地方工科高?！皺C(jī)械測試與控制基礎(chǔ)”課程多維度改革實(shí)踐探索*

申慧敏 ， 駱艷潔 ， 麥云飛 ， 錢 煒

（上海理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海 200093）

0 引言

地方工科高校作為我國高等教育發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施的終端主力軍，是為服務(wù)地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展培養(yǎng)高級人才的重要載體。作為機(jī)械類本科專業(yè)教育核心必修課程，“機(jī)械測試與控制基礎(chǔ)”課程以控制和測試系統(tǒng)的構(gòu)建、分析以及性能改善為主線，包含控制工程和測試技術(shù)兩大內(nèi)容。通過本課程的學(xué)習(xí)，為學(xué)生綜合運(yùn)用工程專業(yè)知識開展機(jī)械領(lǐng)域復(fù)雜工程問題設(shè)計(jì)、制造和控制打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是銜接各類前修基礎(chǔ)課以及專業(yè)課程之間的重要橋梁[1]。

隨著新時(shí)代卓越工程人才培養(yǎng)、思政教育和新工科改革等教育教學(xué)理念的不斷深化推進(jìn)，現(xiàn)行的“機(jī)械測試與控制基礎(chǔ)”課程在教學(xué)理念、思政融合、教學(xué)模式等方面均存在一些問題[2]，為了更好地適應(yīng)新時(shí)代教育形勢，要充分考慮將專業(yè)知識和工程實(shí)踐、工程倫理相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神、開拓創(chuàng)新的科學(xué)精神、求真務(wù)實(shí)的職業(yè)精神以及科技報(bào)國的家國情懷。

1 “機(jī)械測試與控制基礎(chǔ)”課程現(xiàn)狀和問題

1）課程專業(yè)理論性強(qiáng)，思政教育難以有機(jī)融合。受課程學(xué)時(shí)限制，講授和學(xué)習(xí)均存在較大難度，教學(xué)過程被大量的知識點(diǎn)講授和練習(xí)等占據(jù)，亟需在保障本課程完整知識體系的前提下，提煉課程思政育人要素，通過形成課程思政優(yōu)秀教學(xué)案例庫，實(shí)現(xiàn)課程思政深度融入專業(yè)課程授課，真正做到知識傳授與價(jià)值引領(lǐng)相結(jié)合。

2）課程綜合實(shí)踐性強(qiáng)，單一的理論教學(xué)模式脫離工程實(shí)踐。學(xué)校作為教學(xué)主體，課堂教學(xué)仍然以教師講授、學(xué)生聽課為主，現(xiàn)有教學(xué)方法側(cè)重學(xué)生對關(guān)鍵概念、理論的理解，與實(shí)際工程實(shí)踐脫節(jié)，亟需加強(qiáng)本課程對學(xué)生開展復(fù)雜機(jī)電控制系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)、分析和控制能力培養(yǎng)，依托“產(chǎn)—學(xué)—研”合作基礎(chǔ)，采用項(xiàng)目化教學(xué)方法，將學(xué)生培養(yǎng)教學(xué)實(shí)踐融于工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)施各環(huán)節(jié)，真正做到基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐應(yīng)用相統(tǒng)一。

3）課程理論知識抽象化，實(shí)驗(yàn)課時(shí)壓縮難以支撐學(xué)生具象化要求。本課程要求學(xué)生能夠綜合運(yùn)用各類前修基礎(chǔ)課以及專業(yè)課程知識，并涉及大量的數(shù)學(xué)知識和分析圖形的繪制、開展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等，抽象的理論知識難于理解，亟需突破傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)手段，結(jié)合虛擬仿真技術(shù)和案例教學(xué)，鍛煉學(xué)生動手能力、思維能力和綜合應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)抽象理論與具象化分析相統(tǒng)一。

2 以“立德樹人”為根本，開展課程思政教育融合

2020 年教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出工學(xué)類專業(yè)課程要“培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)”。地方工科高校課程思政教育與專業(yè)課程教育的融合程度將直接關(guān)系到地方工科高校學(xué)生的受教育水平，以及地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展水平[3]。根據(jù)課程思政改革要求優(yōu)化課程建設(shè)方案[4]，做到：尊重本課程教學(xué)體系，保障課程的完整知識體系和維護(hù)課程的學(xué)科價(jià)值體系，提煉課程的思政育人要素，形成本課程思政優(yōu)秀教學(xué)案例庫，突出顯性教育（政治理論課）和隱形教育（專業(yè)課程）相融通，發(fā)掘知識體系中自帶的社會主義核心價(jià)值觀，培養(yǎng)理想信念堅(jiān)定、專業(yè)素質(zhì)過硬、國際視野開闊、人文底蘊(yùn)深厚的先進(jìn)制造業(yè)優(yōu)秀人才。因此，“機(jī)械測試與控制基礎(chǔ)”課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)要遵循以下原則[5]。

1）多層次：教學(xué)從國際國內(nèi)制造業(yè)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及未來趨勢、關(guān)鍵技術(shù)等層面，從認(rèn)識現(xiàn)代設(shè)計(jì)、先進(jìn)制造、智能控制相關(guān)理論方法角度，進(jìn)行設(shè)計(jì)，開闊學(xué)生的專業(yè)視野。

2）多模式：采用線下教學(xué)模式，增加課前、課堂、課后師生、生生之間互動交流，達(dá)到自主性、合作性、探究性的學(xué)習(xí)效果。

3）輸入輸出兼顧：結(jié)合線上互動、課外紀(jì)錄片觀摩等形式，讓學(xué)生有更多的機(jī)會質(zhì)疑、表達(dá)自己的獨(dú)立見解以及動手實(shí)踐，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

