“机械制造技术基础”课程教学综合改革与实践

［摘 要］ 在新工科建设、“中国制造2025”等国家教育战略背景下，为解决“机械制造技术基础”课程教学内容陈旧枯燥、教学方法固化单一、考核方式简单落后及思政要素欠缺等问题，提出有针对性的课程教学改革创新方法，创建了“感性实践—理论提升—生产实践”的三段式和“课前延展+BOPPPS+课后延伸”的教学模式，构建了分析解决复杂工程问题的“辩证、全面、发展、抓主要矛盾”的思维能力培养与科研、大赛、实习实践能力培养一体化创新复合型人才培养模式。探索出一条“好奇—兴趣—热爱—自觉”的学习新思路，形成线上线下融合式一流本科课程的教学改革创新模式和课程建设体系，其满足新工科建设要求，对提升课程教学质量具有一定的参考意义。

［关键词］ 新工科；机械制造技术基础；一流本科课程；人才培养

［基金项目］ 2023年度吉林省第三批“全省党建工作样板支部”长春理工大学机电工程学院机械设计制造及其自动化党支部；2022年度吉林省高等教育教学改革研究课题“‘机械制造技术基础’课程四维混合创新教学研究”（108-2022-20224BRI65E0030）；2022年度吉林省高等教育教学改革研究课题“‘机械制造技术基础’课程智慧创新教学研究”（24-2022-2022R2V69VM000O）

［作者简介］ 张景然（1988—），男，吉林松原人，博士，长春理工大学机电工程学院系副主任，副教授，博士生导师，主要从事微纳加工及检测研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）22-0125-04 ［收稿日期］ 2023-10-07

“机械制造技术基础”是机械设计制造及其自动化、机械电子工程等专业的必修课程，是一门重要且实践性较强的课程，对工程应用具有重要意义。该课程主要涉及金属切削原理和刀具、机械制造工艺设备、机械加工质量分析以及机械加工工艺规程制定等关键内容。通过学习该课程，学生可以运用所学知识解决复杂的工程问题，为培养我国的创新应用型人才奠定了坚实的基础。

随着社会的不断发展和进步，传统的课堂授课模式已经难以满足工程机械行业的发展、企业专业人才的需求以及学生科技创新能力培养的需求，因此迫切需要对当前的课堂授课模式进行改革。目前，相关学者已经从多个方面对工科专业的传统课堂授课模式进行了教学改革和创新研究。闫世程等［1］提出有针对性的课程教学改革创新方法，形成线上线下融合式一流本科课程的教学改革创新模式和课程建设体系。张元晶等［2］面向新工科建设、工程教育专业认证与课程思政改革的要求，提出了混合式翻转课堂的教学模式、OBE导向教学考核改革、引入复杂工程案例等“机械制造技术基础”课程改革的思路与方法。王鸿鼎等［3］以“机械制造技术基础”课程线上线下混合教学为例，分析了该课程教学过程中存在的主要问题，提出了有针对性的改革措施，有效整合教学资源，提高学生参与度，激发学生学习兴趣，保障教学质量。张甲等［4］将创新教学方法应用于专业课程的教学改革实践中，解决了教师授课过程枯燥、学生学习主观能动性差等难题，提高专业课程的教学质量。

本课程组基于“机械制造技术基础”国家一流课程的特点，结合长春理工大学国家级一流本科专业建设的人才培养目标，以长春理工大学2016级、2017级、2018级两个专业的学生为调查对象，分析本课程存在的问题，创建了“基础+前沿”“专业+思政”、教学+科研，集知识、能力、素质培养为“三位一体”的多元立体化教学资源。从引发好奇到唤起求知欲、从激发兴趣到增加专注力、从军工前辈和大国工匠表率感染到家国情怀的形成、从有爱的学习（爱专业、爱课程）达成了自觉主动地学习。

一、“机械制造技术基础”课程教学存在的主要问题

传统的教学方式无法适应新工科背景下机械类专业人才培养的时代要求，传统的教学方式包括课堂理论授课、观摩实验操作、课后提交作业以及期末闭卷考试。传统的工科课程教学模式存在以下需要解决的问题。

