應(yīng)用型本科院校《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程思政教育教學(xué)改革探索*

馬新波 解芳 楊樣 馮慶東 桂玉濤

（南陽理工學(xué)院智能制造學(xué)院）

一、引言

《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)的專業(yè)平臺必修課，也是工程教育認(rèn)證要求的核心課程。本課程的教學(xué)與教研始終貫徹德育與知識并行的理念，堅(jiān)持立德樹人，立足課程思政建設(shè)[1]。該課程可通過課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和線上學(xué)習(xí)等環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)概論、傳動裝置的總體設(shè)計(jì)、帶傳動設(shè)計(jì)、鏈傳動設(shè)計(jì)、齒輪傳動設(shè)計(jì)、軸及軸系零部件設(shè)計(jì)、螺紋連接與螺旋傳動等內(nèi)容，掌握通用機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)原理、方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，具有分析、設(shè)計(jì)機(jī)械傳動裝置和簡單機(jī)械的能力[2,3]。在課程思政建設(shè)過程中，以應(yīng)用型本科高校為例，《機(jī)械設(shè)計(jì)》的育人目標(biāo)定位如下，能夠正確認(rèn)識機(jī)械發(fā)展史和“新工科”對國際產(chǎn)業(yè)格局的重塑，理解“中國制造2025”的內(nèi)涵，具有高度的專業(yè)認(rèn)同感、科技報(bào)國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)，具有科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的工作作風(fēng)，具有求新求變的創(chuàng)新意識、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和環(huán)保意識，具有辯證法看待問題的唯物主義價(jià)值觀，具有誠實(shí)守信、精益求精的工匠精神[4]。此外，在工程專業(yè)認(rèn)證的導(dǎo)向下，可通過完善深化育人目標(biāo)的教學(xué)大綱、全方位挖掘課程思政元素、全面規(guī)劃教案講稿設(shè)計(jì)、創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，以構(gòu)建教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、思政元素、融入方法、評價(jià)機(jī)制五位一體的課程思政框架。

二、課程思政融入點(diǎn)

《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程思政教育的主要融入點(diǎn)有以下五個(gè)。

（一）高度的專業(yè)認(rèn)同感、科技報(bào)國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)

在緒論部分，通過利用多媒體結(jié)合視頻資料《全球科技通史》《偉大的中國工業(yè)革命》在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用，并結(jié)合學(xué)習(xí)，通過線上討論來增加學(xué)生認(rèn)識的提升，從而幫助學(xué)生正確認(rèn)識機(jī)械發(fā)展史和“新工科”對國際產(chǎn)業(yè)格局的重塑，樹立愛國情懷和為國家砥礪奮進(jìn)的志向，激發(fā)為國家而奮斗的壯志豪情；通過理解“中國制造2025”的內(nèi)涵，呈現(xiàn)本課程的重要地位和行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感，提高學(xué)習(xí)興趣。在機(jī)械零件強(qiáng)度部分，由實(shí)踐教學(xué)過程中疲勞曲線的繪制引出通用軟件MatLab的使用，與學(xué)生分享MatLab被禁事件對我國創(chuàng)新發(fā)展的巨大影響，引導(dǎo)學(xué)生思考自主研發(fā)能力在國家獨(dú)立自主過程中的重要地位，從而激發(fā)學(xué)生的愛國情和強(qiáng)國心，培養(yǎng)學(xué)生高度的社會責(zé)任感。

（二）科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的工作作風(fēng)

在螺紋聯(lián)接和螺旋傳動部分，通過講解螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算引入螺紋連接的失效，強(qiáng)調(diào)螺栓雖小，但強(qiáng)度不夠會導(dǎo)致嚴(yán)重的事故，之后引入工程案例，比如某商場上行扶梯突然發(fā)生倒轉(zhuǎn)而導(dǎo)致人員傷亡，該事故的成因是由于兩個(gè)固定螺栓的脫落和斷裂引起驅(qū)動主機(jī)偏移和鏈條脫落，以此引起學(xué)生重視，并通過工程案例引導(dǎo)學(xué)生深思機(jī)械設(shè)計(jì)人員必須具備高度的責(zé)任心和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度，對其所承擔(dān)的設(shè)計(jì)工作一定要做到原理正確、方案可行，產(chǎn)品制造、安裝、使用和維護(hù)的方便、可靠[5]。

