?基于工程教育認(rèn)證的機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究

張?zhí)? 郝用興 仝玉萍 馮鑫

摘? 要 基于工程教育專業(yè)認(rèn)證背景，分析機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程現(xiàn)狀，從專業(yè)認(rèn)證視角，提出該課程改革的思路和方法并實(shí)施，包括：以學(xué)生為中心，以畢業(yè)達(dá)成度為目標(biāo)，精煉教學(xué)大綱;以產(chǎn)出為導(dǎo)向，圍繞教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生畢業(yè)要求的達(dá)成，豐富教學(xué)活動(dòng)形式;以實(shí)踐環(huán)節(jié)自主化為途徑，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力;將工程教育專業(yè)認(rèn)證理念貫徹始終，不斷加強(qiáng)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程建設(shè)，保證課程目標(biāo)全面達(dá)成。

關(guān)鍵詞 工程教育認(rèn)證;機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ);金工實(shí)習(xí);工藝實(shí)習(xí);實(shí)驗(yàn)教學(xué);課程設(shè)計(jì);CDIO

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）10-0095-03

Abstract Based on the background of engineering education pro-fessional accreditation， this study analyses the current status and existing problems of the course on “Fundamentals of Machine Manufacturing Technology”. From the perspective of professional accreditation， the ideas and methods of the curriculum reform are putforward and implemented. The syllabus is refined with the concept of?students as the center， graduation achievement as the goal. The tea-ching activities forms are enriched guided by the output and oriented toward teaching goals and graduation achievement of students. The practical courses are self-regulated to improve students engineering practice ability. The concept of engineering education professional accreditation will be implemented consistently and the construction of “Fundamentals of Machine Manufacturing Technology” curricu-lum will be continuously strengthened to ensure that the objectives of the curriculum are fully achieved.Key words engineering education accreditation; fundamentals of?machine manufacturing technology; mentalworking practice; tech-nics practice; experiment teaching; curriculum design; CDIO

1 引言

工程教育認(rèn)證旨在為相關(guān)工程人才進(jìn)入工業(yè)界從業(yè)提供預(yù)備教育質(zhì)量保證，獲得其認(rèn)證的專業(yè)意味著被國(guó)際工程教育界認(rèn)可。按照工程教育認(rèn)證的基本理念，所有的教學(xué)安排和資源配置都是緊緊圍繞培養(yǎng)目標(biāo)和全體學(xué)生畢業(yè)要求的達(dá)成而進(jìn)行。工程知識(shí)的應(yīng)用能力作為培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的一項(xiàng)重要指標(biāo)而被各課程重視[1-2]。

“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程是機(jī)械工程學(xué)科中一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是將原“機(jī)械制造工藝學(xué)”“金屬切削機(jī)床”“金屬切削原理及刀具”“機(jī)床夾具設(shè)計(jì)”等課程進(jìn)行精簡(jiǎn)后形成的整合課程，涉及知識(shí)面廣，信息量大，與工程領(lǐng)域密切相關(guān)，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程能力具有重要作用[3]。筆者結(jié)合華北水利水電大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)和多年的教學(xué)實(shí)踐，按照工程認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，找出目前課程教學(xué)中存在的差距，進(jìn)行課程改革探索和研究。

2 存在的主要差距

根據(jù)專業(yè)認(rèn)證要求，課程以應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)為中心，教學(xué)過(guò)程中亟待解決以下幾個(gè)矛盾。

1）課時(shí)設(shè)置與課程特點(diǎn)、教學(xué)目標(biāo)的矛盾。課程只有48學(xué)時(shí)，如何修訂教學(xué)大綱來(lái)協(xié)調(diào)內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少，成為一個(gè)突出的問(wèn)題?！皺C(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”原本整合了四門課的內(nèi)容，基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)繁多，重難點(diǎn)知識(shí)分散，學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)掌握有一定的困難。

