“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃下的機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程創(chuàng)新與探索

朱曉慧，任延舉

（沈陽工學(xué)院，113122，遼寧撫順）

十四五”期間，我國制造業(yè)迎來高質(zhì)、高速的發(fā)展時(shí)期，智能制造已正式進(jìn)入多級(jí)推進(jìn)、協(xié)同創(chuàng)新的新階段，《“十四五”智能制造規(guī)劃》要求制造行業(yè)以自主創(chuàng)新為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與制造全過程、全要素深度融合，形成數(shù)據(jù)貫通、人機(jī)協(xié)作、集感知與分析優(yōu)化于一體的真正意義的智能制造。為制造業(yè)提供各類制造母機(jī)的機(jī)械制造裝備行業(yè)，需要更多專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、擁有良好的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力強(qiáng)的行業(yè)精英為發(fā)展添磚加瓦。與此同時(shí)，獲得工程教育專業(yè)認(rèn)證已是應(yīng)用型本科院校發(fā)展的必然方向，通過工程認(rèn)證構(gòu)建工程教育質(zhì)量監(jiān)控體系，推進(jìn)工程教育改革，進(jìn)一步提高工程教育質(zhì)量，加強(qiáng)工程教育與工業(yè)界的聯(lián)系，增強(qiáng)工程教育人才培養(yǎng)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性，促進(jìn)中國工程教育的國際互認(rèn)，提升我國工程技術(shù)人才的國際競爭力[1]。

“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”作為機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)的重要專業(yè)課程，開設(shè)的目的不僅是讓學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有較好的掌握，更應(yīng)通過課程教學(xué)加深學(xué)生對(duì)行業(yè)的認(rèn)識(shí)、對(duì)專業(yè)發(fā)展方向的把控，使學(xué)生明確就業(yè)方向，養(yǎng)成良好的職業(yè)道德，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力；同時(shí)該課程將助力工程認(rèn)證，不僅為學(xué)生獲取進(jìn)入國際就業(yè)市場的“入場券”，更可以向國際社會(huì)證明中國制造強(qiáng)國實(shí)力。為此，對(duì)本課程進(jìn)行教學(xué)模式創(chuàng)新，改變現(xiàn)有教學(xué)欠缺狀況顯得尤為迫切。

1 學(xué)情分析

該課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)課程，各高校均有開設(shè)，該課程是一門地位重要、知識(shí)綜合性強(qiáng)、涉及基礎(chǔ)課程較多的綜合性課程，也為學(xué)生走上設(shè)計(jì)崗位、建立初步設(shè)計(jì)理念奠定基礎(chǔ)。從制造業(yè)發(fā)展角度來看，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生肩負(fù)著振興我國機(jī)械裝備制造業(yè)的重任，作為學(xué)生獲取專業(yè)知識(shí)來源的高校教師，其教育方式的選擇至關(guān)重要，課程團(tuán)隊(duì)在授課過程中發(fā)現(xiàn)存在如下問題[4]。

（1）課程理論性、知識(shí)應(yīng)用綜合性強(qiáng)，傳統(tǒng)教授效果不佳。學(xué)生在專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)過程中掌握程度不同，以教為主的填鴨式教學(xué)方法更是無法保證有效的教學(xué)成果，同時(shí)，授課中，傳統(tǒng)教學(xué)模式未能從學(xué)生個(gè)性化特點(diǎn)出發(fā)，學(xué)生在有效學(xué)習(xí)方式選取上不太理想。

（2）理論和實(shí)踐缺乏統(tǒng)一性。關(guān)于該課程的概念理解，多數(shù)需要學(xué)生能對(duì)所述概念有一定的形象認(rèn)識(shí)，而以往的授課形式與實(shí)踐內(nèi)容聯(lián)系較少，導(dǎo)致學(xué)生缺乏主動(dòng)建立認(rèn)識(shí)的途徑，學(xué)習(xí)歸于表面，無法和實(shí)際相結(jié)合，從而也就無法內(nèi)化為自己的知識(shí)，所以經(jīng)常是學(xué)完考完即忘完。

（3）學(xué)生真實(shí)掌握程度無法考評(píng)。課程以往考核方式以考試為主，學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握通常以記憶為主，并善于總結(jié)考試中各類題型的答題技巧，而對(duì)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力欠缺，目前的考核方式無法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況，因此無法達(dá)到課程考核的真正目的。