（三）求新求變的創(chuàng)新意識、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和環(huán)保意識

在滾動軸承部分，通過講解滾動軸承的壽命計(jì)算引出洛軸自主研發(fā)高鐵軸承。近些年，我國的高鐵產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。老百姓也切實(shí)地享受到了高鐵給生活、工作帶來的便利，雖然我國高鐵零部件國產(chǎn)化率已經(jīng)超過97%，但高鐵軸承依然全部依賴從瑞典、德國、日本等國家進(jìn)口。而洛軸研發(fā)出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高鐵軸承，有效地打破了國外技術(shù)的壟斷，解決我國高鐵技術(shù)的“卡脖子”問題之一。洛軸的成功離不開在時(shí)代發(fā)展潮流中始終秉承求新求變的創(chuàng)新精神。在聯(lián)軸器和離合器、軸轂連接部分，通過講解軸與聯(lián)軸器的配合、軸與鍵的配合，強(qiáng)調(diào)在工作過程中相互配合的重要作用，引發(fā)學(xué)生思考如何培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。在軸部分，通過在實(shí)踐教學(xué)中安排學(xué)生共同設(shè)計(jì)一根減速器的軸結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行PPT展示與匯報(bào)。分組完成任務(wù)培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，讓學(xué)生意識到團(tuán)隊(duì)精神的重要性。同時(shí)通過軸的設(shè)計(jì)，可以貫穿綠色設(shè)計(jì)的理念，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。

（四）辯證法看待問題的唯物主義價(jià)值觀

在帶傳動部分，通過講解帶窗洞的工作情況分析，引出打滑現(xiàn)象在工程案例中的應(yīng)用。比如一般情況下，變速箱在工作過程中應(yīng)盡量避免打滑現(xiàn)象，因?yàn)榇蚧瑫斐善p加劇并使從動輪轉(zhuǎn)速降低甚至工作失效，然而在過載運(yùn)行時(shí)打滑現(xiàn)象又可以實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，通過使低速端停止工作來保護(hù)相應(yīng)的傳動件及設(shè)備。由此可見，打滑現(xiàn)象并不完全都是起負(fù)面作用的，我們可以將打滑現(xiàn)象有效應(yīng)用在工程實(shí)踐中。通過此案例，可以引導(dǎo)學(xué)生堅(jiān)持唯物辯證法的觀點(diǎn)看問題。在鏈傳動部分，講授鏈傳動的傳動比計(jì)算時(shí)，向?qū)W生介紹鏈傳動運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動比和瞬時(shí)鏈速，只有當(dāng)鏈傳動的中心距恰為節(jié)距的整數(shù)倍時(shí)，傳動比才能恒定不變。由此引導(dǎo)學(xué)生思考可證偽和可迭代為核心的科學(xué)精神內(nèi)涵。

（五）誠實(shí)守信、精益求精的工匠精神

在機(jī)械設(shè)計(jì)概論部分，通過講解機(jī)械零件的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和機(jī)械設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)化，向?qū)W生展示機(jī)械設(shè)計(jì)的嚴(yán)格規(guī)程和要求，并通過減速器設(shè)計(jì)的案例來向?qū)W生展示不同零部件的設(shè)計(jì)要求。在機(jī)械傳動系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)部分，通過向?qū)W生展示不同設(shè)計(jì)方案呈現(xiàn)出完全不同的結(jié)果進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生思考效率問題，并通過分析不同設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生精益求精的工匠精神追求。在齒輪傳動部分，引入齒輪專家的事跡，中國科學(xué)院院士王立鼎長期從事精密機(jī)械與微納機(jī)械方面的研究，今年研制成功Ⅰ級精度基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，居世界領(lǐng)先地位，其科研成果已推廣至若干單位。王立鼎院士的人生信條“天才出于勤奮，務(wù)實(shí)才能成功”，由此可見，科學(xué)探索一定要本著精益求精、持之以恒。同學(xué)們在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)，也要秉承著誠實(shí)守信、精益求精的工匠精神[6]。

相關(guān)課程思政元素融入點(diǎn)如表1所示。

表1 相關(guān)課程思政元素融入點(diǎn)

