應(yīng)用型本科機械類專業(yè)機械基礎(chǔ)課程群建設(shè)的研究與實踐

楊春紅 趙京鶴 李曉波

(長春光華學(xué)院，吉林 長春 130033)

1 建設(shè)思路

(1)加強師資隊伍的建設(shè)。作為課程群建設(shè)的教學(xué)團隊必須有能力對課程內(nèi)容進行整合，不僅要精通自己所講授課程的內(nèi)容，還要掌握其它相關(guān)課程的內(nèi)容，所以要培養(yǎng)一支教科研水平較高、能夠?qū)嵤﹨f(xié)同教學(xué)的師資隊伍。

(2)對機械基礎(chǔ)課程體系進行優(yōu)化整合，明確課程之間的內(nèi)在聯(lián)系，修訂課程教學(xué)大綱，對課程內(nèi)容(理論與實踐)重新編排，使之相互補充，有效銜接。

(3)更新教學(xué)理念，充分發(fā)揮學(xué)生主體性和積極性，研究適合教學(xué)內(nèi)容、適合學(xué)情、符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求的教學(xué)方法、教學(xué)手段。

(4)與第二課堂相結(jié)合，組織學(xué)生積極參加相關(guān)的學(xué)科競賽，將機械基礎(chǔ)知識應(yīng)用于實踐中，充分鍛煉學(xué)生的實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2 改革實踐

2.1 教學(xué)團隊的建設(shè)

(1)選派教師參加各種校內(nèi)外相關(guān)的交流會議，教師在會議上積極發(fā)言，圍繞機械基礎(chǔ)教學(xué)與實踐課程結(jié)合、應(yīng)用型機械人才培養(yǎng)等問題與來自全國各地的機械類教師進行交流，討論學(xué)習(xí)，使教師的視野和思路得以拓寬。

(2)鼓勵教師參加實踐類培訓(xùn)，聘請企業(yè)人員為教師進行實踐指導(dǎo)，提升教學(xué)團隊的工程實踐能力，目前團隊所有教師均為雙能型教師，每名教師既講授理論課程還承擔(dān)著學(xué)生實踐環(huán)節(jié)如金工實習(xí)、課程設(shè)計、實驗等教學(xué)任務(wù)，同時指導(dǎo)學(xué)生參加全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國大學(xué)生工程訓(xùn)練大賽、全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽等學(xué)科競賽，多次獲得國家級、省級獎項；另外2名教師還獲得了全國高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽3D/VR/AR數(shù)字化虛擬仿真主題賽項國賽三等獎。

(3)鼓勵教師積極申報項目，開展教學(xué)科學(xué)研究、一流課程建設(shè)等活動，目前有4名教師已經(jīng)參與了本校的省級機械制圖金課建設(shè)，團隊教師還承擔(dān)了校級機械設(shè)計基礎(chǔ)金課建設(shè)項目，為課程群的建設(shè)提供理論依據(jù)與質(zhì)量保障。

2.2 課程體系的優(yōu)化

(1)機械基礎(chǔ)課程之間的關(guān)聯(lián)性分析。機械制圖研究解決空間幾何問題以及繪制工程圖樣的理論和方法，通過機械制圖與互換性與技術(shù)測量課程中的尺寸公差、形位公差及標注、檢測等內(nèi)容相結(jié)合，使學(xué)生能夠讀懂零件圖中零件的結(jié)構(gòu)形狀、制造和檢驗零件的技術(shù)要求，裝配圖中零件與部件的裝配關(guān)系和工作原理，掌握標準件和常用件的表達方法和繪圖標準，因此與機械設(shè)計基礎(chǔ)課程、機械制造基礎(chǔ)課程、相關(guān)的課程設(shè)計都有著密切的聯(lián)系。

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程使學(xué)生掌握各種常用機構(gòu)的工作原理，設(shè)計理論與機械零、部件設(shè)計的原理、方法，具備設(shè)計與分析機構(gòu)、傳動系統(tǒng)運動方案與設(shè)計機械傳動裝置的能力。機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程使學(xué)生掌握機械加工基本知識，能夠針對一般機械零件和部件進行工藝設(shè)計，具有制定機械加工工藝規(guī)程、夾具設(shè)計的能力。在生產(chǎn)實際中，機械設(shè)計與制造二者之間有著密切的聯(lián)系，制造工作在多數(shù)情況下都是按照設(shè)計的標準來實施，才能使加工出來的產(chǎn)品在外觀、使用方面符合設(shè)計初衷，滿足市場需求，而機械設(shè)計工作不僅要從理論出發(fā)對產(chǎn)品工作原理、機構(gòu)、結(jié)構(gòu)、運動方式等進行綜合設(shè)計，還要使設(shè)計出來的零部件滿足工藝要求，能夠落實到實際的制造、裝配中，因此2門課程之間存在著互通互補的關(guān)系，二者結(jié)合才符合企業(yè)生產(chǎn)實際。

根據(jù)以上課程關(guān)系分析得出如下機械基礎(chǔ)課程群、課程關(guān)系結(jié)構(gòu)圖：

圖1 機械基礎(chǔ)課程群課程關(guān)系結(jié)構(gòu)圖

(2)相關(guān)課程的整合優(yōu)化。按照“基礎(chǔ)知識扎實，突出應(yīng)用能力培養(yǎng)”原則，根據(jù)課程群各課程之間的聯(lián)系、地位及作用，對課程本身、課程之間進行整合與優(yōu)化，同時教學(xué)內(nèi)容淡化理論推導(dǎo)，注重將機械基礎(chǔ)知識與工程實際相結(jié)合，重新修訂教學(xué)大綱。目前已面向本專業(yè)17、18、19級學(xué)生實施改革實踐。

