“多元一流融合创新”机械基础系列课程教学改革与实践

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2025）12-0028-04

Abstract：Inordertotrainexcellentengineesaccordingtotherequirementsofnewqualityandproductivitythemechanical foundatioseriescoursesofNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyadheretotheeducationconceptofstudentcentered，resultsrientedandcotiuousimprovement，andcarryoutteteachngreformpracticeexplorationofultiplefist classintegrationandinnovation.Ithasachievedremarkableteachingefectsincurrculumideologicalandpoliticalconstruction， knowledgemapconstruction，blendedteachingconstruction，integrationandinnovationonresearchandteaching，curiculum assessmentandevaluation，andhasbeenrecognizedasanationalfirst-classcuriculumbytheMinistryofEducation.

Keywords：curiculumideologyandpolitics；knowledgemap；blendedteaching；integrationandinnovation；mechanical foundation series courses

习近平总书记指出，要按照发展新质生产力要求，畅通教育、科技、人才的良性循环，完善人才培养、引进、使用、合理流动的工作机制。要根据科技发展新趋势，优化高等学校学科设置、人才培养模式，为发展新质生产力、推动高质量发展培养急需人才。高等学校服务新质生产力的发展就是要着力培养造就一流的科技创新人才，对于工程界来说就是要培养造就卓越工程师。

高等学校课程建设是创新人才培养的“最后一公里”，在卓越工程师塑造过程中发挥着关键作用，国内外很多学者在此方面进行了研究实践。于歆杰指出高等教育数字化教学的发展经历了慕课建设、混合式教学、在线与融合式教学等阶段；余建波对如何开展混合式教学给出了设计路径；李孟倩等针对遥感原理与应用课程进行了 1+3PBL 互动性教学设计改革；林佳等针对生物化学课程进行了探究式-混合式相结合的新型教学模式实践探索；金鑫等将软件工具、理论教学、实验、项目贯穿于机械基础系列课程中。

机械原理、机械设计、机械设计基础和机械设计课程设计等机械基础系列课程是工科基础核心课程，近年来，（以下简称“我校”对机械基础系列课程进行了深入的教学改革实践研究，取得了显著的教学效果[6-2]。机械原理课程获批为国家级线下一流课程，机械设计课程获批为国家级线上一流课程，机械设计基础课程获批为省级课程思政示范课程，机械设计课程设计课程获批为省级虚拟仿真一流课程。通过课程建设及教学改革实践研究，解决了机械基础系列课程中理论知识抽象难懂、学生实践与创新能力不足、专业知识与课程思政元素融合不够等痛点问题，提升了课程的高阶性、创新性和挑战度。

一课程思政建设情况

高等学校的初心和使命是为党育人、为国育才，机械基础系列课程建设和人才培养过程中也十分重视课程思政建设，让学生具备爱党爱国创新奉献的家国情怀。在课程中深入贯彻习近平总书记关于教育、科技、人才的重要论述，围绕国家和地方发展需求，坚持“学生中心、成果导向、持续改进"的育人理念，贯彻落实立德树人根本任务。推动课程思政提质创优，建强课堂育人主阵地；深挖课程思政元素，提炼出蕴含“工匠精神”“强国梦想"的思政教学案例；通过“春风化雨"“润物无声”的方式将思政元素融入到教学实践当中。

比如在讲解齿轮传动的设计准则章节时，对于闭式软齿面齿轮传动，其最可能的失效形式为齿面点蚀，通常先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，确定出最主要参数是小齿轮的分度圆直径，这个参数的较小变化会导致计算公式的很大变化，要先抓住这个参数进行设计，然后设计其他尺寸参数，再校核齿根弯曲疲劳强度。并以此来告诉同学们，做事情、解决问题时要抓住主要矛盾，以带动全局工作。比如在讲解轮系的传动比计算章节时，通过仅使用4个齿轮的周转轮系，却获得了10000的传动比，如果采用定轴轮系实现10000的传动比，就会使用很多组齿轮，以此来告诉同学们，在日常工作生活中，只要找准方法，选择最优方案，就可以达到事半功倍的理想效果。比如在讲解轴承的寿命设计计算章节时，告诉同学们，高铁轴承的国产化过程十分不易，体现在设计、制造、运输和维护等各个环节中，要求每一个环节都要发扬工匠精神，精益求精，追求完美，不断打磨，解决了中国铁路发展中一项“卡脖子"技术难题，实现了从跟跑到并跑到领跑，从受制于人到领先于人。