三、教學(xué)樣例設(shè)計(jì)與說明

以《軸》為例，進(jìn)行了教學(xué)樣例的設(shè)計(jì)與說明?！遁S》是《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程最后一部分的教學(xué)內(nèi)容，旨在幫助學(xué)生根據(jù)前序章節(jié)中確定的傳動方案，設(shè)計(jì)減速器的輸入軸和輸出軸。本章節(jié)的學(xué)習(xí)可為減速器的設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。結(jié)合應(yīng)用型本科高校的辦學(xué)特色、工程教育認(rèn)證的背景和課程育人目標(biāo)，確定本章節(jié)的課程思政目標(biāo)為：具有團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和環(huán)保意識。

在知識目標(biāo)方面，學(xué)生需掌握軸的功用、分類和選材，能夠進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。在能力目標(biāo)方面，能夠進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)，并具備在實(shí)際工程案例中設(shè)計(jì)軸系的能力。在育人目標(biāo)方面，培養(yǎng)作為未來的工程技術(shù)人員，應(yīng)具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和環(huán)保意識。

本部分的重難點(diǎn)為軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。軸是組成機(jī)器的重要零件之一，用來支撐旋轉(zhuǎn)零件，如前面章節(jié)所設(shè)計(jì)的帶輪、鏈輪及齒輪等傳動部件，都要安裝在軸上，和軸一起傳遞動力和運(yùn)動，同時(shí)軸上還要安裝軸承，通過軸承支承在箱體上，和箱體相對轉(zhuǎn)動。這就決定了軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是相對復(fù)雜的過程。教師在講授過程中，可改變以往直接理論講解的授課方式，從已經(jīng)確定的減速器傳動方案出發(fā)，以減速器的輸入軸和輸出軸設(shè)計(jì)為例進(jìn)行案例教學(xué)。

在知識回顧部分，強(qiáng)調(diào)課程前篇內(nèi)容的重難點(diǎn)、對先修知識的復(fù)習(xí)和練習(xí)重要性，并引入思政元素，溫故而知新，可以為師矣。在課程導(dǎo)入部分，以減速器輸入軸為例，講解軸的組成，體現(xiàn)軸與軸系零部件之間的配合精度，引出軸的設(shè)計(jì)，通過觀察軸和軸系零部件之間的配合，讓學(xué)生體會團(tuán)結(jié)協(xié)作精神內(nèi)涵。在這的教學(xué)部分，以工程中常見的軸類型為例，講解軸的功用、分類，并練習(xí)判斷軸的類型，軸的選材需滿足強(qiáng)度、剛度、耐磨性等方面要求的基礎(chǔ)上，兼顧經(jīng)濟(jì)性和綠色設(shè)計(jì)原則，接下來確定軸的設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)原則，并通過案例對比不同裝配方案的合理性。此處可引入思政元素：1）軸的設(shè)計(jì)必須遵循嚴(yán)格的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)原則，引導(dǎo)學(xué)生思考一絲不茍的科學(xué)精神，2）軸的設(shè)計(jì)原則中強(qiáng)調(diào)軸與軸系零部件的精密配合，再次強(qiáng)調(diào)團(tuán)結(jié)合作的團(tuán)隊(duì)精神的重要性，3）同一軸系不同裝配方案的對比分析體現(xiàn)了設(shè)計(jì)過程中精益求精的工匠精神。在課程小結(jié)部分，總結(jié)軸的設(shè)計(jì)步驟，從工程實(shí)際出發(fā)，再次強(qiáng)調(diào)軸設(shè)計(jì)過程中的環(huán)保問題和與零部件之間的配合問題，堅(jiān)定團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和環(huán)保意識的重要意義，并引導(dǎo)學(xué)生思考環(huán)境保護(hù)在軸系設(shè)計(jì)過程中的具體體現(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識。

四、教學(xué)方法與手段

《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的思政教育緊扣立德樹人、目標(biāo)導(dǎo)向，結(jié)合現(xiàn)代教育技術(shù)開展課堂教學(xué)。具體體現(xiàn)在以下三方面：

