機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程“四位一體”研究性 教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

摘 要：機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程是面向機(jī)械類專業(yè)大三學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)課，它具有理論性強(qiáng)、涵蓋知識(shí)面廣、與機(jī)械加工實(shí)踐聯(lián)系密切等特點(diǎn)。以知識(shí)、能力和素質(zhì)三維課程目標(biāo)為主線，構(gòu)建基于課堂理論導(dǎo)學(xué)、課堂實(shí)踐研學(xué)、課后實(shí)踐拓學(xué)、網(wǎng)絡(luò)助學(xué)“四位一體”的理論與實(shí)踐相結(jié)合、教學(xué)與科研相結(jié)合的研究性教學(xué)模式，真正實(shí)現(xiàn)以研促教、教學(xué)與科研相長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械類;研究性教學(xué);“四位一體”

一、引言

（一）研究性教學(xué)的內(nèi)涵

研究性教學(xué)是提升學(xué)生綜合能力、培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的教學(xué)組織形式，教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)類似科學(xué)研究的情境和途徑，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)、深入分析和運(yùn)用信息來(lái)解決問(wèn)題，進(jìn)而探索相關(guān)規(guī)律的教與學(xué)活動(dòng)。研究性教學(xué)巧妙地將科學(xué)研究的思路和手段融入日常教學(xué)活動(dòng)中，以問(wèn)題為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生探究問(wèn)題、解決問(wèn)題，培養(yǎng)他們的問(wèn)題意識(shí)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。研究性教學(xué)是教學(xué)過(guò)程的研究性進(jìn)階，涉及課程教學(xué)內(nèi)容、師資隊(duì)伍、教學(xué)資源和設(shè)施、評(píng)價(jià)體系等方面，這也是教學(xué)持續(xù)深化的發(fā)展趨勢(shì)。研究性教學(xué)符合高校提出的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)新要求，能夠成為高校課程教學(xué)改革與建設(shè)的有效手段。

近年，研究性教學(xué)的探索推動(dòng)了高校培養(yǎng)體系的轉(zhuǎn)變。以第一課堂為落腳點(diǎn)，依托中國(guó)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”中國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽、中國(guó)國(guó)際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等項(xiàng)目，積極拓展第二課堂。專業(yè)課作為第一課堂的關(guān)鍵組成部分，應(yīng)著重夯實(shí)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)，傳授有效的學(xué)習(xí)方法，著力培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。因此，專業(yè)課中的研究性教學(xué)并不是一種科學(xué)研究，而是一種教學(xué)層面的研究進(jìn)階。教師應(yīng)以學(xué)生為中心，圍繞教學(xué)目標(biāo)，運(yùn)用研究性思維來(lái)科學(xué)構(gòu)建整個(gè)教學(xué)體系。

（二）機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程研究性教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)是機(jī)械類專業(yè)中實(shí)踐性很強(qiáng)的一門專業(yè)課。其內(nèi)容主要分為三大模塊，即金屬切削過(guò)程中的基本原理與規(guī)律，典型零件表面的加工方法及工藝特征，以及機(jī)械加工中的裝備如機(jī)床、刀具、夾具的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)。該課程不僅與加工實(shí)踐聯(lián)系密切，而且內(nèi)容繁多、理論性強(qiáng)，涉及的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)廣泛，因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師面臨著學(xué)生對(duì)抽象的概念和原理缺乏認(rèn)識(shí)，容易出現(xiàn)講解空洞、理論與實(shí)踐相脫節(jié)的現(xiàn)象。

經(jīng)過(guò)探索與實(shí)踐，課題組通過(guò)在課堂教學(xué)中融入具體的任務(wù)目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐需求，創(chuàng)設(shè)應(yīng)用性強(qiáng)、創(chuàng)新性高的研究任務(wù)，讓學(xué)生在投身學(xué)習(xí)實(shí)踐的過(guò)程中，借助清晰化的研究任務(wù)目標(biāo)導(dǎo)向，逐漸形成集成化、系統(tǒng)化的機(jī)械類專業(yè)思維。同時(shí)，在教學(xué)過(guò)程中，課題組還緊密結(jié)合機(jī)械類高級(jí)人才的現(xiàn)實(shí)需求，科學(xué)設(shè)制具體的研究性任務(wù)目標(biāo)，提升學(xué)生的工科素養(yǎng)能力。

二、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程“四位一體”研究性教學(xué)的構(gòu)建思路

（一）理論導(dǎo)學(xué)

