產(chǎn)業(yè)學(xué)院背景下“機械原理”課程的資源建設(shè)路徑*

于景華 ， 梁海龍 ， 殷東華 ， 劉 勇

（山西工學(xué)院智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院，山西 朔州 036000）

0 引言

產(chǎn)業(yè)學(xué)院的建立是為了讓教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展接軌，改變傳統(tǒng)的教育方式，應(yīng)對社會市場需求，更新人才培養(yǎng)理念，探索新的人才培養(yǎng)模式，將理論與實踐充分結(jié)合起來，讓知識真正應(yīng)用于產(chǎn)出，培養(yǎng)滿足社會、企業(yè)需要的高素質(zhì)應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才[1]。同時“新工科”要求地方高校要對區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級充分發(fā)揮支撐作用。

在產(chǎn)業(yè)學(xué)院教學(xué)組織模式下，需要高校轉(zhuǎn)變角色，微觀層面的課程與教學(xué)要做出相應(yīng)的調(diào)整，使學(xué)生學(xué)到的知識能直接與產(chǎn)業(yè)需求對接。山西工學(xué)院積極推進學(xué)校與企業(yè)共同完成課程體系建設(shè)，在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上引入案例牽引、項目驅(qū)動等教學(xué)方式，同時秉承“以學(xué)生為中心、產(chǎn)出導(dǎo)向和持續(xù)改進”的OBE理念，培養(yǎng)學(xué)生運用理論知識解決實際問題的能力，從而形成具有產(chǎn)業(yè)學(xué)院特色的教學(xué)體系，推動學(xué)生由掌握專業(yè)知識向掌握實踐技能的充分轉(zhuǎn)變[2]。課題組以山西工學(xué)院智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院開設(shè)的“機械原理”課程為例，就課程改革背景下的資源建設(shè)情況給予具體分析。

1 “機械原理”課程教學(xué)現(xiàn)狀

“機械原理”是面向高等工科院校機械類專業(yè)本科學(xué)生開設(shè)的主干學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課之一，主要研究典型機構(gòu)與機械裝置運動原理，以及機構(gòu)設(shè)計中的基本理論與方法，該課程具有較強的綜合性和工程性，承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、綜合設(shè)計能力及工程實踐能力的重要任務(wù)。長期以來，我國眾多高校開展了教學(xué)改革，在教學(xué)理論、教學(xué)方法等方面取得了一定成果，綜合分析比較山西工學(xué)院智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院的“機械原理”課程教學(xué)，發(fā)現(xiàn)其還存在著一些問題需要進一步改進。

1）課程內(nèi)容不變，實踐內(nèi)容增加，課時相對減少。山西工學(xué)院智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院“機械原理”課程是面向機械設(shè)計制造及其自動化和車輛工程專業(yè)開設(shè)的，課程內(nèi)容和以前沒有變化，為了滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，增加了項目引導(dǎo)和項目實踐環(huán)節(jié)。而在教育部精簡學(xué)時的要求下，課時由原來的64～72學(xué)時，減少為48～56學(xué)時，教師在授課過程中按照傳統(tǒng)的講授教學(xué)方式難以將課程內(nèi)容完整地展示出來，在一定程度上會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2）網(wǎng)絡(luò)資源較多，適合產(chǎn)業(yè)學(xué)院培養(yǎng)目標的資源較少。比如中國大學(xué)資源共享課、中國大學(xué)慕課、SPOC教學(xué)平臺等很多優(yōu)秀、全面的教學(xué)資源，而這些資源不能直接拿過來用，適合該校培養(yǎng)目標的資源還需要挖掘整理再補充。

3）教學(xué)內(nèi)容與工程背景、思政元素結(jié)合效果較差?！皺C械原理”課程內(nèi)容較為抽象，部分知識點枯燥難懂，教師講課時僅講課本理論知識，沒有充分融合工程實際、思政元素、日常生活中的一些現(xiàn)象事例，導(dǎo)致學(xué)生理解困難，課堂效果不佳，為了出勤而上課，缺乏內(nèi)動力[3]。課程結(jié)束后學(xué)生對知識的掌握也是零零散散，為了應(yīng)付考試死記硬背，未形成知識體系，造成了考試結(jié)束后知識迅速被遺忘的現(xiàn)象。