2 課程改革實(shí)踐內(nèi)容

課程改革創(chuàng)新前，首先對(duì)制造企業(yè)人才需求進(jìn)行了深入調(diào)研，將企業(yè)對(duì)本科畢業(yè)生的能力要求總結(jié)為：扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、工程軟件熟練應(yīng)用的能力、分析解決問題的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、良好的表達(dá)能力、較強(qiáng)的自學(xué)能力等。為此課程從教學(xué)理念、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源和考核方式上進(jìn)行改革創(chuàng)新與探索，其目的是學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)，養(yǎng)成良好的職業(yè)道德和建立健全的知識(shí)體系，鍛煉和提升自身的綜合應(yīng)用實(shí)踐能力，為未來找到自身價(jià)值、更好地服務(wù)社會(huì)作好準(zhǔn)備。教學(xué)過程安排如圖1 所示。

圖1 教學(xué)過程安排

2.1 教學(xué)理念改革

OBE 理念是以學(xué)生的預(yù)期學(xué)習(xí)成果為中心來組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)教學(xué)的，其核心是按照企業(yè)需求制定人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)（學(xué)習(xí)成果），反向進(jìn)行課程規(guī)劃、正向?qū)嵤⒊掷m(xù)改進(jìn)。CDIO (構(gòu)思Conceive、設(shè)計(jì)Design、實(shí)施Implement、運(yùn)作Operate)核心理念是將教學(xué)和工程實(shí)踐緊密結(jié)合，二者相輔相成、相得益彰[2]。以產(chǎn)品從構(gòu)思到運(yùn)行的整個(gè)生命周期為載體，依托工程項(xiàng)目實(shí)踐，構(gòu)建理實(shí)一體化的教學(xué)模式，讓學(xué)生通過“學(xué)中做、做中學(xué)”強(qiáng)化工程知識(shí)和應(yīng)用能力[3]。該課程是與學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來機(jī)械類行業(yè)設(shè)計(jì)息息相關(guān)的主干課程，教師首先從課程教學(xué)理念方面進(jìn)行改革，教學(xué)中將OBE-CDIO 理念貫穿全過程，同時(shí)課程中注重思政內(nèi)容，既保證課程建設(shè)更加貼合畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)際及未來企業(yè)就業(yè)所需，又培養(yǎng)學(xué)生民族責(zé)任感及工匠精神。

2.2 教學(xué)方法改革

教學(xué)方式按照OBE-CDIO 理論，學(xué)生是真正的課程主體，教師要做的是引導(dǎo)和對(duì)新知識(shí)的引入，為此，該課程中重點(diǎn)章節(jié)以項(xiàng)目教學(xué)的形式進(jìn)行，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)作更深一步的認(rèn)識(shí)和理解。為保證達(dá)到所需教學(xué)成果，教學(xué)方式與之前有所不同，其過程大致如下。

課前，以分組的形式布置相關(guān)任務(wù)，秉承成果導(dǎo)向理論，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式讓學(xué)生做好課前預(yù)習(xí)，上交預(yù)習(xí)報(bào)告。

課中，理論課程結(jié)合具體實(shí)例或項(xiàng)目給出相關(guān)的知識(shí)介紹，課中自然引入名人實(shí)例，啟發(fā)學(xué)生正向看待自我發(fā)展、注重團(tuán)隊(duì)合作等，并引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)給出自己對(duì)問題的認(rèn)識(shí)、理解和分析；在完成理論課程學(xué)習(xí)后，鼓勵(lì)學(xué)生構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）之前的項(xiàng)目任務(wù)，并將解決的方式方法、過程及結(jié)果以報(bào)告、圖紙的形式在小組內(nèi)進(jìn)行討論。

課后，借助現(xiàn)有實(shí)踐設(shè)備，完成對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施（Implement）、運(yùn)作（Operate），由任課教師對(duì)學(xué)生所完成任務(wù)進(jìn)行綜合點(diǎn)評(píng)，給出指導(dǎo)意見。

通過上述教學(xué)方式的運(yùn)用，學(xué)生不僅能較好地了解所學(xué)知識(shí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，還能提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提升職業(yè)素養(yǎng)；同時(shí)相關(guān)實(shí)例或項(xiàng)目教學(xué)的形象化引入，不僅使學(xué)生能更好地理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，更有助于學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。

