應(yīng)用型本科“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革創(chuàng)新研究

王林森，王海霞＊，李東亞，王存堂，尤鳳翔，程 曉，董逸君，邱瑾陽

（蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 工學(xué)院，江蘇 蘇州 215300）

0 引言

我國制造業(yè)朝著高速、高效、高質(zhì)量方向發(fā)展，對創(chuàng)新應(yīng)用型人才需求也愈發(fā)迫切。應(yīng)用型人才培養(yǎng)的前提是課程思政的引導(dǎo)；途徑是實(shí)踐能力的培養(yǎng)；最終目標(biāo)是提高學(xué)生理實(shí)一體的綜合能力。中國制造2025的根本是為培養(yǎng)智能化應(yīng)用型人才，學(xué)校應(yīng)從實(shí)踐教學(xué)體系、優(yōu)化師資和實(shí)踐基地、改革教學(xué)方法、強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力等方面進(jìn)行改革，培養(yǎng)機(jī)械類應(yīng)用型人才[1]。作為機(jī)械類人才培養(yǎng)課程體系中最重要的一門大類專業(yè)基礎(chǔ)課及理實(shí)結(jié)合課程——“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程而言，應(yīng)作為應(yīng)用型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵課程，做深入探究和課程創(chuàng)新[2]。不同行業(yè)學(xué)者依托本校機(jī)械類人才的培養(yǎng)要求，從培養(yǎng)模式、方案、教學(xué)手段等方面對機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程進(jìn)行探究。同時(shí)，利用也利用現(xiàn)代教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生興趣，對教學(xué)模式、課程教學(xué)內(nèi)容等方面進(jìn)行改革和研究，不斷提高課程教學(xué)效果，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。為達(dá)成培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，對機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容、方法、手段等多角度進(jìn)行了探討實(shí)踐[3-4]。但對機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課探究仍存在一些不足：（1）課程目標(biāo)方面，課程要以機(jī)械工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和加工表面質(zhì)量為主要內(nèi)容，緊緊圍繞實(shí)用性這一目標(biāo)，開展教學(xué)計(jì)劃，課程不應(yīng)脫離課程綜合實(shí)踐性這一特點(diǎn)。（2）課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容方面，實(shí)踐教學(xué)所采用項(xiàng)目的引入應(yīng)符合當(dāng)代制造業(yè)實(shí)際情況，不應(yīng)脫離制造業(yè)實(shí)際情況。設(shè)計(jì)的每個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)符合綜合性專業(yè)課程實(shí)際需求，融入更多的專業(yè)基礎(chǔ)課程知識，比如繪圖和機(jī)械設(shè)計(jì)技能，與章節(jié)內(nèi)容對應(yīng)的項(xiàng)目化作業(yè)應(yīng)能發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性、創(chuàng)造力，并不是讓學(xué)生機(jī)械式的照搬照抄。（3）教學(xué)手段方面，案例教學(xué)、理實(shí)一體、實(shí)踐教學(xué)等常用教學(xué)手段，并不能激起學(xué)生對課程的興趣，由于未經(jīng)歷生產(chǎn)實(shí)際，學(xué)生很難理解生產(chǎn)過程中工藝流程，無法有效達(dá)成課程目標(biāo)。

大多學(xué)者并未對課程重點(diǎn)章節(jié)及項(xiàng)目化的實(shí)時(shí)細(xì)節(jié)進(jìn)行深入探究，也很少有學(xué)者以現(xiàn)代制造技術(shù)手段和超星教學(xué)平臺為教學(xué)切入點(diǎn)，在項(xiàng)目化的實(shí)踐案例方面做課程的細(xì)致化工作。本研究主要重點(diǎn)從三個(gè)方面來創(chuàng)新課程體系，從課程思政元素引入和引導(dǎo)，根據(jù)課程目標(biāo)，通過重建課程內(nèi)容、理實(shí)融合、項(xiàng)目化作業(yè)的方式，借助于數(shù)字化仿真技術(shù)和超星平臺，探索全新的教學(xué)方式方法，最終形成一整套用于實(shí)踐的應(yīng)用型課程體系。