4）學(xué)生對工程軟件的使用缺乏有效的鍛煉。應(yīng)用型本科院校尤其注重學(xué)生的實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，因此，教師在教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)多引導(dǎo)學(xué)生使用課程相關(guān)工程應(yīng)用軟件。而現(xiàn)在大多數(shù)學(xué)生對工程軟件還只是停留在課程學(xué)習(xí)的層面，沒有工程實際的應(yīng)用經(jīng)驗，缺乏工程意識和實踐創(chuàng)新的能力。

2 課程改革情況

針對“機械原理”課程教學(xué)中存在的問題，應(yīng)結(jié)合產(chǎn)業(yè)學(xué)院對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求，加強學(xué)生學(xué)習(xí)自主性。課程教學(xué)過程中應(yīng)緊密結(jié)合實踐操作，從根本上解決教學(xué)脫離實際的問題，結(jié)合實際情況分別對教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容進行改革。

2.1 修訂教學(xué)目標

習(xí)近平總書記指出，要用好課堂教學(xué)這個主渠道，各門課都要“守好一段渠、種好責(zé)任田”，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)[4]。該校大力推行“課程思政”教學(xué)改革，落實立德樹人根本任務(wù)，督促每一位專業(yè)課老師開展課程思政教學(xué)?！皺C械原理”課程教學(xué)目標由原來的知識目標和能力目標，修改為知識目標、能力目標和思政目標，增加思政目標為“結(jié)合相關(guān)案例，通過課程思政，使學(xué)生具有嚴謹求實、精益求精的工匠精神和職業(yè)素養(yǎng)”，教學(xué)大綱中的教學(xué)內(nèi)容也針對各章節(jié)的特點，相應(yīng)地加入了課程思政內(nèi)容。同時結(jié)合該校為地方經(jīng)濟培養(yǎng)工程技術(shù)型人才的辦學(xué)定位和機械類專業(yè)能夠勝任工程設(shè)計、開發(fā)、分析、研究等工作的培養(yǎng)要求，在能力目標里增加“能應(yīng)用現(xiàn)代工具在設(shè)計環(huán)節(jié)體現(xiàn)創(chuàng)新，并具有制圖、計算、測試和使用技術(shù)資料等基本技能”的內(nèi)容，這部分主要是應(yīng)用SolidWorks軟件和ADAMS軟件建立虛擬樣機，在教學(xué)中學(xué)生結(jié)合具體的實踐項目完成虛擬樣機的建立和仿真分析，從而使自身具有使用設(shè)計軟件與分析工具的能力。

2.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)模式

根據(jù)教學(xué)目標的需要及培養(yǎng)方案精簡學(xué)時的要求，梳理“機械原理”課程教學(xué)內(nèi)容，修訂教學(xué)大綱，重構(gòu)課程指標點，區(qū)分重難點及學(xué)生自學(xué)內(nèi)容，統(tǒng)籌兼顧線上線下教學(xué)要求，重點章節(jié)應(yīng)詳細講解，而與“理論力學(xué)”課程重復(fù)的內(nèi)容可適當(dāng)減少線下講授學(xué)時，只作簡單介紹，其他簡單章節(jié)可通過學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)掌握，不必占用課堂授課學(xué)時[5]。傳統(tǒng)的課上講解、課后作業(yè)的教學(xué)方式已經(jīng)不能適應(yīng)產(chǎn)業(yè)對人才需求的變化，多元化的課堂教學(xué)是培養(yǎng)具有工程能力的人才的重要舉措[6]。以教學(xué)目標為驅(qū)動，教學(xué)模式調(diào)整為案例牽引、項目驅(qū)動與項目實踐相結(jié)合的方式，同時考慮到學(xué)時的要求，將教學(xué)分為線上和線下兩部分，線上教學(xué)為學(xué)生自主完成線上部分知識點的學(xué)習(xí)、課前測試、在線討論等教學(xué)活動，線下教學(xué)主要開展重點和難點內(nèi)容詳細講解、項目實踐、討論、章節(jié)測驗等教學(xué)活動。

