“工程力學(xué)”與“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革研究
——以梧州學(xué)院為例

馮 靜，劉玉周，姚 軒

(1.2.3.梧州學(xué)院，廣西 梧州 543002)

教育部、國家發(fā)展改革委、財政部《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》中指出：“推動轉(zhuǎn)型發(fā)展高校把辦學(xué)思路真正轉(zhuǎn)到服務(wù)地方經(jīng)濟社會發(fā)展上來，轉(zhuǎn)到產(chǎn)教融合校企合作上來，轉(zhuǎn)到培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)技能型人才上來，轉(zhuǎn)到增強學(xué)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力上來，全面提高學(xué)校服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展和創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的能力?！盵1]

梧州學(xué)院坐落廣西梧州，是一所地方全日制普通本科院校，作為“區(qū)市共建，以市為主”的地方本科院校，服務(wù)地方經(jīng)濟社會發(fā)展責(zé)無旁貸，應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)有利于梧州學(xué)院的發(fā)展，有利于梧州市工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，也有利于國家經(jīng)濟的長期穩(wěn)定發(fā)展[2]。

在地方普通本科院校向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型過程中，專業(yè)課程教學(xué)改革是必經(jīng)之路。本文結(jié)合梧州學(xué)院實際，對“工程力學(xué)”與“機械設(shè)計基礎(chǔ)”兩門專業(yè)課程現(xiàn)有教學(xué)模式進(jìn)行分析[3]，找出其不足之處，針對所存在問題提出具體的課程改革方案，從而促進(jìn)梧州學(xué)院向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型發(fā)展，更好地服務(wù)地方經(jīng)濟社會，為現(xiàn)代社會培養(yǎng)更多優(yōu)秀的專業(yè)人才。

1現(xiàn)狀分析

梧州市市委、市政府日前出臺《關(guān)于加快新型工業(yè)化跨越發(fā)展的實施意見》，要求深入貫徹落實自治區(qū)工業(yè)跨越發(fā)展“1131工程”和“十大行動計劃”，力爭實現(xiàn)“三年突破三千億，五年跨越五千億，八年超過一萬億”的“351”總體目標(biāo)——到2017年，全部工業(yè)總產(chǎn)值跨越5000億元；到2020年，全部工業(yè)總產(chǎn)值超過10000億元，形成傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)全面升級、先進(jìn)制造業(yè)形成支柱、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速壯大、大企業(yè)頂天立地、中小企業(yè)鋪天蓋地的工業(yè)發(fā)展新格局。梧州市將建設(shè)成為國家承接?xùn)|部產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范基地、國家再生資源循環(huán)經(jīng)濟示范基地、國家“城市礦產(chǎn)”示范基地、珠江—西江經(jīng)濟帶粵桂合作示范園區(qū)和西江經(jīng)濟帶上游工業(yè)龍頭。

梧州學(xué)院專業(yè)課程建設(shè)過去偏重于理論與實踐的系統(tǒng)化，培養(yǎng)的學(xué)生大多數(shù)缺乏創(chuàng)新能力。本文根據(jù)經(jīng)濟與社會發(fā)展對人才的需求狀況，結(jié)合梧州學(xué)院實際，對專業(yè)基礎(chǔ)課程“工程力學(xué)”與“機械設(shè)計基礎(chǔ)”進(jìn)行教學(xué)改革，著力打造適應(yīng)廣西和梧州地方經(jīng)濟社會發(fā)展所需的新型教學(xué)模式，為地方經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展培養(yǎng)亟需的創(chuàng)新應(yīng)用型人才。

“工程力學(xué)”對于理工科學(xué)生來說是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，涵蓋了“理論力學(xué)”中“靜力學(xué)”和“材料力學(xué)”的主要內(nèi)容[4]，具有承上啟下的作用，上承高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等基礎(chǔ)課，下啟機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制造基礎(chǔ)等專業(yè)課。“機械設(shè)計基礎(chǔ)”是高校機械類和近機類專業(yè)必修的一門主干專業(yè)課，主要包含“機械原理”和“機械設(shè)計”兩門課程的核心內(nèi)容，是機械類考研專業(yè)課，其重要程度不言而喻。