1 “機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程內(nèi)容及方法改革

1.1 明確課程目標(biāo)

本課程雖作為工學(xué)類一門專業(yè)基礎(chǔ)課，但其知識點(diǎn)涵蓋了機(jī)械制圖、材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、金工實(shí)訓(xùn)等基本知識，側(cè)重于實(shí)際問題解決和知識應(yīng)用。結(jié)合當(dāng)下制造業(yè)對應(yīng)用型人才培養(yǎng)和需求，教學(xué)目標(biāo)從3個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生本領(lǐng)：（1）知識融會(huì)貫通的能力：掌握金屬切削基本原理，以其他專業(yè)學(xué)科知識為基礎(chǔ)，理解和掌握基本概念、知識和統(tǒng)合分析金屬切削過程中問題；（2）理實(shí)一體化運(yùn)用的能力：根據(jù)每章節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容不同，各章節(jié)設(shè)定一個(gè)項(xiàng)目化作業(yè)，幫助學(xué)生理解章節(jié)重點(diǎn)和難點(diǎn)知識點(diǎn)，主要涉及刀具、機(jī)床、夾具和工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，提高學(xué)生實(shí)踐能力，加深學(xué)生對課程知識掌握，所有涉及項(xiàng)目化作業(yè)均為由淺至深進(jìn)行設(shè)計(jì)；（3）不斷創(chuàng)新和持續(xù)改善的能力：科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，促使我們要有不斷學(xué)習(xí)理念，掌握新技術(shù)、新知識才能不會(huì)被快速發(fā)展的社會(huì)所淘汰，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維，從新技術(shù)、新工藝、新設(shè)計(jì)等多方面培養(yǎng)學(xué)生對機(jī)械制造行業(yè)興趣和創(chuàng)造性。

1.2 重構(gòu)課程內(nèi)容

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)中所需的技術(shù)能力和理論體系也發(fā)生了翻天覆地的變化，傳統(tǒng)的零件制造方法已被現(xiàn)代化、智能化、自動(dòng)化的設(shè)備或加工手段所替代。原本課程中的某些重點(diǎn)知識和課程內(nèi)容卻并未隨技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行革新，所學(xué)的課程知識與實(shí)際行業(yè)需求不匹配、不協(xié)調(diào)。“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程改革應(yīng)為培養(yǎng)現(xiàn)代化應(yīng)用型機(jī)械類人才服務(wù)，就需要在課程內(nèi)容中融入智能制造技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算等新興技術(shù)，將先進(jìn)制造技術(shù)融入到課程章節(jié)內(nèi)容中去，同時(shí)對原本章節(jié)中某些陳舊的知識點(diǎn)不做詳細(xì)講授。同時(shí)，為強(qiáng)化學(xué)生對知識掌握和實(shí)踐運(yùn)用，在每個(gè)課程章節(jié)最后添加課程項(xiàng)目化作業(yè)，所選實(shí)踐項(xiàng)目均與專業(yè)課程體系、工廠實(shí)際項(xiàng)目相關(guān)聯(lián)，并采用“總-分”模式進(jìn)行課程實(shí)踐項(xiàng)目的優(yōu)化設(shè)計(jì)。從課程內(nèi)容和課程實(shí)踐項(xiàng)目兩個(gè)方面對整體課程內(nèi)容進(jìn)行構(gòu)建：