3 “機械原理”課程資源建設(shè)

由于教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的調(diào)整，需要有配套的資源來確保教學(xué)過程的順利實施，以此來保證教學(xué)目標的順利達成。

3.1 建設(shè)課程項目資源與實施流程

1）項目資源。結(jié)合案例牽引、項目驅(qū)動與項目實踐相結(jié)合的教學(xué)方式，綜合考慮線上線下教學(xué)部分，在整個教學(xué)設(shè)計中，融進工程案例對教學(xué)內(nèi)容進行重新整理，以項目設(shè)計需要用到的知識為中心開展教學(xué)，課堂講授進度與項目實踐保持一致，開展課堂教學(xué)與項目實踐兩條主線同時進行。項目題目包括課堂教學(xué)教師題目和學(xué)生項目實踐題目兩部分。①課堂教學(xué)教師題目。由于牛頭刨床包含齒輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、棘輪機構(gòu)等多種機構(gòu)，基本覆蓋了“機械原理”課程的典型機構(gòu)類型和知識點。因此，將牛頭刨床作為課堂教師教學(xué)項目的題目[7]，通過對實物主要零件現(xiàn)場測繪后完成主要機構(gòu)的三維建模和機構(gòu)運動簡圖的繪制，形成整體模型和動畫，再對整體三維模型和機構(gòu)運動簡圖進行拆分，拆分成機械原理常用機構(gòu)，對應(yīng)地為連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)和輪系等組成拆分模型。②學(xué)生項目實踐題目。可以從企業(yè)或行業(yè)中選取，比如工件自動裝卸機械手的設(shè)計、垃圾分揀機的設(shè)計，也可以是歷年的大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的題目，比如蘋果采摘機的設(shè)計，還可以是學(xué)生自己調(diào)研自己出題目，最后由指導(dǎo)教師審定存入資源庫中?？偟姆较蚴穷}目新穎，緊密聯(lián)系工程應(yīng)用或日常生活，內(nèi)容涵蓋“機械原理”課程的基本機構(gòu)及常用機構(gòu)部分內(nèi)容，題目綜合性強[8]。學(xué)生實踐題目的內(nèi)容包括項目任務(wù)描述、章節(jié)任務(wù)清單兩部分，項目任務(wù)描述又包括工作原理簡介、設(shè)計要求與設(shè)計數(shù)據(jù)、設(shè)計任務(wù)及工作量三部分內(nèi)容；章節(jié)任務(wù)清單包括任務(wù)目標、工作任務(wù)內(nèi)容、基本工作思路三部分[9]，在工作任務(wù)中，除了要求有機構(gòu)設(shè)計和運動分析外，還增加了三維建模及運動仿真和實物制作部分。