梧州學(xué)院在廣西屬于第二批次招生，學(xué)生理論基礎(chǔ)相對而言并不算太強。通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)學(xué)生對高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)已經(jīng)感到有些吃力、懵懵懂懂、一知半解，更別提掌握“工程力學(xué)”與“機械設(shè)計基礎(chǔ)”這種專業(yè)基礎(chǔ)課。而在課時有限、實驗設(shè)備短缺、實踐條件有限以及“雙師型”教師嚴(yán)重缺乏的現(xiàn)有條件下，如何對專業(yè)基礎(chǔ)課進(jìn)行課程改革，化繁為簡、變深奧為通俗，用簡單直白的方式讓學(xué)生能夠聽懂并理解、掌握、學(xué)以致用，是“工程力學(xué)”和“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)中值得探討的課題?！肮こ塘W(xué)”和“機械設(shè)計基礎(chǔ)”是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力的主干課，課程教學(xué)改革勢在必行。

2 教學(xué)改革

2.1 改革目標(biāo)

本次“工程力學(xué)”和“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革目標(biāo)主要有以下4項。

(1)通過優(yōu)化整合“工程力學(xué)”與“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程內(nèi)容架構(gòu)及改革課堂教學(xué)，來增強教學(xué)效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識、實踐能力及分析與解決問題能力。

(2)校企協(xié)同育人，以產(chǎn)學(xué)研緊密合作方式將學(xué)生的實踐教學(xué)融合于企業(yè)工程實際，讓學(xué)生去企業(yè)生產(chǎn)實際中開展課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計。

(3)關(guān)注學(xué)生在外實習(xí)經(jīng)歷，對學(xué)生實踐教學(xué)進(jìn)行監(jiān)控和追蹤評估，完善應(yīng)用型人才培養(yǎng)評估系統(tǒng)。

(4)增加就業(yè)率并提高就業(yè)質(zhì)量。

2.2改革方案

2.2.1課程內(nèi)容整合

對“工程力學(xué)”和“機械設(shè)計基礎(chǔ)”兩門課程的教材進(jìn)行改革，對兩門課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合[5]?，F(xiàn)在“工程力學(xué)”和“機械設(shè)計基礎(chǔ)”所選教材均為精品優(yōu)秀獲獎教材，其難度系數(shù)偏大、理論性偏強。通過多次課堂反饋，多數(shù)學(xué)生不能很好地掌握教材內(nèi)容，對課程內(nèi)容缺乏興趣，感覺所學(xué)知識毫無用處，考試卷面及格率也偏低。本次改革選用難度系數(shù)較低的本科教材，在做教學(xué)計劃時，刪除一些陳舊章節(jié)、復(fù)雜且不實用章節(jié)。采用“并行+串聯(lián)”方式將“工程力學(xué)”課程知識點應(yīng)用到后續(xù)“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程中，這樣既能節(jié)省教學(xué)課時數(shù)，又能化繁為簡，提高教學(xué)效果?！肮こ塘W(xué)”與“機械設(shè)計基礎(chǔ)”優(yōu)化整合方案如下頁圖1所示。

2.2.2課堂教學(xué)改革

對于學(xué)生來說，興趣是最好的老師。對課堂教學(xué)進(jìn)行以下幾種改革。

(1)采用“對分課堂”教學(xué)模式

課堂時間一分為二，一半時間由老師講授知識，另一半時間交給學(xué)生自由討論。老師只講授框架、基本概念、重點和難點，對具體知識點并不詳盡闡述。因為當(dāng)堂講述的新知識點學(xué)生還不熟悉，無法展開深入討論，“隔堂討論”就顯得尤為關(guān)鍵。學(xué)生課下對老師課堂講授內(nèi)容進(jìn)行消化吸收，下一次課堂中對上一堂課程內(nèi)容進(jìn)行分組討論，這樣使學(xué)生有備而來、準(zhǔn)備充分，學(xué)生經(jīng)歷了“老師講授——課后自主學(xué)習(xí)——分組討論”三個階段，既鞏固了知識點，又加深了對課程的理解掌握程度，同時也大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

(2)建立班級微信群，發(fā)展“第二電子課堂”

