新工科背景下機械原理榮譽課程建設探索

汪朋飛 黃桂堅

[摘 要] 基于“新工科運動”背景，以深圳大學榮譽學士學位制度推廣行為為契機，通過調研學生在機械原理課程學習、工程實踐和就業(yè)方面遇到的問題，提出機械原理榮譽課程實施方案，并精煉出“辯中學”“展中學”“賽中學”和“研中學”等自主學習方式，提升學生機械創(chuàng)新能力和團隊合作能力，實現(xiàn)教師“魚漁雙授”和學生“魚漁雙收”的終極目標，為卓越創(chuàng)新拔尖本科生培養(yǎng)提供借鑒參考。

[關鍵詞] 新工科;榮譽課程;機械原理;創(chuàng)新設計

一、引言

為全面振興本科教育，培養(yǎng)新時代卓越拔尖人才，“新工科運動”在國內高校蓬勃興起。深圳大學從2018年開始為促進高水平本科生課程建設，激發(fā)學生自主學習潛能，引導學生追求卓越，吸收借鑒國內外高等院校本科榮譽學位項目的成功經(jīng)驗[1，2]，在全校范圍內推行榮譽學士學位制度，以榮譽課程建設為基礎探索本科生創(chuàng)新拔尖特色人才培養(yǎng)的新模式。

機電與控制工程學院機械設計制造及其自動化專業(yè)堅持“以學生為中心”的教育理念，以培養(yǎng)學生寬厚的基礎知識、高度的創(chuàng)新思維能力、深厚的學術研究素養(yǎng)和廣泛的實踐應用技能為目標，以學生個性化和多樣化的學術興趣和發(fā)展需要為導向，以高難度、高挑戰(zhàn)性為要求，打造11門高質量的榮譽課程。學生獲取本專業(yè)榮譽課程學分數(shù)達到24學分，且成績?yōu)锽+（百分制80分）以上即可申請該專業(yè)的榮譽學位。本文以深圳大學榮譽學士學位教育改革為契機，探討新工科背景下機械原理榮譽課程教學改革相關實踐經(jīng)驗。

二、課程建設調研

2016—2019年期間在四屆近200位機械設計制造及其自動化專業(yè)學生中進行了機械原理課程調研，對學生在課堂學習、工程實踐和就業(yè)方面問題進行總結。

1.課堂教學方面，主要針對課本知識學習提出意見。第一，傳統(tǒng)機械原理課程知識點講解枯燥乏味，缺乏創(chuàng)新，學生上課注意力難以集中，導致課程學習質量不高;第二，部分機械原理知識只知道抽象的概念，沒有直觀的認識，實踐中難以運用，導致學習過程中喪失信心。

2.工程實踐方面，機械專業(yè)學生大學期間的實踐主要形式為金工實習和生產(chǎn)實習，學生調研結果有如下突出問題。第一，金工實習中的學習地點多為老舊工廠或車間，實踐內容多為體力活，其中磨“錘子”最具代表性，導致打磨的概念深深植入學生內心，“磨鐵”文化盛行;第二，生產(chǎn)實習中艱苦的工作環(huán)境，枯燥的實踐內容和漫長的時間周期打擊學生對專業(yè)的熱情。

3.學生就業(yè)方面，機械專業(yè)的學生從事機械制造行業(yè)的意愿不高。第一，當前大環(huán)境下制造業(yè)轉型升級，深圳地區(qū)產(chǎn)業(yè)結構調整，互聯(lián)網(wǎng)大潮席卷之下，學生以短期高工資為奮斗目標，缺乏職業(yè)發(fā)展規(guī)劃;第二，先進制造行業(yè)門檻較高，大學生課程學習與公司需求之間脫鉤，導致學生不符合公司要求，難以找到心儀工作。

三、課程建設目標和內容

借鑒國內外高校榮譽學位課程的建設實踐，榮譽課程對教師教學和學生學習的難度均高于普通專業(yè)核心課程。機械原理榮譽課程建設的目標是讓學生在掌握機械原理課程教學大綱規(guī)定的內容之上，熟練運用所學的機構學相關知識，解讀常規(guī)的機械產(chǎn)品結構設計，創(chuàng)新設計或改進機械結構裝置，培養(yǎng)機構創(chuàng)新設計中的團隊合作意識和能力。基于上述目標，主要從以下幾個方面進行機械原理榮譽課程的內容建設。

1.學分規(guī)定。綜合成績優(yōu)異的學生完成機械原理常規(guī)課程72學時學習后，再修讀機械原理榮譽課程18學時，期末綜合成績均在B+之上即可獲得機械原理課程4學分和榮譽課程1學分。