（1）課堂教學(xué)采用講授法，啟發(fā)教學(xué)法、案例教學(xué)法，結(jié)合多媒體和視頻的形式來進(jìn)行思政點(diǎn)融入，激發(fā)學(xué)生的安國情懷、民族自豪感、使命擔(dān)當(dāng)精神等，在傳授專業(yè)知識技能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)課程育人目標(biāo)。例如，在本門課程開課第一課時(shí)，可以使用電影“流浪地球”的素材，從電影拍攝過程中道具全部自己設(shè)計(jì)制作，以及概念設(shè)計(jì)的重力發(fā)動機(jī)也需要有嚴(yán)格的力學(xué)知識支撐的角度呈現(xiàn)電影片段，在提高學(xué)生對課程興趣的同時(shí)，樹立課程目標(biāo)，也為我國科幻電影的成就感到自豪。之后引入機(jī)械設(shè)計(jì)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用以及專業(yè)課程體系中的位置。（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)和課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)中采用實(shí)踐教學(xué)法融入課程思政元素。比如通過實(shí)驗(yàn)安全與規(guī)范、實(shí)驗(yàn)環(huán)境保護(hù)延伸出責(zé)任與擔(dān)當(dāng)意識，通過課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中合理運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊和相關(guān)技術(shù)資料等設(shè)計(jì)手段，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)守標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)素養(yǎng)。（3）通過線上線下課程混合式課程開拓思政教育陣地，實(shí)現(xiàn)課程思政的全方位覆蓋。本門課程已經(jīng)建立學(xué)習(xí)通線上課程，在線上課程中設(shè)置了課程思政討論模塊，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，通過線上線下課程將課程思政元素貫穿在教學(xué)全過程中。（4）基于OBE理念，將課程育人目標(biāo)的考核及達(dá)成度評價(jià)納入課程目標(biāo)考核中，具體的考核元素見表2。

表2 育人目標(biāo)考核元素

課程育人目標(biāo)的達(dá)成度評價(jià)采用間接法，以課程調(diào)查問卷（學(xué)生自評）的形式進(jìn)行。

五、課程思政建設(shè)舉措

《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程思政框架建設(shè)的舉措如下：

（一）完善深化育人目標(biāo)的教學(xué)大綱

將課程育人目標(biāo)放在課程目標(biāo)前面，強(qiáng)調(diào)課程思政的重要地位；在工程教育認(rèn)證的基礎(chǔ)上，將育人目標(biāo)的考核方式和達(dá)成度評價(jià)機(jī)制加入課程目標(biāo)考核中，并體現(xiàn)德育優(yōu)先的理念。

（二）全方位挖掘課程思政元素

在建設(shè)中，不僅發(fā)動本教研室老師的力量，群策群力，還要和學(xué)生工作隊(duì)伍聯(lián)合起來，拓展思政元素，進(jìn)一步探索在《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程中融入思政元素,把做人做事的基本道理，把社會主義核心價(jià)值觀的要求，把實(shí)現(xiàn)民族復(fù)興的理想和責(zé)任融入課程教學(xué)之中，使本門課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。

（三）全面規(guī)劃教案講稿設(shè)計(jì)

在教案講稿中結(jié)合課程案例規(guī)劃好每一課時(shí)的思政內(nèi)容，保證課程思政全方位融入課程內(nèi)容中；將課程思政元素與專業(yè)內(nèi)容深度融合，既有章節(jié)的思政元素提煉，又有實(shí)時(shí)的思政元素與專業(yè)內(nèi)容的深度融合；在教案講稿的規(guī)劃和設(shè)計(jì)過程中，注意理論與實(shí)踐結(jié)合、歷史與未來結(jié)合、有趣與枯燥結(jié)合、共性與個(gè)性結(jié)合、正面與反面結(jié)合的課程思政融入方法。

（四）創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，潤物無聲地融入課程思政元素

堅(jiān)持問題導(dǎo)向和目標(biāo)導(dǎo)向相結(jié)合，注重推動思政課建設(shè)內(nèi)涵式發(fā)展，全面提升學(xué)生思想政治理論素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)知、情、意、行的統(tǒng)一，需要探求提高教學(xué)效果的手段和方法。在教學(xué)具體實(shí)施中，做到以學(xué)生為中心，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，引導(dǎo)學(xué)生主動積極地去挖掘中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)，而使思政教育潤物細(xì)無聲，同時(shí)在線上線下混合式教學(xué)中全面貫徹課程思政理念，實(shí)現(xiàn)課程思政的全方位精準(zhǔn)滴灌。