工程案例的機(jī)械制造技術(shù)課程探析

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摘要:“機(jī)械制造技術(shù)”是我校機(jī)械類本科專業(yè)基礎(chǔ)必修課，尤其是目前機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)已于2016年順利通過德國ASIIN專業(yè)評(píng)估，因此培養(yǎng)工程應(yīng)用復(fù)合型人才是提高及加強(qiáng)工程認(rèn)證背景下高等教育精品本科建設(shè)的關(guān)鍵。目前，本專業(yè)已順利被工程教育認(rèn)證申請(qǐng)受理，認(rèn)證要求以學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，扎實(shí)拓展本專業(yè)在學(xué)生培養(yǎng)過程中各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)成度的計(jì)算及有效運(yùn)用。而要實(shí)現(xiàn)國家“智能制造2025”目標(biāo)，除了高速發(fā)展智能技術(shù)，最為關(guān)鍵的還需要從大學(xué)本科教育入手，努力提高機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)教學(xué)與案例講解，為此，提出了本課程教學(xué)改革的建設(shè)目標(biāo)為案例導(dǎo)向型的課程改革及創(chuàng)新實(shí)踐。研究表明教改效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，激發(fā)了學(xué)生的積極性，提升了“機(jī)械制造技術(shù)”的教師教學(xué)能力與學(xué)生學(xué)習(xí)潛力。

關(guān)鍵詞:機(jī)械制造技術(shù);教學(xué)改革;本科;工程案例

1課程教學(xué)改革的作用與意義

1.1課程改革的必要性

工程教育認(rèn)證要求以學(xué)生為導(dǎo)向，而且當(dāng)代高等教育本科生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力需要進(jìn)一步提升。通過本課程的改革創(chuàng)新，尤其是結(jié)合工程案例到“機(jī)械制造技術(shù)”課程教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)中，教師能夠在推進(jìn)和加快本科相關(guān)課程的教學(xué)能力方面提供動(dòng)力，同時(shí)也可以為推廣至其他課程的教學(xué)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。隨著“中國制造2025”以及上海構(gòu)建科創(chuàng)中心的規(guī)劃，其中關(guān)于機(jī)械領(lǐng)域的比重占據(jù)了很大的比例，因此如何完善當(dāng)代大學(xué)本科生在機(jī)械專業(yè)課程的學(xué)習(xí)顯得日益重要，通過本項(xiàng)目的研究，本課程的研究成果能夠?yàn)樵鰪?qiáng)機(jī)械類學(xué)生在機(jī)械制造的基礎(chǔ)理論與工程案例等方面結(jié)合及應(yīng)用上提供幫助，也為實(shí)現(xiàn)最終相關(guān)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新提供基礎(chǔ)知識(shí)的鋪墊。

1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀分析

“機(jī)械制造技術(shù)”是機(jī)械類學(xué)生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，國外對(duì)于該課程的講解多集合案例來展開，效果明顯，師生互動(dòng)多，而我校將多門涉及到機(jī)械制造技術(shù)的課程壓縮成一門課程，如刀具、機(jī)床、夾具及工藝等合并而成，導(dǎo)致學(xué)時(shí)及內(nèi)容很難鋪開。然而，隨著一部分本科生畢業(yè)后直接進(jìn)入企業(yè)工作，面臨的項(xiàng)目開發(fā)中亟需案例型的機(jī)械制造技術(shù)，另一部分在研究生學(xué)習(xí)階段沒有一定機(jī)械制造的課題及理論基礎(chǔ)，導(dǎo)致課題的研究中缺乏解決實(shí)際工程問題的理論背景。因此“機(jī)械制造技術(shù)”課程作為培養(yǎng)工程師的基礎(chǔ)課，在本科階段就開始并被重視。作為發(fā)展中國家，中國自主創(chuàng)新及制造能力總體不強(qiáng)，具體體現(xiàn)在：（1）具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少，核心技術(shù)對(duì)外依存度較高，產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的高端設(shè)備、關(guān)鍵零部件和元器件、關(guān)鍵材料等大多依賴進(jìn)口。（2）創(chuàng)新能力不強(qiáng)，我國在國際分工中尚處于技術(shù)含量和附加值較低的“制造一加工一組裝”環(huán)節(jié)，在附加值較高的研發(fā)、設(shè)計(jì)、工程承包、營銷、售后服務(wù)等環(huán)節(jié)缺乏競爭力。

