏相關(guān)工程案例剖析。

（2）師生互動(dòng)較少，主動(dòng)學(xué)習(xí)能力不足。

（3）考核模式單一，未充分發(fā)揮學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性。

（4）課程講解多停留于傳統(tǒng)PPT教學(xué)，學(xué)生被動(dòng)接收的局面。

如圖1，本課程教改過(guò)程中針對(duì)“機(jī)械制造技術(shù)”課程傳統(tǒng)教學(xué)及考核環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題展開(kāi)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、及系統(tǒng)化為一體的案例導(dǎo)向的課程建設(shè)，通過(guò)探索提高學(xué)生課堂參與率與案例實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)方式，以及考核體系多樣式，逐步轉(zhuǎn)變學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)追求知識(shí)的局面，使得學(xué)生能夠積累更多實(shí)際應(yīng)用課題視野與經(jīng)驗(yàn)，為畢業(yè)工作或再深造更快適應(yīng)企業(yè)項(xiàng)目及研究課題要求奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

2 教學(xué)改革具體舉措

2.1 研究目標(biāo)

通過(guò)本課程的改革創(chuàng)新，教師能夠在推進(jìn)和加快本科相關(guān)課程的教學(xué)能力方面提供動(dòng)力，也可以為推廣至其他課程的教學(xué)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及當(dāng)代大學(xué)生的認(rèn)知及接觸知識(shí)的不同，也必將引起教學(xué)改革的緊迫性，因此，借由本科教學(xué)教師激勵(lì)計(jì)劃的系列項(xiàng)目之一，通過(guò)本次項(xiàng)目的開(kāi)展，能夠?yàn)榇龠M(jìn)教師教學(xué)能力的發(fā)展提供更好的契機(jī)和基礎(chǔ)。

（1）學(xué)習(xí)：引入實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)“互聯(lián)網(wǎng)+”概念，構(gòu)建平時(shí)作業(yè)布置、機(jī)械制造案例學(xué)習(xí)資料、問(wèn)卷調(diào)查等為體系的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

（2）互動(dòng)：創(chuàng)建互動(dòng)互學(xué)的教學(xué)體系及模式，通過(guò)微課堂或微信群、QQ群。

（3）考核：平時(shí)考核的自主案例講解，期末考核成績(jī)?nèi)趸瑵M足工程教育認(rèn)證的要求。

2.2 研究?jī)?nèi)容及方法

（1）課程內(nèi)容針對(duì)化：歸納及搜集文獻(xiàn)、提出針對(duì)性的課程內(nèi)容。

（2）教學(xué)方式靈活化：研究不同的教學(xué)方式、網(wǎng)絡(luò)化資料系統(tǒng)的建立。

（3）專題案例具體化：優(yōu)選對(duì)口、具體的專題案例。

（4）考核形式多樣化：淡化期末考試、將平時(shí)成績(jī)比例提高，且方式創(chuàng)新化，包括平時(shí)自主講解案例、搜集資料、小組研討剖析等。

根據(jù)以上研究?jī)?nèi)容及方法，在課堂教學(xué)中展開(kāi)實(shí)踐，具體可以從以下四階段入手。（1）教師依托課堂管理及學(xué)習(xí)的軟件系統(tǒng)，建立多功學(xué)生管理平臺(tái)（圖2）。（2）小組分配，以組長(zhǎng)責(zé)任制的打分體系及案例講解，互評(píng)互學(xué)。（3）科研案例講解、互動(dòng)學(xué)習(xí)交流。（4）核算平時(shí)成績(jī)，淡化期末考試成績(jī)，總結(jié)所有考核及研究?jī)?nèi)容。

最終如圖3，實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)接收的轉(zhuǎn)變，教師授課方式的轉(zhuǎn)變，以及工程認(rèn)證要求下的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)體系及培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變，其核心在于緊密依托國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略背景下機(jī)械制造技術(shù)的高要求及高標(biāo)準(zhǔn)，從傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)涉及的基礎(chǔ)與內(nèi)容入手，引入目前國(guó)家中國(guó)制造2025中包括大飛機(jī)、高端裝備等在內(nèi)的發(fā)展目標(biāo)。

2.3 改革案例介紹

作為培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)今后從事解決實(shí)踐制造加工、科研工作的基本能力。本課程改革的研究?jī)?nèi)容為主要講授機(jī)械切削基本理論、加工及裝配誤差、尺寸鏈計(jì)算等。旨在培養(yǎng)學(xué)生分析、解決一般機(jī)械零件加工及方案制定，并能夠?qū)こ虇?wèn)題提出解決思路的能力。具體的實(shí)踐方式及意義如下：