研究性課堂教學(xué)的首要任務(wù)是突破教材的局限性，在依托課程知識(shí)體系與相關(guān)前沿知識(shí)的基礎(chǔ)上，體現(xiàn)出教學(xué)的開放性、前沿性與綜合性。同時(shí)，在確保課程基本理論體系完整的基礎(chǔ)上，將機(jī)械加工領(lǐng)域的前沿技術(shù)融入課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的探索興趣，促使他們主動(dòng)深入理解知識(shí)點(diǎn)。課堂理論導(dǎo)學(xué)的主要目的是在傳授傳統(tǒng)金屬切削理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，突出重要知識(shí)點(diǎn)的研究性特征，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，引導(dǎo)他們理解、分析和解決問(wèn)題，進(jìn)一步激發(fā)他們的研究興趣，鼓勵(lì)他們將所學(xué)的知識(shí)與方法應(yīng)用到實(shí)踐中。

（二）課堂實(shí)踐研學(xué)

研究性課堂實(shí)踐要求學(xué)生從“學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)向“研究”。學(xué)生課下探索課堂導(dǎo)學(xué)中提出的問(wèn)題，并在課堂上分享研究報(bào)告與成果。在研究性課堂實(shí)施過(guò)程中，教師與學(xué)生可以相互質(zhì)疑、相互提問(wèn)，針對(duì)相關(guān)研究問(wèn)題進(jìn)行深入探討，以探索性的互動(dòng)模式開展課堂實(shí)踐。具體實(shí)施過(guò)程如下：分組—選擇研究主題—分配任務(wù)完成研究工作—匯報(bào)及深入探索階段。

（三）課后實(shí)踐拓學(xué)

作為研究性教學(xué)的深化階段，其特點(diǎn)在于自發(fā)性和研究主題的開放性。教師為學(xué)生提供參與課題的機(jī)會(huì)，讓他們承擔(dān)一些力所能及的研究任務(wù)，拓展他們的知識(shí)深度和廣度，提升其研究技能，培養(yǎng)他們分析和解決問(wèn)題的能力，啟發(fā)他們的創(chuàng)新思維和意識(shí)。在這一過(guò)程中，師生的角色也從“教”轉(zhuǎn)向“導(dǎo)”、學(xué)生則從“學(xué)”轉(zhuǎn)向“研”。課后拓學(xué)的教學(xué)活動(dòng)能夠有效激發(fā)學(xué)生的研究興趣，它要求教師為學(xué)生提供必要的幫助與支持，且這些幫助與支持應(yīng)具有一定的延續(xù)性。

（四）網(wǎng)絡(luò)助學(xué)

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，教師僅靠線下面對(duì)面的教學(xué)，已難以滿足學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)獲取大量信息的需求。網(wǎng)絡(luò)助學(xué)打破了時(shí)間和空間的限制，借助現(xiàn)有的線上教學(xué)平臺(tái)以及豐富的網(wǎng)課資源，教師能夠篩選出有價(jià)值的信息推送給學(xué)生，幫助學(xué)生構(gòu)建和完善專業(yè)知識(shí)體系，了解先進(jìn)的加工技術(shù)和前沿知識(shí)，豐富學(xué)生的課余生活，滿足他們碎片化、個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)助學(xué)還能輔助學(xué)生解決復(fù)雜的工程實(shí)際問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)對(duì)已有知識(shí)的整合。

三、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程研究性教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）課程內(nèi)容：將基礎(chǔ)理論、學(xué)科前沿、實(shí)踐教學(xué)融為一體

在研究性教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程開始時(shí)，教師首先將課程內(nèi)容分為若干項(xiàng)目模塊，例如刀具材料與切削加工基本知識(shí)、金屬切削加工中的主要現(xiàn)象及規(guī)律，以及車刀、麻花鉆、銑刀的制作?；蛘呓處熆梢越M織學(xué)生對(duì)典型零件進(jìn)行三維建模，并為各工序選擇合適的刀具與加工參數(shù)等。在實(shí)踐過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)查閱文獻(xiàn)，初步掌握科學(xué)研究的方法，培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣和創(chuàng)新的思維方式，使學(xué)生初步建立科學(xué)研究的思維方式。為了增加知識(shí)的難度與深度，應(yīng)設(shè)置合適的、具有挑戰(zhàn)性的科研課題并將之融入課程中，通過(guò)科學(xué)合理地引導(dǎo)學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，增強(qiáng)他們的創(chuàng)新意識(shí)和科研能力。同時(shí)，將傳統(tǒng)理論知識(shí)與時(shí)代特色、技術(shù)前沿相結(jié)合，比如當(dāng)前先進(jìn)加工方法及精度、先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用等，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)助學(xué)的作用，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研熱情。