2）教材理論性與課程實(shí)踐性的矛盾。目前大多數(shù)教材多是系統(tǒng)而全面地介紹理論知識(shí)，而在知識(shí)的應(yīng)用性方面做得不夠，缺少知識(shí)在實(shí)踐中大量應(yīng)用的實(shí)例。以金屬切削基本規(guī)律為例，著重講述切削過(guò)程中切削層的變形及切屑的形成過(guò)程以及切削力、切削熱和切削溫度的來(lái)源、測(cè)量，而在實(shí)際中的應(yīng)用卻是一掠而過(guò)，在實(shí)際加工中如何更高效地選擇和控制相關(guān)影響幾何參數(shù)？這些有血有肉的實(shí)例的缺乏，一方面不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力;另一方面使得理論知識(shí)單調(diào)、乏味，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大大降低。

3）課堂教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)習(xí)與工程能力培養(yǎng)的矛盾。課堂教學(xué)大部分采用“填鴨式”，教學(xué)內(nèi)容上注重理論知識(shí)的深入性、系統(tǒng)性和完整性，學(xué)生被動(dòng)接受深?yuàn)W復(fù)雜的理論知識(shí)。實(shí)驗(yàn)課也是教師進(jìn)行講解并演示，由學(xué)生進(jìn)行驗(yàn)證，導(dǎo)致學(xué)生理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)聯(lián)系不足，或者是理解不夠，模糊不清。在工藝實(shí)習(xí)過(guò)程中，實(shí)習(xí)單位出于安全考慮和不影響生產(chǎn)前提下，大多采用講解性參觀，學(xué)生只是了解眼前局部?jī)?nèi)容，而不能了解整個(gè)產(chǎn)品的加工過(guò)程、生產(chǎn)流程及加工設(shè)備的特點(diǎn)、工藝范圍等實(shí)質(zhì)性內(nèi)容。這些環(huán)節(jié)都缺少了學(xué)生主動(dòng)參與的過(guò)程，忽視了培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力以及理論聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

3 教學(xué)改革思路

教學(xué)大綱精煉化? 在工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，課程大綱以學(xué)生為中心，以畢業(yè)達(dá)成度為目標(biāo)，大綱中所規(guī)定的所有內(nèi)容均應(yīng)與畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)[4]。為避免“一人一綱”所造成的弊端，使編寫(xiě)的大綱受限于個(gè)人知識(shí)水平和能力，“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”教研組全體成員齊上陣，集體分析討論、研究教學(xué)目標(biāo)、課程教學(xué)內(nèi)容及基本要求、每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)方法和課時(shí)、課程考核知識(shí)點(diǎn)以及考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定辦法;同時(shí)指出通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生哪些能力可得到培養(yǎng)和鍛煉，從而完成課程支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)。由此形成大綱的初稿，再以教研室為單位，由其中一位教師執(zhí)筆完成大綱的電子稿件，完成后再由教研組所有教師逐項(xiàng)審核、定稿并報(bào)學(xué)院教學(xué)部。

在大綱修訂過(guò)程中，在學(xué)時(shí)和內(nèi)容安排上，本著以機(jī)械制造工藝為“主線”，以金屬切削機(jī)床、刀具、夾具，金屬切削基本規(guī)律，加工質(zhì)量分析的基礎(chǔ)知識(shí)為“點(diǎn)”，貫徹到制造、裝配的“面”中。撇開(kāi)理論公式的煩瑣推導(dǎo)，注重理論知識(shí)本質(zhì)與核心要點(diǎn)掌握，以及對(duì)知識(shí)的綜合與應(yīng)用。例如：弱化機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差的推導(dǎo)過(guò)程以及工藝系統(tǒng)剛度計(jì)算式的推導(dǎo)過(guò)程，重點(diǎn)學(xué)習(xí)其本質(zhì)內(nèi)涵，強(qiáng)化學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