1.3擬解決的主要問題

隨著國家科技創(chuàng)新的重要性愈加凸顯，尤其是解決一批重大科技難題及提高相關(guān)支撐產(chǎn)業(yè)核心競爭力的戰(zhàn)略需求，如何加強(qiáng)大學(xué)本科教學(xué)基礎(chǔ)課程的改革就顯得更加緊迫。而對(duì)于機(jī)械類產(chǎn)業(yè)中存在的涉及機(jī)械制造尤其是高端制造的問題，比如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車、大飛機(jī)等領(lǐng)域所牽涉的工藝、刀具、誤差、尺寸鏈等優(yōu)化控制，亟需提升本科生對(duì)于“機(jī)械制造技術(shù)”課程的理論、實(shí)踐學(xué)習(xí)。擬解決的主要問題：（1）目前本科“機(jī)械制造技術(shù)”課程教學(xué)模式過于單一，缺乏相關(guān)工程案例剖析。（2）師生互動(dòng)較少，主動(dòng)學(xué)習(xí)能力不足。（3）考核模式單一，未充分發(fā)揮學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性。（4）課程講解多停留于傳統(tǒng)PPT教學(xué)，學(xué)生被動(dòng)接收的局面。本課程教改過程中針對(duì)“機(jī)械制造技術(shù)”課程傳統(tǒng)教學(xué)及考核環(huán)節(jié)中存在的問題展開智能化、網(wǎng)絡(luò)化、及系統(tǒng)化為一體的案例導(dǎo)向的課程建設(shè)，通過探索提高學(xué)生課堂參與率與案例實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)方式，以及考核體系多樣式，逐步轉(zhuǎn)變學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)追求知識(shí)的局面，使得學(xué)生能夠積累更多實(shí)際應(yīng)用課題視野與經(jīng)驗(yàn)，為畢業(yè)工作或再深造更快適應(yīng)企業(yè)項(xiàng)目及研究課題要求奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

2教學(xué)改革具體舉措

2.1研究目標(biāo)

通過本課程的改革創(chuàng)新，教師能夠在推進(jìn)和加快本科相關(guān)課程的教學(xué)能力方面提供動(dòng)力，也可以為推廣至其他課程的教學(xué)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及當(dāng)代大學(xué)生的認(rèn)知及接觸知識(shí)的不同，也必將引起教學(xué)改革的緊迫性，因此，借由本科教學(xué)教師激勵(lì)計(jì)劃的系列項(xiàng)目之一，通過本次項(xiàng)目的開展，能夠?yàn)榇龠M(jìn)教師教學(xué)能力的發(fā)展提供更好的契機(jī)和基礎(chǔ)。（1）學(xué)習(xí)：引入實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)“互聯(lián)網(wǎng)+”概念，構(gòu)建平時(shí)作業(yè)布置、機(jī)械制造案例學(xué)習(xí)資料、問卷調(diào)查等為體系的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。（2）互動(dòng)：創(chuàng)建互動(dòng)互學(xué)的教學(xué)體系及模式，通過微課堂或微信群、QQ群。（3）考核：平時(shí)考核的自主案例講解，期末考核成績?nèi)趸?，滿足工程教育認(rèn)證的要求。

2.2研究內(nèi)容及方法

（1）課程內(nèi)容針對(duì)化：歸納及搜集文獻(xiàn)、提出針對(duì)性的課程內(nèi)容。（2）教學(xué)方式靈活化：研究不同的教學(xué)方式、網(wǎng)絡(luò)化資料系統(tǒng)的建立。（3）專題案例具體化：優(yōu)選對(duì)口、具體的專題案例.（4）考核形式多樣化：淡化期末考試、將平時(shí)成績比例提高，且方式創(chuàng)新化，包括平時(shí)自主講解案例、搜集資料、小組研討剖析等。根據(jù)以上研究內(nèi)容及方法，在課堂教學(xué)中展開實(shí)踐，具體可以從以下四階段入手。（1）教師依托課堂管理及學(xué)習(xí)的軟件系統(tǒng)，建立多功學(xué)生管理平臺(tái)（圖2）。（2）小組分配，以組長責(zé)任制的打分體系及案例講解，互評(píng)互學(xué)。（3）科研案例講解、互動(dòng)學(xué)習(xí)交流。（4）核算平時(shí)成績，淡化期末考試成績，總結(jié)所有考核及研究內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)接收的轉(zhuǎn)變，教師授課方式的轉(zhuǎn)變，以及工程認(rèn)證要求下的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)體系及培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變，其核心在于緊密依托國家發(fā)展戰(zhàn)略背景下機(jī)械制造技術(shù)的高要求及高標(biāo)準(zhǔn)，從傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)涉及的基礎(chǔ)與內(nèi)容入手，引入目前國家中國制造2025中包括大飛機(jī)、高端裝備等在內(nèi)的發(fā)展目標(biāo)。