（二）教學(xué)手段：線上與線下混合式教學(xué)

為了充分發(fā)揮信息技術(shù)的關(guān)鍵效能與核心作用，課程采用線上和線下相結(jié)合的授課模式。學(xué)生通過(guò)電腦、手機(jī)、平板等終端設(shè)備，在碎片化的時(shí)間內(nèi)完成課件、微課、慕課以及預(yù)習(xí)思考題的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)在線自學(xué)與自測(cè)。教師根據(jù)學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況統(tǒng)計(jì)，線下課堂講授遵循課堂理論導(dǎo)學(xué)的原則，創(chuàng)設(shè)應(yīng)用性強(qiáng)、創(chuàng)新性高的研究任務(wù)。通過(guò)分組、總結(jié)提煉、提升拓展等階段來(lái)組織教學(xué)活動(dòng)，同時(shí)運(yùn)用啟發(fā)式講授、互動(dòng)式交流、探究式討論等多種教學(xué)方法與手段，科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行充分全面的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，積極鼓勵(lì)學(xué)生開展相關(guān)領(lǐng)域研究性學(xué)習(xí)，夯實(shí)學(xué)習(xí)成效，有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)素養(yǎng)。

（三）課程評(píng)價(jià)：多環(huán)節(jié)、多元化立體教學(xué)效果評(píng)價(jià)

課程的考核評(píng)價(jià)方式也由原來(lái)單純的期末考試測(cè)評(píng)轉(zhuǎn)變?yōu)槿^(guò)程、多環(huán)節(jié)、多元化的立體教學(xué)效果評(píng)價(jià)方式。構(gòu)建多元化、綜合化、考查能力的全過(guò)程課程跟蹤反饋評(píng)價(jià)機(jī)制，以促進(jìn)科教相長(zhǎng)、教學(xué)相長(zhǎng)。在此評(píng)價(jià)機(jī)制下，重點(diǎn)考查學(xué)生分析與解決問(wèn)題的能力、課堂報(bào)告的研究意義與前沿性、是否能提出自己的觀點(diǎn)和見(jiàn)解，以及報(bào)告的邏輯性和嚴(yán)謹(jǐn)性等。

（四）課程思政：專業(yè)性和人文性的有機(jī)統(tǒng)一

在授課過(guò)程中，通過(guò)介紹機(jī)械工程領(lǐng)域的知名專家和學(xué)者，展示機(jī)械工程國(guó)家重大項(xiàng)目與成果，播放《大國(guó)重器》等專題片，講解我國(guó)制造業(yè)、航空、航天、高鐵等領(lǐng)域的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，強(qiáng)調(diào)工程技術(shù)人員刻苦鉆研的精神，潛移默化地將這些思政元素融入機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程。注重培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)精神、工匠精神、團(tuán)隊(duì)精神，提升他們的人文情懷和專業(yè)素養(yǎng)等，使課程內(nèi)容變得更加生動(dòng)鮮活、富有感染力，有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研熱情，引領(lǐng)他們樹立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。

在機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)研究性教學(xué)模式的探究和實(shí)踐中，課題組探索出一套理論與實(shí)踐、教學(xué)與科研相長(zhǎng)的研究性教學(xué)模式。借助超星平臺(tái)教學(xué)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)，堅(jiān)持理論與實(shí)踐并重，遵循從理論到實(shí)踐、循序漸進(jìn)的理念。同時(shí)，結(jié)合時(shí)代特色，把握理論前沿，融入大量新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工藝等內(nèi)容，將制造業(yè)最新發(fā)展動(dòng)態(tài)與傳統(tǒng)基礎(chǔ)理論有機(jī)融合。充分利用并優(yōu)化整合各類教學(xué)資源，進(jìn)一步深化課堂教學(xué)改革，創(chuàng)新教學(xué)形態(tài)，重塑教學(xué)設(shè)計(jì)、資源開發(fā)、課堂實(shí)施、數(shù)據(jù)跟蹤等各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，使教學(xué)與科研相長(zhǎng)的本質(zhì)得以體現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

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責(zé)編：應(yīng) 圖

基金項(xiàng)目：河南工業(yè)大學(xué)2023年度教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目“‘研教融合’視域下‘機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)’課程研究性教學(xué)模式研究與實(shí)踐”（編號(hào)：PX-24233533）

作者簡(jiǎn)介：巴文蘭（1984— ），女，河南工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造、計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué);班新星（1986— ），男，河南工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授，研究方向?yàn)槌芗庸?王宏曉（1988— ），女，河南工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授，研究方向?yàn)橄冗M(jìn)制造技術(shù)。