教學(xué)活動(dòng)多樣化? 摒棄教師“滿堂灌”，學(xué)生“全堂聽(tīng)”，采用教、引、交模式。教師所占課堂時(shí)間控制在一半左右，發(fā)揮教師只扮演引領(lǐng)者的作用，讓教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間更多交流，讓學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)中，成為學(xué)習(xí)過(guò)程的主角。在教學(xué)模式上，采用直觀教學(xué)、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、案例分析教學(xué)，或穿插情境引導(dǎo)、啟發(fā)提問(wèn)，或采用CDID理念講練結(jié)合，以及采用學(xué)生自學(xué)或助講，充分利用Flash或者三維軟件制作的動(dòng)畫(huà)、圖片、視頻資源，將課堂模式逐步轉(zhuǎn)向?qū)υ捠?、開(kāi)放式、問(wèn)號(hào)型和能力素質(zhì)型，真正打破“黑板上開(kāi)機(jī)床”的局面[5-8]。

對(duì)2015級(jí)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的授課方式也注入新的元素，在課程內(nèi)容講授到三分之二時(shí)，開(kāi)展學(xué)生微視頻比賽，要求學(xué)習(xí)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的274名學(xué)生自愿參加，內(nèi)容自己確定，到課程結(jié)束時(shí)結(jié)合網(wǎng)評(píng)和現(xiàn)場(chǎng)打分方式評(píng)出一、二、三等獎(jiǎng)，作為平時(shí)成績(jī)的一部分。學(xué)生積極參與，極大地鞏固了課堂知識(shí)，拓寬了知識(shí)面，很好地鍛煉了各方面的綜合能力，反映非常好，計(jì)劃以后每年堅(jiān)持開(kāi)展類似的活動(dòng)。

實(shí)踐環(huán)節(jié)自主化? 實(shí)踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、自主學(xué)習(xí)能力的最直接的一環(huán)，必須重視。“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)主要包括實(shí)驗(yàn)、“兩實(shí)習(xí)”（即金工實(shí)習(xí)和工藝實(shí)習(xí)）、“一設(shè)計(jì)”（即課程設(shè)計(jì)）四個(gè)階段。

1）對(duì)于金工實(shí)習(xí)，一般安排在課程之前，為期兩周，是對(duì)常見(jiàn)的加工方法（車、銑、刨、磨、鉆等）、機(jī)床、刀具、夾具的初步認(rèn)識(shí)。鑒于目前大部分高校教師缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而聘請(qǐng)的兼職教師有限的現(xiàn)狀[9]，金工實(shí)習(xí)帶隊(duì)教師可采用“兩師制”，一名是負(fù)責(zé)操作、具有工程經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工人，另一名是授課教師。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，授課教師現(xiàn)場(chǎng)講授理論基礎(chǔ)知識(shí)，可讓學(xué)生了解機(jī)床各個(gè)部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如機(jī)床的布局、傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)、操縱，刀具的構(gòu)成及夾具的結(jié)構(gòu)等;技術(shù)工人講授相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)，如刀具角度的選擇、切削用量的選擇等，并指導(dǎo)學(xué)生親自動(dòng)手操作。這樣理論和實(shí)踐就很好地結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生在實(shí)踐中加深對(duì)理論的理解，既避免了兩者的脫節(jié)現(xiàn)象，又有效地解決了學(xué)時(shí)壓縮與教學(xué)內(nèi)容多的矛盾，更加有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。

而在工藝實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，采用“教師預(yù)習(xí)制”，教師先到實(shí)習(xí)企業(yè)了解企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)狀況，確定出企業(yè)生產(chǎn)軸、齒輪、軸套、箱體等典型零件加工工藝規(guī)程;實(shí)習(xí)時(shí)給學(xué)生布置任務(wù)，要求寫(xiě)出類似于企業(yè)生產(chǎn)的零件的加工工藝規(guī)程，讓學(xué)生帶著任務(wù)跟隨這些典型零件的生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)參觀、學(xué)習(xí)，能夠結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)情況，查閱相關(guān)手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，自主完成任務(wù)。這種在真實(shí)工程環(huán)境下制定典型零件加工工藝規(guī)程的教學(xué)方法，對(duì)于提高學(xué)生在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的工程能力有很大的作用。