1.2.1 重塑課程理論內(nèi)容

“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程主要理論內(nèi)容可以分為6個(gè)部分：金屬切削原理、金屬切削刀具、機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)部分、加工質(zhì)量和裝配工藝。課前，改變傳統(tǒng)的先理論再實(shí)踐的教學(xué)模式，把課程中每個(gè)章節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容融入到課程案例中，課程開始前展示給學(xué)生感興趣且熟知的項(xiàng)目案例，激發(fā)學(xué)生求知欲，便于將枯燥乏味理論知識，以更直觀的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，使得學(xué)生清楚理論與實(shí)際的關(guān)聯(lián)性。課程中，為緊密融入先進(jìn)制造技術(shù)，確定章節(jié)知識的側(cè)重點(diǎn)，對于每章講授內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)。例如，在金屬切削原理章節(jié)中融入特斯拉車架精密鑄造成型工藝原理、智能控制切削等先進(jìn)技術(shù)內(nèi)容，而對于材料切削加工性及磨削加工方式這幾節(jié)不做重點(diǎn)講授，表1為課程所有理論章節(jié)重構(gòu)內(nèi)容。課程后，為使學(xué)生能夠把所學(xué)的知識點(diǎn)與課程內(nèi)容融會(huì)貫通，及時(shí)有效解決生產(chǎn)中實(shí)際問題，利用項(xiàng)目化實(shí)踐進(jìn)行能力培養(yǎng)。

1.2.2 優(yōu)化課程實(shí)踐項(xiàng)目

項(xiàng)目化教學(xué)方法有助于提高學(xué)生的實(shí)踐能力，若想要項(xiàng)目化教學(xué)方式在課程中起到應(yīng)有的作用，就需要優(yōu)化課程項(xiàng)目內(nèi)容，只有選定的項(xiàng)目內(nèi)容與實(shí)際工廠緊密聯(lián)系、行業(yè)對技能人才需求相匹配，才能突出項(xiàng)目化教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力起到作用。傳統(tǒng)課程每章節(jié)的實(shí)踐項(xiàng)目，脫離工廠實(shí)際，大多獨(dú)立存在，各知識體系和章節(jié)之間沒有相互聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生對理論內(nèi)容無法實(shí)現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)、綜合運(yùn)用，學(xué)生較難理解課程理論知識與實(shí)踐項(xiàng)目間關(guān)系。結(jié)合課程章節(jié)知識體系，以機(jī)械課程設(shè)計(jì)實(shí)踐綜合項(xiàng)目為主要實(shí)踐目標(biāo)，拆分出每個(gè)章節(jié)的項(xiàng)目化作業(yè)，并分配到每個(gè)章節(jié)項(xiàng)目中，項(xiàng)目化實(shí)施方式采用“分-總”模式，形成層層遞進(jìn)式實(shí)踐體系。例如課程綜合實(shí)踐目標(biāo)是需要設(shè)計(jì)出一套工廠用的旋轉(zhuǎn)變直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)，就需要拆分每章節(jié)涉及的實(shí)踐項(xiàng)目，分配給到章節(jié)項(xiàng)目化實(shí)踐中去，主要可以拆分為：刀具結(jié)構(gòu)及選型、機(jī)床結(jié)構(gòu)及類型、夾具設(shè)計(jì)及加工誤差計(jì)算、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、工廠加工布局等部分。課程重點(diǎn)內(nèi)容對應(yīng)的實(shí)踐項(xiàng)目見表1。

表1 課程主要重構(gòu)內(nèi)容及實(shí)踐項(xiàng)目

1.3 創(chuàng)新教學(xué)方法

1.3.1 “闖關(guān)式”課程預(yù)習(xí)方式

利用數(shù)字化超星平臺，建立課程相關(guān)的視頻、動(dòng)畫、微課等資料，在課程開始前一周下達(dá)課程主要內(nèi)容，在學(xué)生觀看課程視頻或者預(yù)習(xí)課程內(nèi)容過程中，每隔15～20 min，跳出一個(gè)需要學(xué)生回答問題，回答正確才能繼續(xù)觀看后面的課程內(nèi)容，這種方式避免了學(xué)生對課程預(yù)習(xí)不充分的情況，同時(shí)也增加了趣味性，教師也可以掌握學(xué)生課前預(yù)習(xí)的效果，針對學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)課堂上做重點(diǎn)講解。