現(xiàn)在的學(xué)生幾乎100%使用微信軟件，教學(xué)方式也要與時俱進(jìn)。有些學(xué)生在課堂上對某些知識點有疑問，沒有當(dāng)即提出，課后可以通過微信群互動來討論解決疑難問題。學(xué)生與老師通過微信單聊，或者群聊的方式對相關(guān)知識點進(jìn)行梳理探討，與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比，學(xué)生融入感更強，學(xué)生與老師互動交流機會增多，拉近了彼此距離，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(3)多媒體動畫為主，文字表述為輔，舉例對比教學(xué)

能用多媒體動畫演繹的知識點，盡量避免采用單調(diào)的文字公式表述出來。例如“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程中，可以運用多媒體將一些常用機構(gòu)進(jìn)行展示，如牛頭刨床、內(nèi)燃機、鄂式碎礦機、鶴式起重機等機構(gòu)，通過動畫flash演示，提起學(xué)生對這些機構(gòu)的興趣，然后再通過“提問題——求解答——下結(jié)論”來引導(dǎo)學(xué)生慢慢理解、掌握知識點，而不是用單調(diào)文字公式將這些知識點列出來，讓學(xué)生來死記硬背。

通過舉例對比的方法將新知識點引入課堂，提升學(xué)生對課程的興趣。例如“工程力學(xué)”中講解變形體的拉伸和壓縮時，可以用粉筆做試驗。課堂中發(fā)給學(xué)生每人一支粉筆，讓他們對粉筆分別進(jìn)行拉伸和壓縮，學(xué)生們會發(fā)現(xiàn)拉斷粉筆很容易，壓裂粉筆卻很難，這就成功演繹了同一材料對不同變形方式的抵抗能力。又如“機械設(shè)計基礎(chǔ)”中講解齒輪傳動與鏈傳動，可以讓學(xué)生通過觀察對比鐘表及自行車的特點，來引入齒輪傳動與鏈傳動的優(yōu)缺點。這樣可以成功地把枯燥的理論通過舉例對比帶給學(xué)生，化繁為簡，變深奧為通俗。

(4)以堂訓(xùn)練為主，課后練習(xí)為輔

老師布置課后作業(yè)的目的，是希望學(xué)生課下通過練習(xí)鞏固所學(xué)知識。多次批改學(xué)生課后作業(yè)時發(fā)現(xiàn)，作業(yè)多半是抄襲或者空著不寫，這樣并不能達(dá)到課后練習(xí)的目的，老師也無法通過課后作業(yè)了解學(xué)生對課堂內(nèi)容的掌握程度。本次改革以當(dāng)堂訓(xùn)練為主，課后練習(xí)為輔。課堂中布置題目讓學(xué)生當(dāng)堂在規(guī)定時間內(nèi)完成，可以相互討論，也可以請教老師，訓(xùn)練結(jié)束后老師立即對該題目進(jìn)行講解，對于完成較差的學(xué)生，布置類似的習(xí)題讓其課后進(jìn)行練習(xí)。這種方式使學(xué)生在課堂中不再處于“夢游”狀態(tài)，課堂學(xué)習(xí)變得緊張、高效，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，同時也可以讓老師通過當(dāng)堂練習(xí)發(fā)現(xiàn)自己的不足，及時對后續(xù)課程進(jìn)行改進(jìn)。

(5)給學(xué)生一次當(dāng)“老師”的機會

現(xiàn)在的課堂大都是老師起絕對主導(dǎo)作用，老師主動講授，學(xué)生被動接受，仿佛天經(jīng)地義，其實這種方式很容易讓學(xué)生產(chǎn)生視覺、聽覺疲勞。在課時充足的情況下，抽取幾個學(xué)生，讓他們自己備課、準(zhǔn)備教學(xué)ppt，站上講臺給同班同學(xué)及老師進(jìn)行講授，這樣既可以增加學(xué)生對課堂的新鮮感，又可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2.2.3實踐改革