2）實施流程。課程開始前對班級學(xué)生進行分組，以小組為單位選擇題目，下發(fā)項目任務(wù)，介紹工程設(shè)計項目的流程及工作原理。課程每一章開始前下發(fā)對應(yīng)的章節(jié)任務(wù)清單，介紹本章要完成的工作任務(wù)及工作思路和流程。課中再結(jié)合設(shè)計案例介紹相關(guān)章節(jié)的知識，繼而講解對應(yīng)的項目操作。課后學(xué)生完成對應(yīng)的項目實踐，教師講解項目與學(xué)生實踐項目同步進行；隨著課程的逐步講解，學(xué)生依據(jù)設(shè)計任務(wù)逐步完成設(shè)計方案，在這個過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題，并解決設(shè)計中遇到的實際問題，這同時也是對設(shè)計方案的優(yōu)化過程。通過完整的項目實踐，加深學(xué)生對理論知識的理解；課程結(jié)束后學(xué)生完成的項目實踐作業(yè)匯總就是一個整機運動方案。相較于傳統(tǒng)教學(xué)模式，這些項目實踐沒有固定的解決方法，只能不斷在設(shè)計計算中發(fā)現(xiàn)問題并取最優(yōu)方案，這一方面增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面也避免了學(xué)生之間的作業(yè)抄襲現(xiàn)象。項目實踐完成后可以鼓勵學(xué)生申請專利或撰寫論文，并在期末考核中給予最高10分的額外加分。對于項目成績優(yōu)異的小組，推選其參加校級大學(xué)生機械創(chuàng)新大賽，以賽促學(xué)，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的團隊合作意識，也為培養(yǎng)工程應(yīng)用型復(fù)合人才打下堅實的基礎(chǔ)。

3.2 建設(shè)課程案例資源

在教學(xué)過程中，除了項目驅(qū)動這條主線貫穿教學(xué)始終外，在講解各部分知識點時應(yīng)結(jié)合工程中的典型案例進行分析，比如在講解鉸鏈四桿機構(gòu)類型時結(jié)合縫紉機踏板機構(gòu)、公交車門啟閉機構(gòu)，這就要搜集工程和生活中的案例進行分析，抽象出典型機構(gòu)，完成動畫制作，并按章節(jié)歸類整理以便于嵌入到課件中。除了課上講解外，課后還可以布置作業(yè)督促學(xué)生收集一些生活案例，比如講到連桿機構(gòu)時，課后學(xué)生要收集一些常見的健身器材的案例，畫出運動簡圖，確定機構(gòu)類型，存入案例庫。機械在生產(chǎn)生活中無處不在，因此，教師要多鼓勵學(xué)生用心去觀察、去發(fā)現(xiàn)，增強學(xué)生對課程的熱愛和興趣，同時也能豐富案例庫的內(nèi)容。

3.3 建設(shè)圍繞立德樹人的思政資源

立德樹人是思政資源建設(shè)的根本任務(wù)，應(yīng)深入提煉“機械原理”課程思政教育元素，將課程思政和專業(yè)教學(xué)有機結(jié)合，在傳授知識、培養(yǎng)能力的同時，把思想政治教育貫穿始終[10]。課程教學(xué)中，將時事熱點、先進人物事跡，以視頻、動畫、講述等形式，在課堂主陣地精心設(shè)計思政元素的融入方式，力求貼切自然，如鹽溶于水融入到教學(xué)各個環(huán)節(jié)[11]。思政元素的挖掘可以通過了解機構(gòu)與機器的發(fā)展歷程、最新研究進展，培養(yǎng)學(xué)生的愛國精神、科學(xué)素養(yǎng)和辯證思維；還可以通過形象的比喻在潛移默化中培育學(xué)生的人生觀、價值觀。如在講直齒圓柱齒輪基本參數(shù)時，把齒輪的齒頂和齒根比喻成人生的低谷和頂峰，讓學(xué)生明白，用運動的觀點看待問題，低谷和頂峰只是人生路上的一個階段。

3.4 建設(shè)間接學(xué)習(xí)的傳授型資源

線上資源隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而興起，這種教學(xué)資源不但豐富了學(xué)生知識獲取途徑，更為重要的是突破了傳統(tǒng)教學(xué)局限，學(xué)生學(xué)習(xí)不再受時間和空間限制。線上資源的建設(shè)平臺以超星學(xué)習(xí)通為主，線上傳授型資源主要包括教學(xué)PPT、教學(xué)視頻等，滿足學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課后鞏固提高的學(xué)習(xí)需要。