2.3改革案例介紹

作為培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)今后從事解決實(shí)踐制造加工、科研工作的基本能力。本課程改革的研究內(nèi)容為主要講授機(jī)械切削基本理論、加工及裝配誤差、尺寸鏈計(jì)算等。旨在培養(yǎng)學(xué)生分析、解決一般機(jī)械零件加工及方案制定，并能夠?qū)こ虇栴}提出解決思路的能力。具體的實(shí)踐方式及意義如下：（1）通過引入互聯(lián)網(wǎng)二維碼技術(shù)（圖4），構(gòu)建平時(shí)作業(yè)布置、資料、問卷等為體系的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及效率。（2）引入科研項(xiàng)目真實(shí)案例（圖5），互動(dòng)互學(xué)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)效果。（3）激發(fā)學(xué)生自主講解案例，剖析討論，互相評(píng)分，豐富考核方式。（4）引導(dǎo)式課堂教學(xué)，以學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)為導(dǎo)向的教學(xué)模式開展，可加強(qiáng)該課程的教學(xué)成果。本課程改革為建立互聯(lián)網(wǎng)二維碼技術(shù)，積極搭建課程學(xué)習(xí)的多通道一體化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以學(xué)生較為熟悉的手機(jī)掃描二維碼入手，能夠有效激發(fā)學(xué)生的興趣，提高資源分享的效率，結(jié)合前期課堂派教學(xué)體系的構(gòu)建，能有效的將學(xué)生的互動(dòng)性與參與性最大化及深入化，為推動(dòng)課程改革的其他內(nèi)容提供催化劑。另一個(gè)特色為引入國家及企業(yè)級(jí)項(xiàng)目涉及到的科研課題案例至實(shí)際教學(xué)中為國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目中關(guān)于航天薄壁件加工質(zhì)量控制的案例，其影響因素包括刀具、夾具、工藝參數(shù)設(shè)置等內(nèi)容，從刀具切削仿真到最后力、熱控制，進(jìn)一步結(jié)合傳統(tǒng)的刀具角度影響切削力、溫度等內(nèi)容教學(xué)，充分激發(fā)學(xué)生的積極性及社會(huì)責(zé)任感。

2.4改革效果和特色

本課程的教改實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，不但增強(qiáng)機(jī)械制造的基本理論及工程實(shí)際案例結(jié)合等方面提供指導(dǎo)，結(jié)合工程教育認(rèn)證的需求，為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)本科生的科技創(chuàng)新及工程應(yīng)用提供基礎(chǔ)理論知識(shí)的鋪墊。從整個(gè)教改項(xiàng)目的實(shí)施中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有了提高，且機(jī)械制造方向的考研概率也提高了30%以上，引入“互聯(lián)網(wǎng)+”概念，能夠激發(fā)教師及學(xué)生的教學(xué)相長，相信在不斷的探索和改革中，通過本科“機(jī)械制造技術(shù)”課程的改革，為揭示同類型課程教改的新思路提供參考和基石，為大學(xué)本科教育提供寶貴的依據(jù)。

3結(jié)語

通過推廣本教師教學(xué)發(fā)展研究項(xiàng)目的展開，創(chuàng)新性的引入“互聯(lián)網(wǎng)+”概念，構(gòu)建作業(yè)布置、學(xué)習(xí)資料、問卷調(diào)查等為體系的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，在教學(xué)各支撐點(diǎn)引入實(shí)際科研、工程案例，結(jié)合工程認(rèn)證背景要求的畢業(yè)達(dá)成度。拓展及激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可為提高本課程的教學(xué)成果奠定理論及實(shí)踐基礎(chǔ)。除此之外，還可以為其他相關(guān)基礎(chǔ)課程的改革及教學(xué)方式的推進(jìn)提供借鑒，為今后高校“互聯(lián)網(wǎng)+”本科精品課程的建立開拓思路及參考。

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作者:江小輝 汪中厚 錢煒 單位:上海理工大學(xué)