（一）课程教学内容陈旧，教学方法固化单一

基于传统课程教学模式，只传授理论知识，无法让学生形象地理解刀具、工装夹具、工艺规程等“机械制造技术基础”课程的知识点，导致学生的课堂参与度低。此外，学生遇到理解困难的知识点时，容易产生消极情绪，抑制他们的学习热情，影响教学效果。

（二）解决复杂工程问题的能力不足

在“中国制造2025”国家战略和制造业工业4.0升级的背景下，智能装备呈现出越来越复杂的趋势。“机械制造技术基础”作为机械工程专业的基础课程，对培养工科学生解决复杂工程问题的能力至关重要［5］。然而，目前该课程的教学过程更加注重理论，忽视实践能力、创新能力以及系统化解决复杂工程问题的能力等方面的培养。

（三）缺乏思政引领

通过将思想政治教育工作融入课程专业教学中，达成协同育人的目的。目前还存在一些问题：课程内容缺乏人文精神、工程伦理和社会主义核心价值观等思政要素的引导，同时也缺乏育人环节。由于这些问题，学生在专业课学习中不仅缺乏主动性和自觉性，还缺乏内心认同感和目标驱动力。要想解决这些问题，须要深入挖掘课程的思政教育作用，并通过科学而巧妙的内容设计来引导学生建立科学的价值观，树立远大的理想和提高综合素养。

（四）考核方法单一，缺乏过程性评价考核

“机械制造技术基础”课程在前期线上线下混合教学过程中，考核方式是由平时成绩和期末卷面成绩组成。平时成绩包括学生的出勤率、课堂回答问题情况和作业成绩；期末考试主要是填空、计算、简答等传统题型。然而，实际上该考核模式很难全面准确地评估学生对知识和技能的掌握程度，尤其是学生分析和解决复杂工程问题的能力。因此，须要改进考核方式，增加过程性评价内容，以更好地评估学生的学习情况和能力水平。

二、“机械制造技术基础”课程教学改革与创新实践

（一）基于OBE导向的过程性教学考核

机械设计制造及其自动化专业人才培养目标指出：通过本课程学习，学生能够将机械工程基础知识应用于推演、分析机械设计制造过程中的技术、工艺、质量、检测控制及生产管理等复杂工程问题的能力；分析复杂机械工程问题的影响因素，证实解决方案的合理性，并获得有效结论；能够在社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素的约束下，提出针对复杂机械工程问题的解决方案；能够对实验结果进行分析和解释，通过信息综合解决复杂机械工程的实际问题，并得到合理有效的结论。

为了改进课程教学内容陈旧、教学方法固化单一的问题，基于OBE导向教学进行改革，“机械制造技术基础”课程的考核包括课堂表现、观看视频（线上讨论）、在线作业、小组讨论、线下作业、课内实验及期末考试，以知识目标、能力目标和素质目标，提高学生的学习能力。

（二）课程思政融入

在授课过程中，深入挖掘本课程的思政育人功能，通过教学设计引导学生树立正确的政治方向，增强其自身的综合素养和爱国主义情怀培养。其部分章节的课程思政融入点，如表1所示。

（三）教学方法更新

依据OBE（Outcomes-based Education）和新工科理念进行“课前延展+BOPPPS+课后延伸”教学设计。

（1）课前。精心选择教学案例，给学生布置线上自主学习内容和课中讨论题目，通过问题和案例，引发学生的好奇心和求知欲，激发学生的学习兴趣，提高学生的专注力。例如，“我的想法正确吗？”“什么是最好的方法？”让学生带着问题进入课堂，既保证学习质量，也使课中学习更有兴致。利用课前5分钟完成前测。（2）课中。讲授内容增加了新科研成果及跨学科的前沿知识，内容做“加法”处理。注重高阶思维培养，引导学生用辩证、全面、发展的思维方式，抓主要矛盾的方法分析和解决机械制造中的复杂工程问题。例如，减小加工误差，学生会从诸多影响因素中先找出误差敏感方向，并提出减小误差措施；又如，提高工艺系统刚度，会找出工艺系统最薄弱环节的刚度，并提出解决方案。使学生在科研、大赛等复杂项目完成中，表现出的不是束手无策，而是有思路、有方法、有独到见解。课堂小组讨论，根据学情、个性特点不同，科学分组，让每名学生都承担不同角色的学习任务，互帮互学，整体优化。参与式学习，学生收获了多元化信息和多角度思维，团队协作能力得到明显提高。当学生在集思广益下得到的结论为正确时，其自信心、成就感和积极性得到提升。依据课堂表现及随堂练习等完成中测。优化课堂时间管理，将90分钟讲授改为60 分钟讲授、20分钟互动、10分钟总结。（疫情防控期间采用线上分组互动，观看实习视频等手段）。（3）课后。通过线上自测、线上讨论、翻转课堂及学生答辩等，完成课后测试。