2.教學大綱。18學時的機械原理榮譽課程課堂教學分為三部分。第一，機械創(chuàng)新設計內容學習（3學時）。主要結合實例講授創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技法和機構創(chuàng)新設計方法。第二，教師命題機構創(chuàng)新設計實踐（6學時）。解讀最近幾屆機械創(chuàng)新設計系列比賽的優(yōu)秀作品，以相關主題作為第一次小組作業(yè)（小組人數(shù)為2～3人）進行創(chuàng)新機構設計或改進，提交小組報告，考察模仿借鑒能力，靈活運用創(chuàng)新設計要點。第三，自主選題機構創(chuàng)新設計實踐（9學時）。以日常生活中的產(chǎn)品機構設計為主題，各小組通過調研確定具體題目完成創(chuàng)新機構設計[3]，提交小組報告，進行課堂答辯，重點考察團隊自主創(chuàng)新能力。課堂內外學時分配建議在1∶2以上。

3.考核方式。教師命題機構創(chuàng)新設計實踐小組作品和報告占比40%，自主選題機構創(chuàng)新設計實踐小組作品和報告占比60%。

4.教學形式。高難度和小班化教學為主，師生互動式課堂教學，提高趣味性和挑戰(zhàn)性。充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，課前給學生共享大量參考資料（設計說明書和網(wǎng)絡視頻等），課堂以機械產(chǎn)品或設計作品實例講解和答疑為主。在課堂討論中設置擂臺賽，鼓勵小組之間針對創(chuàng)新機構設計相互打擂臺，在針鋒相對的問辯中學習，實現(xiàn)“辯中學”。課程作業(yè)答辯階段，激勵學生以各種形式展示小組作品，評分以學生相互投票為主，任課教師化身為主持人或者“服務員”維持基本的課堂秩序。

5.創(chuàng)新實踐小屋。利用學院實驗室資源，創(chuàng)建機械創(chuàng)新設計實踐小屋，提供大量機械創(chuàng)新設計書籍供學生借閱，展示歷屆學生優(yōu)秀機構創(chuàng)新設計作品實物，課程期間每周一次任課教師與學生進行機械創(chuàng)新設計師生圓桌對話。

6.專業(yè)展會參觀。利用深圳市獨特地理位置和經(jīng)濟發(fā)展優(yōu)勢，組織學生參觀專業(yè)展會（機械展、光博會、工博會和高交會等），進行現(xiàn)場教學和討論，促進相關機械知識學習，實現(xiàn)“展中學”。

7.學科競賽導向。積極組織學生參加機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計學科競賽，比如大學生機械創(chuàng)新設計大賽、機械產(chǎn)品數(shù)字化設計大賽、3D大賽和工程訓練綜合能力比賽等，在設計和制作參賽作品的過程中靈活運用創(chuàng)新機構，鞏固對機械原理課程核心教學內容的理解，開拓學生的創(chuàng)新思維，激發(fā)學生的潛能。

8.學生自主研究。針對榮譽課程對科學研究的基本要求，結合授課教師的科研方向，為學有余力，且表現(xiàn)優(yōu)異的團隊和學生提供自主科研的機會，比如探索機械原理課程中的凸輪、連桿和齒輪等機構在納米科學領域研究熱點摩擦納米發(fā)電機中的應用，讓學生在項目中熟練掌握機構的使用，最終實現(xiàn)“研中學”。

四、結語

在新工科建設如火如荼的背景下，以深圳大學榮譽學士學位教育改革為契機，借鑒吸收當前高等教育改革中“以學生為中心（Student Centered）”“結果導向（OBE）”和“質量持續(xù)改進（CQI）”等優(yōu)秀成果，深入開展機械原理榮譽課程的建設。通過調研學生在機械原理課程學習、工程實踐和就業(yè)方面遇到的問題，提出機械原理榮譽課程實施方案，并精煉出“辯中學”“展中學”“賽中學”和“研中學”等自主學習方式，提升學生機械創(chuàng)新能力和團隊合作能力，實現(xiàn)教師“魚漁雙授”和學生“魚漁雙收”的終極目標，為培養(yǎng)卓越創(chuàng)新拔尖人才提供參考。

參考文獻

[1]呂杰昕，夏正江.美國高校榮譽教育項目的緣起、現(xiàn)狀和借鑒[J].全球教育展望，2013（9）：49-59.

[2]鄭泉水，白峰杉，蘇芃，徐蘆平，陳常青.清華大學錢學森力學班本科榮譽學位項目的探索[J].中國大學教學，2016（8）：50-54.

[3]王紅志，李積彬，費躍農.基于CDIO能力培養(yǎng)的機械原理課程項目實踐[J].高教論壇，2009（4）：25-27.