教學(xué)PPT是在傳統(tǒng)教學(xué)課件中加入教師項目設(shè)計內(nèi)容，以項目為引領(lǐng)，以工作過程為向?qū)?，以具體工作任務(wù)為驅(qū)動，把教學(xué)PPT與教法有機地結(jié)合起來。PPT中以教師講解牛頭刨床項目為主線串聯(lián)各章節(jié)知識點，比如在機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合中，PPT中要加入牛頭刨床的三維模型和動畫演示，畫出運動簡圖、計算自由度，再加入機構(gòu)的高副低代、機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析，在講解具體知識點時在PPT中嵌入教學(xué)案例、思政元素等。

教學(xué)視頻一部分是通過整合線上各種優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，比如北京航空航天大學(xué)郭衛(wèi)東老師團隊的MOOC課程、西北工業(yè)大學(xué)葛文杰老師的MOOC課程、中北大學(xué)薄瑞峰教師團隊的“機械原理”課程視頻等；另一部分是教師自己錄制教學(xué)視頻，比如牛頭刨床項目講解部分內(nèi)容需要自己錄制視頻。同時為滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求，還錄制了重點內(nèi)容講解的微視頻（課堂實錄），針對課后作業(yè)適當(dāng)錄制課后典型習(xí)題講解視頻，這部分視頻主要是針對有難度的內(nèi)容進行的講解。

3.5 建設(shè)積極學(xué)習(xí)的檢測型資源

針對線上線下的測試建立了各種試卷庫，包括課前自學(xué)測試題庫，這部分試題主要檢測學(xué)生自學(xué)情況，題目相對較簡單，都是教材上關(guān)于概念、定理的客觀題目；其次是每個章節(jié)的課后作業(yè)題庫，包括題目和答案及評分標準。章節(jié)結(jié)束后要有章節(jié)測驗，每章節(jié)有不少于20道客觀題的測驗試卷庫及評分標準。

3.6 建立多元化評價體系

課程評價體系要與教學(xué)的實施過程和相應(yīng)的教學(xué)方式相匹配，由此需要建立一套能充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的多元化、過程性評價體系，推進案例化、項目設(shè)計、討論等教學(xué)活動融入評價過程，通過考核方式的完善，對學(xué)生進行綜合性的充分的評價。本課程評價在理論知識、項目實踐和其他成績?nèi)齻€方面考核學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。其中，理論知識以閉卷的形式考核，占期末總成績的70%。項目實踐成績占期末總成績的20%，由教師評分和小組互評兩部分組成，每一部分成績各占一半，小組互評是對學(xué)生專業(yè)評判能力的培養(yǎng)，要求除本組外的每個學(xué)生對另外四個小組的項目實踐作業(yè)進行批改，所有學(xué)生給出的成績?nèi)∑骄翟俪艘?0%，加上教師給出的成績乘以50%得出項目實踐的成績。其他成績占期末總成績的10%，包括課堂討論成績、線上學(xué)習(xí)成績、課后作業(yè)成績、章節(jié)測驗成績，以上成績每一項占期末總成績的2.5%，取多次的平均值即為各項的期末成績。所有成績再乘以各項所占比例后取和即可得出期末總成績，項目實踐中申請過專利或撰寫過論文的學(xué)生，期末總成績還要額外加分，但總成績最高分不能超過100分。

4 結(jié)語

綜上所述，通過“機械原理”課程改革建立起來的課程資源，極大地豐富了課程的教學(xué)方法，擴充了學(xué)生的學(xué)習(xí)資源[12]，有利于學(xué)生利用零散時間去學(xué)習(xí)。案例引導(dǎo)加項目驅(qū)動的教學(xué)方式將理論知識點融入工程實例中，教師講解與學(xué)生實踐同步，實現(xiàn)對學(xué)生知識傳授和能力培養(yǎng)并行。多元化過程性考核體系能充分體現(xiàn)對多元化學(xué)習(xí)的評價，課程思政的融入讓課堂更生動?！皺C械原理”課程資源的建設(shè)充分滿足了產(chǎn)業(yè)學(xué)院背景下產(chǎn)教融合的教學(xué)需求。