在教學(xué)的過程中，可采用先實踐后理論的方法。例如“工程力學(xué)”中對材料力學(xué)性能分析這個知識點，可以先帶學(xué)生去梧州工業(yè)園孵化基地力學(xué)實驗室進(jìn)行實驗操作，通過萬能拉伸試驗機對非金屬材料和金屬材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲等實驗，對比不同材料的性能差異，然后再展開理論教學(xué)。又如“機械設(shè)計基礎(chǔ)”中齒輪加工的仿形法、范成法，可以將學(xué)生帶到梧州萬順鍛壓機床廠生產(chǎn)車間，觀看插齒機、滾齒機的加工過程，并請車間技術(shù)員給學(xué)生現(xiàn)場講解，加深學(xué)生對齒輪加工方法的理解，然后再回到課堂進(jìn)行理論教學(xué)。這樣能夠大大提高學(xué)生的興趣，加深其對所學(xué)知識的理解。

不要“關(guān)起門來學(xué)習(xí)”，那是“閉門造車”，要與時俱進(jìn)，科技在進(jìn)步，知識也在創(chuàng)新?？梢越?jīng)常邀請鴻圖精密、恒聲電子、中船華南船舶等梧州本地企業(yè)中生產(chǎn)一線上的工程師來學(xué)校開設(shè)論壇和講座[6]，拓寬學(xué)生的知識面。部分理論教學(xué)課時也帶到企業(yè)中進(jìn)行教學(xué)，課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計也帶到企業(yè)生產(chǎn)實際中去開展，將課堂教育與企業(yè)教育融為一體，真正做到“廠中有校”，使學(xué)生親臨一線生產(chǎn)環(huán)境，真正向?qū)嶋H應(yīng)用跨越，這樣學(xué)生才能更加深刻地領(lǐng)會所學(xué)知識，可有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣及創(chuàng)造性。

組織學(xué)生參加全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽項目，學(xué)生組隊在校內(nèi)實驗室開展項目，自己負(fù)責(zé)方案設(shè)計、材料選購、機構(gòu)組裝，指導(dǎo)老師給予技術(shù)支持，這樣不僅可以提高學(xué)生實踐動手能力，同時也能增強其對所學(xué)理論知識的掌控運用能力。

2.2.4課程設(shè)計改革

打破“多年一題”的狀態(tài)，增加課程設(shè)計答辯環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”通常是老師布置一個題目，讓學(xué)生自己查找相關(guān)資料，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計、圖紙繪制，設(shè)計完成后提交課程設(shè)計報告，老師根據(jù)報告完成情況打分。減速器設(shè)計[7]這個題目涵蓋了“機械設(shè)計基礎(chǔ)”大部分知識點，被多數(shù)高校沿用至今?，F(xiàn)代社會電子科技發(fā)達(dá)，學(xué)生只要去網(wǎng)上搜索，就能輕松查到很多題目和相關(guān)資料，“囫圇吞棗”是當(dāng)前很多學(xué)生的做法，抄襲交差了事，沒有任何創(chuàng)新，不能達(dá)到訓(xùn)練其工程應(yīng)用能力的目的。

本次“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”改革讓學(xué)生分組協(xié)作，自己選組員、選題目、想方案、分任務(wù)，同時增加課程設(shè)計答辯環(huán)節(jié)，必須做出三維動畫仿真或設(shè)計組裝出實物，作為課程設(shè)計成果進(jìn)行答辯，課程設(shè)計報告不再是唯一的評分依據(jù)。對于課程設(shè)計中學(xué)生提出的好想法和新創(chuàng)意，可以幫助他們申請專利、發(fā)表論文，從而提高學(xué)生的積極性。

2.2.5考核評價方式改革

打破考核方法簡單、考核內(nèi)容單一、考核評價方法片面的舊局面，不以期末考試卷面成績作為對學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力評價的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

目前高校課程考核方式普遍采取的是平時成績占30%、期末考試卷面成績占70%的模式[8]，并沒有實踐環(huán)節(jié)成績占比。部分學(xué)生通過死記硬背，或網(wǎng)上找題庫做題練習(xí)的方式，能輕輕松松及格甚至拿高分。但是這種考核方式太呆板、不科學(xué)，并不能對學(xué)生工程應(yīng)用能力進(jìn)行準(zhǔn)確評價。本次“工程力學(xué)”和“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革采用實踐成績(40%)+平時成績(20%)+期末考試卷面成績(40%)的考核方式，其中實踐成績由實踐操作完成情況、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目完成情況及生產(chǎn)實習(xí)所在部門打分來綜合判定。