課程以新時(shí)代的工匠精神為切入點(diǎn)，基于成果導(dǎo)向（OBE）的教育模式[6]，以教學(xué)目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，精選與課程思政元素契合、與教學(xué)內(nèi)容一致的教學(xué)案例，如國家重大工程項(xiàng)目、科技前沿問題、國家相關(guān)政策規(guī)劃、新聞熱點(diǎn)、典型人物事跡以及身邊老師的科研事跡等。課堂講授和互動討論交叉進(jìn)行。課堂上主要通過圖片和短視頻形式引入教學(xué)案例，將抽象的理論知識具體化實(shí)踐化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。同時(shí)通過教學(xué)案例有計(jì)劃地將工匠精神、科學(xué)精神、職業(yè)精神和愛國情懷等課程思政元素融入課程知識點(diǎn)，貫穿于整個(gè)教學(xué)過程中，通過潛移默化的方式實(shí)現(xiàn)立德樹人的目標(biāo)。

3 依托“產(chǎn)—學(xué)—研”互融互促，實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)方法

為了挖掘課程深度，促進(jìn)科研與教學(xué)有機(jī)融合，全面提升專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，地方工科高校依托其與行業(yè)各類企業(yè)之間建立的良好產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的辦學(xué)傳統(tǒng)，主動對接行業(yè)產(chǎn)業(yè)最新發(fā)展趨勢及人才培養(yǎng)需求。不拘泥于體制壁壘，推進(jìn)學(xué)生、教師與企業(yè)多主體之間的深度融合，積極探索新時(shí)代產(chǎn)教融合人才培養(yǎng)機(jī)制，構(gòu)建組織結(jié)構(gòu)完善、教學(xué)特色鮮明的產(chǎn)教融合協(xié)同育人模式，為高質(zhì)量工程技術(shù)人才的培養(yǎng)提供理論和實(shí)踐參考。因此，“機(jī)械測試與控制基礎(chǔ)”課程項(xiàng)目化教學(xué)方法要遵循以下原則。

1）雙師資：校企雙方師資隊(duì)伍共同參與指導(dǎo)，教師參與企業(yè)技術(shù)攻關(guān)，踐行產(chǎn)學(xué)研合作，企業(yè)資深工程師講授實(shí)踐類課程，將課堂延伸到企業(yè)車間，通過全方位資源共享與優(yōu)勢互補(bǔ)，建立完善“師資共培、引進(jìn)走出”模式。

2）多途徑：通過教師開展的科研項(xiàng)目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽等引入行業(yè)、企業(yè)需求，以實(shí)際項(xiàng)目課題為應(yīng)用背景，使學(xué)生在遵守學(xué)習(xí)教學(xué)大綱的前提下，將專業(yè)理論知識和工程實(shí)踐融合在一起，有效解決教學(xué)內(nèi)容和企業(yè)實(shí)踐脫節(jié)的問題，增強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐和解決復(fù)雜工程問題的能力。

4 結(jié)合虛擬仿真技術(shù)，開展具象化分析

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用廣泛，其具有把抽象理論具象化、成本低、安全隱患小、實(shí)踐性強(qiáng)等優(yōu)勢。“機(jī)械測試與控制基礎(chǔ)”課程作為機(jī)械類專業(yè)核心基礎(chǔ)課，其理論抽象、公式繁多、圖形分析類型多，整體比較抽象。傳統(tǒng)的多媒體課件展示效果不足，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)有限，突破傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)手段，結(jié)合虛擬仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)抽象理論與具象化分析相統(tǒng)一[7]。具體而言，本課程可以借助于Matlab 仿真平臺，利用其各類控制算法、數(shù)據(jù)處理能力以及豐富的圖形化功能，將課程中抽象的理論學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢詫?shí)際操作的仿真程序。這樣不僅有利于提高學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和掌握程度，同時(shí)多樣化的教學(xué)模型能夠激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性以及創(chuàng)造性。因此，“機(jī)械測試與控制基礎(chǔ)”課程結(jié)合虛擬仿真技術(shù)要遵循以下原則。

1）多目標(biāo)：不同的學(xué)生因其基礎(chǔ)不同、學(xué)習(xí)能力不同，在結(jié)合虛擬仿真技術(shù)開展本課程學(xué)習(xí)中，其學(xué)習(xí)需求亦存在差異。因此，虛擬仿真教學(xué)案例的設(shè)計(jì)需要具有多目標(biāo)性，能夠滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，激發(fā)學(xué)生探索的主動性，并保護(hù)學(xué)生的積極性。

2）具象性：要充分發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)強(qiáng)大的具象化功能，同類型的實(shí)驗(yàn)可以有多樣性的分析結(jié)果展示，在保障虛擬仿真教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)確性的同時(shí)，從多角度給學(xué)生以具象性的展示。

5 結(jié)語

隨著新時(shí)代卓越工程人才培養(yǎng)、思政教育和新工科改革等先進(jìn)教育教學(xué)理念不斷深化，“機(jī)械測試與控制基礎(chǔ)”課程作為機(jī)械類本科專業(yè)教育核心必修課程，為學(xué)生綜合運(yùn)用工程專業(yè)知識開展機(jī)械領(lǐng)域復(fù)雜工程問題設(shè)計(jì)、制造和控制打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是銜接各類前修基礎(chǔ)課以及專業(yè)課程之間的重要橋梁。面對課程專業(yè)理論性強(qiáng)、綜合實(shí)踐性強(qiáng)、理論知識抽象化等挑戰(zhàn)，項(xiàng)目組從“立德樹人”思政融合、項(xiàng)目化教學(xué)工程實(shí)踐、虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用方面，探討了地方工科高?！皺C(jī)械測試與控制基礎(chǔ)”課程多維度教學(xué)改革探索實(shí)踐，全面提升課程教學(xué)效果。