（1）通過(guò)引入互聯(lián)網(wǎng)二維碼技術(shù)（圖4），構(gòu)建平時(shí)作業(yè)布置、資料、問(wèn)卷等為體系的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及效率。

（2）引入科研項(xiàng)目真實(shí)案例（圖5），互動(dòng)互學(xué)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

（3）激發(fā)學(xué)生自主講解案例，剖析討論，互相評(píng)分，豐富考核方式。

（4）引導(dǎo)式課堂教學(xué)，以學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)為導(dǎo)向的教學(xué)模式開(kāi)展，可加強(qiáng)該課程的教學(xué)成果。

本課程改革為建立互聯(lián)網(wǎng)二維碼技術(shù)，積極搭建課程學(xué)習(xí)的多通道一體化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以學(xué)生較為熟悉的手機(jī)掃描二維碼入手，能夠有效激發(fā)學(xué)生的興趣，提高資源分享的效率，結(jié)合前期課堂派教學(xué)體系的構(gòu)建，能有效的將學(xué)生的互動(dòng)性與參與性最大化及深入化，為推動(dòng)課程改革的其他內(nèi)容提供催化劑。

另一個(gè)特色為引入國(guó)家及企業(yè)級(jí)項(xiàng)目涉及到的科研課題案例至實(shí)際教學(xué)中（如圖5），為國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目中關(guān)于航天薄壁件加工質(zhì)量控制的案例，其影響因素包括刀具、夾具、工藝參數(shù)設(shè)置等內(nèi)容，從刀具切削仿真到最后力、熱控制，進(jìn)一步結(jié)合傳統(tǒng)的刀具角度影響切削力、溫度等內(nèi)容教學(xué)，充分激發(fā)學(xué)生的積極性及社會(huì)責(zé)任感。

2.4 改革效果和特色

本課程的教改實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，不但增強(qiáng)機(jī)械制造的基本理論及工程實(shí)際案例結(jié)合等方面提供指導(dǎo)，結(jié)合工程教育認(rèn)證的需求，為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)本科生的科技創(chuàng)新及工程應(yīng)用提供基礎(chǔ)理論知識(shí)的鋪墊。從整個(gè)教改項(xiàng)目的實(shí)施中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有了提高，且機(jī)械制造方向的考研概率也提高了30%以上，引入 “互聯(lián)網(wǎng)+”概念，能夠激發(fā)教師及學(xué)生的教學(xué)相長(zhǎng)，相信在不斷的探索和改革中，通過(guò)本科“機(jī)械制造技術(shù)”課程的改革，為揭示同類型課程教改的新思路提供參考和基石，為大學(xué)本科教育提供寶貴的依據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)推廣本教師教學(xué)發(fā)展研究項(xiàng)目的展開(kāi)，創(chuàng)新性的引入 “互聯(lián)網(wǎng)+”概念，構(gòu)建作業(yè)布置、學(xué)習(xí)資料、問(wèn)卷調(diào)查等為體系的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，在教學(xué)各支撐點(diǎn)引入實(shí)際科研、工程案例，結(jié)合工程認(rèn)證背景要求的畢業(yè)達(dá)成度。拓展及激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可為提高本課程的教學(xué)成果奠定理論及實(shí)踐基礎(chǔ)。除此之外，還可以為其他相關(guān)基礎(chǔ)課程的改革及教學(xué)方式的推進(jìn)提供借鑒，為今后高?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”本科精品課程的建立開(kāi)拓思路及參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅新文，呂朋翔，李貴榮.從機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展看應(yīng)用型人才的需求[J].高教學(xué)刊，2016（3）：33-35.

[2] 牛秋林，李鵬南，唐思文，等.“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程特點(diǎn)及教學(xué)方法探究[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2016.8（6）：67-69.

[3] 馮春花，錢煒.基于產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新模式的“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)設(shè)計(jì)[J].科教導(dǎo)刊，2016（3）.

[4] 劉偉.“機(jī)械制造技術(shù)”教學(xué)改革方法研究[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2016（6）：128-129.

[5] 倪衛(wèi)華，汪中厚.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)方法探討[J].教育教學(xué)論壇，2015（1）：146-147.

[6] 陳秀生，侯志堅(jiān).機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程實(shí)踐教學(xué)研究[J].學(xué)園：教育科研，2012（19）：28-29.

[7] 張立軍，相恒富，李小朋.“機(jī)械制造技術(shù)”課程教學(xué)中項(xiàng)目教學(xué)法的應(yīng)用分析[J].科教文匯，2015（6）：53-55.endprint