3 教學(xué)改革基礎(chǔ)和環(huán)境

梧州學(xué)院面臨著地方新升本院校向應(yīng)用型教育轉(zhuǎn)型發(fā)展的偉大機遇，全校各學(xué)院各專業(yè)積極響應(yīng)號召，努力實現(xiàn)本專業(yè)具有梧州學(xué)院特色的轉(zhuǎn)型。機械與材料工程學(xué)院擁有機械工程訓(xùn)練中心1個，機械工程訓(xùn)練中心下設(shè)機械加工基礎(chǔ)實訓(xùn)室、先進(jìn)制造技術(shù)實訓(xùn)室、鉗工實訓(xùn)室、模具實訓(xùn)室及模具研發(fā)中心。工程訓(xùn)練中心目前擁有主要教學(xué)設(shè)備312余臺(套)，設(shè)備總值800余萬元，工程訓(xùn)練中心現(xiàn)有使用面積達(dá)2000平方米。

經(jīng)過多年的發(fā)展，機械與材料工程學(xué)院已建成12個實驗室和1個自治區(qū)級實驗建設(shè)示范中心。擁有廣西重點實驗室培育基地“機電控制與快速成形實驗室”、廣西高校重點建設(shè)實驗室“寶石設(shè)計與檢測實驗室”，擁有“機械原理實驗室”“機械設(shè)計實驗室”“機電一體化實驗室”“CAD/CAM實驗室”“創(chuàng)新設(shè)計實驗室”“數(shù)控仿真實驗室”“自動控制原理實驗室”“電力拖動實驗室”以及“PLC實驗室”等一系列開放性實驗室。實驗室面積達(dá)800多平方米，設(shè)備總值750萬元。

機械工程訓(xùn)練中心、校內(nèi)實驗室可以滿足機械類相關(guān)專業(yè)課程的實驗及實踐教學(xué)。實驗室及工程訓(xùn)練中心面向校內(nèi)外師生同時開放，成為我校學(xué)生科技創(chuàng)新與制作的實踐基地，為學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)開辟了新的途徑，學(xué)生可以自由申請進(jìn)駐，有利于課程設(shè)計和小項目的研發(fā)，同時也有利于大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽項目的開展，形成了良好的工程素質(zhì)教育的氛圍。

在校企協(xié)同育人方面，由學(xué)院牽頭，聯(lián)合地方政府相關(guān)部門、龍頭企業(yè)等，成立以學(xué)院為主導(dǎo)的校企合作行業(yè)聯(lián)盟理事會。機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)通過行業(yè)聯(lián)盟理事會平臺相繼與梧州本地規(guī)模較大、技術(shù)力量雄厚的企業(yè)簽署了“協(xié)同育人基地”協(xié)議。目前已有多門專業(yè)課程理論課時在企業(yè)中開展教學(xué)，部分專業(yè)課程的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計也在企業(yè)進(jìn)行，企業(yè)也歡迎學(xué)生進(jìn)駐學(xué)習(xí)和實踐。下頁表1為協(xié)同育人校外實訓(xùn)基地。

表1 “協(xié)同育人校外實訓(xùn)基地”一覽表

大多數(shù)地方普通本科高校專業(yè)課程建設(shè)偏重于理論與實踐的系統(tǒng)化，實踐創(chuàng)新體系單一，與社會需求不適應(yīng)，導(dǎo)致培養(yǎng)出的學(xué)生存在“工程理念缺失、工程能力缺乏”的雙缺現(xiàn)象。本次課程教學(xué)改革，通過分析現(xiàn)有教學(xué)模式下“工程力學(xué)”與“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程存在的弊病，結(jié)合梧州學(xué)院實際，通過課程內(nèi)容整合、教學(xué)課堂改革、實踐改革、課程設(shè)計改革以及考核評價方式改革等多種形式，提高課程的教學(xué)質(zhì)量、層次與教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力，提高其社會競爭力，以便適應(yīng)現(xiàn)代社會經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。