將原線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計整合為“工程數(shù)學(xué)與MATLAB”課程，教學(xué)內(nèi)容結(jié)合專業(yè)軟件講授，培養(yǎng)學(xué)生將數(shù)學(xué)方法與現(xiàn)代計算工具相結(jié)合解決工程力學(xué)中基本工程計算、分析及數(shù)據(jù)處理的能力，突出知識的應(yīng)用[1]。

將原理論力學(xué)與材料力學(xué)整合為“工程力學(xué)”課程，使學(xué)生掌握完整的力學(xué)體系，培養(yǎng)工程意識；將原機械制造基礎(chǔ)與機械制造工藝學(xué)整合為“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程，使學(xué)生了解機械制造技術(shù)基本知識體系，掌握機械制造中的加工方法、零件工藝分析及夾具設(shè)計；將原機械原理與機械設(shè)計整合為“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程，弱化理論公式的推導(dǎo)，強調(diào)實際應(yīng)用，并與工程力學(xué)課程、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程內(nèi)容相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生基本設(shè)計能力。

(3)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計內(nèi)容的優(yōu)化

對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計與機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計內(nèi)容進行優(yōu)化銜接，綜合設(shè)計內(nèi)容如下：以具體的工作機(壓床、牛頭刨床、插床、抽油機)為例，對其執(zhí)行機構(gòu)進行運動學(xué)分析、動態(tài)靜力分析、機構(gòu)設(shè)計，再根據(jù)輸出端的轉(zhuǎn)速選擇電機，并對其傳動系統(tǒng)(軸、齒輪、帶等)進行設(shè)計，經(jīng)設(shè)計得出各傳動件結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)之后，進一步對軸或齒輪進行工藝分析及工裝夾具的設(shè)計，制訂其加工工藝規(guī)程、設(shè)計專用夾具結(jié)構(gòu)及尺寸。

此綜合性設(shè)計環(huán)節(jié)可使學(xué)生掌握機構(gòu)綜合、傳動系統(tǒng)設(shè)計、原動機選用及加工制造工藝等基本方法和知識，樹立正確的設(shè)計、制造理念和使用技術(shù)資料、手冊進行設(shè)計和計算，數(shù)據(jù)的處理，使學(xué)生能夠綜合運用《工程力學(xué)》、《機械設(shè)計基礎(chǔ)》和《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》等機械基礎(chǔ)課程群的知識，逐步培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

2.3 教學(xué)方法的改革

有效采用任務(wù)驅(qū)動式[2]、案例式、項目式教學(xué)方法及“互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)”等教學(xué)模式，有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。例如互換性與技術(shù)測量課程，根據(jù)課改需要，更換了教材，該教材采用了任務(wù)驅(qū)動的項目教學(xué)法模式，打破了傳統(tǒng)的先理論后案例的順序，而是先確定任務(wù)，再針對任務(wù)介紹相關(guān)知識，并增加了大量尺寸公差、形位公差、表面粗糙度識讀、精度檢測等實訓(xùn)內(nèi)容，體現(xiàn)了實用性與創(chuàng)新性；工程力學(xué)課程引入現(xiàn)代工程應(yīng)用的具體實例、科學(xué)研究中抽象出來的理想力學(xué)模型，重點院校的考研試題等信息，以加深學(xué)生對抽象內(nèi)容的理解，提高學(xué)生分析問題的能力；機械設(shè)計基礎(chǔ)課程中應(yīng)用案例分析教學(xué)法，在進行機構(gòu)運動簡圖繪制內(nèi)容的教學(xué)時，選擇單缸發(fā)動機的工作裝置為教學(xué)案例，該裝置由齒輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)3大常用機構(gòu)組成包含轉(zhuǎn)動副、移動副、高副3種平面運動副，覆蓋面較全，通過此案例分析、講解、演示與練習(xí)，學(xué)生很輕松就能掌握平面機構(gòu)運動簡圖的繪制方法與技巧，再通過布置適當(dāng)?shù)木毩?xí)，便可做到舉一反三[3]。

2.4 第二課堂的融入

為有效培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新精神，積極動員本專業(yè)學(xué)生參加各類與專業(yè)相關(guān)的學(xué)科競賽與訓(xùn)練項目，主要賽事包括：全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽、全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、互聯(lián)網(wǎng)+大賽，指派專業(yè)教師全程進行指導(dǎo)，通過參加作品的設(shè)計、購買原材料、加工、裝配、調(diào)試、競賽答辯等環(huán)節(jié)，使學(xué)生將所學(xué)的機械基礎(chǔ)課程內(nèi)容融入到實踐，體驗機械產(chǎn)品設(shè)計、制造的完整過程，并且為了滿足作品的外觀、使用等需求進行積極創(chuàng)新，充分培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力及創(chuàng)新意識。

3 建設(shè)成果

通過近3年的研究與實踐，建設(shè)了一支水平較高的雙能型師資隊伍，構(gòu)建了本專業(yè)機械基礎(chǔ)課程體系、修訂了與之配套的教學(xué)大綱，探索了行之有效的教學(xué)方法。本專業(yè)17、18級學(xué)生參加全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽以及全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽，已獲得了多項吉林省賽區(qū)一等獎、二等獎、三等獎等獎項，此外參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目獲評省級優(yōu)秀項目，互聯(lián)網(wǎng)+大賽獲得校級二等獎獎項。實踐證明，學(xué)生的應(yīng)用能力及創(chuàng)新意識有所增強。該研究成果也可對本院國家一流專業(yè)機械工程專業(yè)的建設(shè)奠定一定的理論及實踐基礎(chǔ)。