2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)也以學(xué)生為中心，將驗(yàn)證性、演示性實(shí)驗(yàn)調(diào)整為綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。對(duì)于可驗(yàn)證和演示性的知識(shí)點(diǎn)，教師可在實(shí)驗(yàn)室邊講授理論知識(shí)邊操作。如刀具角度，教師在實(shí)驗(yàn)室結(jié)合刀具實(shí)物講授完刀具的角度后，即可在現(xiàn)場(chǎng)讓學(xué)生進(jìn)行刀具角度的測(cè)量，既調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又將理論現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有更深層次的理解和掌握，提升學(xué)生的認(rèn)知度和實(shí)踐能力。而對(duì)于能夠?qū)⑺鶎W(xué)課程內(nèi)容綜合應(yīng)用或創(chuàng)新的知識(shí)，教師只布置實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，或?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。如組合夾具拆裝，教師只需要布置加工工件的具體情況，然后由學(xué)生自行選擇適當(dāng)?shù)脑M(jìn)行組合、拆裝。這個(gè)過(guò)程不但使學(xué)生了解了夾具的基本組成、夾具的基本要求、定位原理等相關(guān)知識(shí)，而且充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的自主性，鍛煉了學(xué)生分析、思考、總結(jié)、運(yùn)用的思維能力?？赏ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放并建立完善的管理體制促進(jìn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的質(zhì)量保障[9]。

3）課程設(shè)計(jì)既是對(duì)機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)課程的鞏固和綜合運(yùn)用，也是對(duì)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的總結(jié)與應(yīng)用。設(shè)計(jì)任務(wù)即夾具設(shè)計(jì)和零件加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)要與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，以企業(yè)產(chǎn)品為對(duì)象，確保真題真做。將設(shè)計(jì)任務(wù)在工藝實(shí)習(xí)之前進(jìn)行布置，讓學(xué)生在實(shí)踐時(shí)就有觀察有思考有方案，一方面鞏固課堂所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力;另一方面提高實(shí)習(xí)質(zhì)量，也為將來(lái)的工作奠定一定的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，在工程教育專業(yè)認(rèn)證理念的引導(dǎo)下，“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程建設(shè)也在不斷改革與完善。本文主要從課程大綱、課堂教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)三個(gè)方面提出改革的意見(jiàn)和方案并實(shí)施，所有改革措施都是圍繞教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生畢業(yè)要求的達(dá)成進(jìn)行。下一步的工作是制定科學(xué)有效的教學(xué)過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制，以進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，使得教學(xué)質(zhì)量不斷提升，為培養(yǎng)學(xué)生分析、解決機(jī)械設(shè)計(jì)制造中復(fù)雜工程問(wèn)題的能力打下全面而堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)

參考文獻(xiàn)

[1]林健.工程教育認(rèn)證與工程教育改革和發(fā)展[J].高等工程教育研究，2015（2）：10-19.

[2]畢家駒，陳以一，何敏娟.建立工程專業(yè)評(píng)估制度 盡快提升工程教育質(zhì)量[J].中國(guó)高等教育，2006（1）：48-50.

[3]張樹(shù)仁，劉薇娜.“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)方法的探索與實(shí)踐[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012（10）：65-66.

[4]穆浩志，等.工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下工程制圖課程大綱的改革與實(shí)踐[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2016，37（5）：711-717.

[5]魏效玲，等.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)方法改革研究[J].河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2016，33（1）：85-87.

[6]伍國(guó)果，等.基于工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2016（6）：104-105.

[7]YAO G， et a1.The research and practice of tea-

ching reform in mechanical design based on educa-

tional philosophy CDIO[J].WIT Transactions on Infor-

mation and Communication Technologies，2014（56）：609-614.

[8]劉寶，李貞剛，等.基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的大學(xué)課堂教學(xué)模式改革[J].黑龍江高教研究，2017（4）：157-160.

[9]林禮區(qū)，等.工程教育認(rèn)證背景下機(jī)械類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系改革[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2017，34（9）：204-207.