2.3 教學(xué)內(nèi)容改革

機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程原有教學(xué)內(nèi)容主要分為四大塊:金屬切削機(jī)床總體設(shè)計(jì)、機(jī)床傳動(dòng)設(shè)計(jì)、機(jī)床主要部件設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)。各章節(jié)圍繞機(jī)床加工相關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容展開，原有課程內(nèi)容更注重傳統(tǒng)裝備部件的設(shè)計(jì)理論?？紤]課程創(chuàng)新目標(biāo)，現(xiàn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行一定的補(bǔ)充和改進(jìn)，保留原有設(shè)計(jì)理論精華，增加智能裝備制造設(shè)計(jì)內(nèi)容，如加入智能數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、柔性化系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，并結(jié)合校內(nèi)智能制造實(shí)訓(xùn)中心、華中數(shù)控五軸實(shí)訓(xùn)基地，拓展課程教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容。

通過教學(xué)內(nèi)容的拓展和創(chuàng)新，對(duì)學(xué)生未來畢業(yè)設(shè)計(jì)、入企工作給予正向引導(dǎo)，同時(shí)將原來靜止封閉式課程內(nèi)容改為靈活開放式課程內(nèi)容，由相關(guān)基礎(chǔ)課程統(tǒng)一帶動(dòng)，讓學(xué)生可以通過課程的不斷深入，了解自身優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)揮特長、補(bǔ)足欠缺，提升學(xué)生綜合能力及職業(yè)素養(yǎng)。

2.4 教學(xué)資源改革

“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的老牌專業(yè)課，教學(xué)資源多以相關(guān)教材、PPT 課件、教案為主，新進(jìn)行的教改立足于OBE-CDIO 理念，相關(guān)理論知識(shí)的教學(xué)更多的是結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行的，而此次改革可參考資料很少，因此多數(shù)教學(xué)資源需要重新整合完善。本著以學(xué)生為主、學(xué)做結(jié)合的目標(biāo)，本次教學(xué)資源改革將依據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，尋找難度適中的項(xiàng)目，緊密結(jié)合企業(yè)發(fā)展方向，對(duì)授課的教案、PPT 課件、課堂活動(dòng)題目等教學(xué)資源進(jìn)行重新編寫優(yōu)化。其中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將加入三維建模、簡單的運(yùn)動(dòng)仿真、受力分析等實(shí)際操作實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生對(duì)常用機(jī)械軟件的熟練程度，提升其綜合素質(zhì)，為未來就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.5 考核方式改革

成果導(dǎo)向理念的一大核心就是及時(shí)對(duì)教學(xué)體系進(jìn)行評(píng)估評(píng)價(jià)，教學(xué)者可根據(jù)相關(guān)評(píng)價(jià)來檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，從而驗(yàn)證既定目標(biāo)是否達(dá)成，一旦評(píng)估結(jié)果不理想，則會(huì)通過調(diào)整教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容等方面進(jìn)行改進(jìn)完善，如此循環(huán)反復(fù)以達(dá)到持續(xù)處于最佳教學(xué)狀態(tài)的目的。為此機(jī)械制造裝備技術(shù)課程考核方式將由原來的“期末成績=平時(shí)考核（占總分的30%，包括平時(shí)出勤、課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、隨堂測試等）+期末考試（占總分的70%）”改為綜合成績?cè)u(píng)價(jià)，具體說明如下。

總成績包括四部分：平時(shí)考核占20%（其中預(yù)習(xí)報(bào)告占5%，課堂表現(xiàn)占5%，課后作業(yè)占10%）；分組活動(dòng)占10%；實(shí)驗(yàn)操作占10%，項(xiàng)目結(jié)題20%；期末考試成績占40%。

課程考核多樣化，在考核結(jié)束后，教師可通過上述考核項(xiàng)，確定課程目標(biāo)達(dá)成情況，綜合給出本課程的成績，教師根據(jù)所授課程班級(jí)的成績分布、各目標(biāo)項(xiàng)目得分情況等分析本次教學(xué)改革需要改善之處，再有針對(duì)性地對(duì)相關(guān)改革項(xiàng)進(jìn)行修正改進(jìn)。

3 結(jié)語

此課程改革創(chuàng)新是在遵循智能制造發(fā)展方向的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)OBE-CDIO 教育理念改革，堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”，充分利用學(xué)校優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐場所，整合古今思政素材，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式方法、評(píng)價(jià)形式等方面均予以創(chuàng)新改革，意在讓學(xué)生在既定目標(biāo)激勵(lì)下正向、積極、主動(dòng)地追求知識(shí)真諦，鍛煉學(xué)生的實(shí)操能力，打通師生溝通橋梁，增進(jìn)專業(yè)知識(shí)的溝通交流，為培養(yǎng)學(xué)以致用的綜合應(yīng)用型人才打下基礎(chǔ)。