（四）解决工程实践能力

为解决学生中普遍存在的工程实践能力较差的问题，安排学生进行课内小组训练、课程设计和生产实习等。理论课程中加入小组讨论，如加入连杆钻孔夹具设计训练，确定定位方案，并分析该工序的定位误差。根据加工要求绘制三维夹具模型（包括定位元件、导向元件、夹紧装置和夹具体）。课程设计中加入十字轴、凸轮、拨叉、法兰盘等零件的机械加工工艺规程及夹具设计。完成基础课程的学习和实习认识后，将参与专业对口的实践基地进行实习。在这个过程中，将综合运用所学的知识和技能，完成一系列生产任务，同时进一步熟悉操作技巧，学习企业管理，培养正确的劳动态度。生产实习内容包括：参观中型卡车双中间轴变速箱法士特8JS55E；拆装变速箱箱体结构及零部件；学习变速箱箱体、调整臂、变速箱轴的工艺路线、工艺流程及相关注意事项；学习CAPP—计算机辅助工艺进程设计。此外，邀请东北工业集团有限公司、中国兵器工业集团、中机试验装备股份有限公司的专家开展有关全自动化生产线和生产设备、数字化制造技术及试验装备产业介绍的讲座。通过在生产现场进行参观学习、举办先进制造业讲座，不仅加深了学生对机械加工工艺的理解，也对机械加工工艺规程制定有了更深层次的认知。同时，也提升了学生在解决工程实际问题中的能力。此外，学生通过参加实验、科研、竞赛（2019级80%以上学生参与竞赛）、企业培训等一系列的线下实践活动，得到了跨学科综合训练。学生参与科研设计的光电检测仪、机床静刚度测试装置、5 kW激光数控处理系统等产品，在推广到企业的同时，也转化为实验设备。这一点在对学生的就业、升学追踪反馈中均有所体现。

结语

“机械制造技术基础”课程内容改革突显OBE、新工科理念和跨学科特色，作为机械设计制造及其自动化、机械电子工程两个专业的必修专业课，支撑两个专业均通过了工程教育专业认证，且成为国家级一流专业。通过对2016级、2017级、2018级两个专业学生成绩分布统计分析，平均成绩普遍高于2016级以前，且呈上升趋势，课程达成度最低为0.794，达到了课程目标要求。学生对课程组全体教师评教成绩为98分以上。改革在学生解决复杂工程问题的能力，以及发明专利、创新大赛取得奖励和参与科研的出色表现方面得到了检验。课程组还根据督导组、专家、同行评价及学生反馈，及时召开反思会，予以纠正，持续改进与创新。从引发好奇到唤起求知欲、从激发兴趣到增加专注力、从军工前辈和大国工匠表率感染到家国情怀的形成、从有爱的学习（爱专业、爱课程）达成了自觉主动学习。

（课题组其他成员：赵伟宏、丁海涛、于俊鹏、刘薇娜）

参考文献

［1］闫世程，胡亚辉，刘婕.“机械制造技术基础”一流本科课程教学改革实践［J］.教育教学论坛，2023（17）：109-112.

［2］张元晶，杨勇，沈惠萍，等.新工科背景下“机械制造技术基础”教学综合改革探讨与实践［J］.南方农机，2023，54（16）：179-181+198.

［3］王鸿鼎，关红艳，李雪，等.线上线下混合式教学在“机械制造技术基础”课程中的改革与应用［J］.南方农机，2023，54（6）：174-176.

［4］张甲，吴春亚，郭兵，等.高校机械制造及其自动化专业课程思政实践与思考：以“机械制造技术基础”课程为例［J］.学科教学与成才研究，2023，20（756）：117-119.

［5］贾启君.新工科课程思政建设的实践逻辑［J］.中国大学教学，2021（5）：50-53.