1.3.2 先進(jìn)制造技術(shù)的融入

為激發(fā)學(xué)生興趣，把工廠產(chǎn)線“搬進(jìn)”課堂，結(jié)合課程的教學(xué)內(nèi)容，引入現(xiàn)代制造技術(shù)課程章節(jié)中的數(shù)字孿生仿真技術(shù)，作為課程切入點(diǎn)，利用PDPS仿真平臺，把虛擬的工廠產(chǎn)線工藝流程以數(shù)字化仿真的形式展現(xiàn)在課堂中，激發(fā)學(xué)生對數(shù)字孿生技術(shù)的研究興趣的同時(shí)也讓學(xué)生熟悉了整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程，同時(shí)課程中輔以三維建模軟件，展示不同刀具、機(jī)床、夾具、工件等，便于學(xué)生理解課程中重點(diǎn)的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。

1.3.3 挖掘知識關(guān)聯(lián)性

在“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)過程中，知識點(diǎn)多，涉及面廣，學(xué)生學(xué)習(xí)每個(gè)知識點(diǎn)如果只靠死記硬背，就會(huì)導(dǎo)致教學(xué)效果不理想，也是導(dǎo)致學(xué)生對課程內(nèi)容不感興趣重要原因。深入挖掘課程內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)性，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，提高學(xué)生興趣。比如，從金屬切削原理中金屬變形區(qū)特點(diǎn)，可以關(guān)聯(lián)到切削力和切削熱產(chǎn)生是在變形區(qū)的第二、三區(qū)，由切削熱產(chǎn)生區(qū)域又可以關(guān)聯(lián)到刀具磨損區(qū)域，由刀具磨損可以關(guān)聯(lián)到刀具使用壽命等，會(huì)發(fā)現(xiàn)每節(jié)課程知識可以通過一條知識主線串起來，方便學(xué)生記憶的同時(shí)，也有助于完成課程目標(biāo)。

1.3.4 課程綜合實(shí)踐

課程中實(shí)踐方式采用“分-總”形式，先根據(jù)項(xiàng)目化形式掌握每章節(jié)重點(diǎn)知識，在課程最后采用綜合實(shí)踐項(xiàng)目作為課程內(nèi)容總結(jié)，課程結(jié)束后會(huì)安排課程實(shí)訓(xùn)，分組分工合作，設(shè)計(jì)一套“旋轉(zhuǎn)變直線移動(dòng)”機(jī)構(gòu)，應(yīng)包含每個(gè)零件的三維和二維圖設(shè)計(jì)、零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、學(xué)會(huì)在加工中控制零件表面質(zhì)量等課程重點(diǎn)的內(nèi)容，鍛煉學(xué)生獨(dú)立自主進(jìn)行全套工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的能力。

2 結(jié)語

“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程通過由淺入深，循序漸進(jìn)教學(xué)，提高了學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力。分別從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法3個(gè)方面對課程進(jìn)行探索實(shí)踐：教學(xué)目標(biāo)方面，課程以應(yīng)用型課程為基本方向，在教學(xué)實(shí)施過程中始終以突出實(shí)際應(yīng)用為主要目標(biāo)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和問題解決能力；教學(xué)內(nèi)容上，抓住課程重點(diǎn)知識，每個(gè)章節(jié)以案例和項(xiàng)目化方式，鍛煉學(xué)生把機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、材料力學(xué)等知識統(tǒng)合運(yùn)用的能力；教學(xué)方法方面，多種教學(xué)方法并行，激發(fā)教學(xué)過程中學(xué)生的興趣和積極性，點(diǎn)燃課堂活力，使學(xué)生愿意積極思考，開拓思維，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。