二知识图谱建设情况

机械基础系列课程的普遍特点是公式多、图形表格多、标准规范多，达到成百上千个，学生感到抓不住重点。但有一条主线贯穿于课程的始终，那就是围绕常用机构和通用零件的工作原理、结构特点和设计方法进行展开。在人工智能时代背景下，知识图谱以结构化的方式描述客观世界中概念、实体及其间的关系，将互联网的信息表达成更接近人类认知世界的形式，提供了一种更好地组织、管理和理解互联网海量信息的能力[13]。课程组老师采用知识图谱的形式，以机构和零件的设计分析为主线，发散式讲解各个层级的知识点，让学生清楚地理解各种机构和零件设计的逻辑层次结构，各个章节目之间的父子关系和兄弟关系等，并且学会自主归纳知识点和进行创新性应用。机械基础系列课程中机械设计总论章节的知识图谱构建情况如图1所示。

三 混合式教学建设情况

在机械基础系列课程教学改革实践中，坚持OBE育人理念，坚持问题导向、项目导向、过程导向，包括课前、课中、课后不同阶段，融入逆施教学法和PBL教学法等教学新方法，结合学习通智慧教学的签到、选人、测试、讨论上墙和多屏互动等功能使用，通过采用生讲生评、案例分享、项目探究、作品展示和研讨辩论等新的教学模式，让学生真正成为课堂的中心，以此来培养学生的知其然知其所以然的逻辑思维能力和解决复杂问题和高阶问题的能力，从而实现了从教到学的重心转移，从为供给侧服务到为需求侧服务的转型。机械基础系列课程中机械原理定轴轮系章节混合式教学翻转课堂情景活动如图2所示。

创新创业教育和科研反哺教学是机械基础系列课程改革的主要特色之一。在新质生产力高质量发展背景下，培养卓越工程师人才就得引领提高学生的智能化、绿色化可持续发展的综合素质。以人工智能与绿色发展为主题，以工业软件为抓手，通过机电信交叉融合集成创新，解决了集成电路、智能芯片等“卡脖子"问题，在大学生创新创业项目、大学生学科竞赛中多次获奖。比如，蟹蟹你一儿童益智仿生机器人、水医生一水面清洁机器人与智慧船坞系统就是其中的典型作品。蟹蟹你一儿童益智仿生机器人：研究并模仿螃蟹的生物特性，通过机电信的融合创新，实现了移动、躲避、智能交互等功能，益智教育作用好，如图3所示。

水医生一水面清洁机器人与智慧船坞系统：着眼绿色发展保护生态环境，重点研究湖面海绵垃圾清理事业，为实现节能减排“双碳"行动贡献力量，如图4所示。

五课程考核及课程评价情况

机械基础系列课程考核主要包括三个方面。 思政考核：重在品鉴学生的思想品质、设计理念、世界观和价值观等，占总成绩的 10% 。包括思政案例视频学习和思政案例作业等。 知识考核：评测学习投人和掌握情况，由微视频学习、课堂表现、单元作业与测试和期末考试等组成，在总成绩的占比依次为： 10% 7

10%10%.30% 。 创新能力考核：评测学生主动参与意识以及对痛点难题进行深度解析的能力，占总成绩的 15% 。结合企业需求真题真做，完成综合大作业，评测学生的创新能力，占总成绩的 15% 。

以2024年春季学期机械设计基础课程为例，根据其目标达成度分析报告、学生调查问卷、专家评价等，对课程分析、课程设计、课程开发和课程实施等进行反思总结，并对学生的学习成效、知识掌握、能力养成和价值塑造等进行全面分析得知： 课程总目标达成度0.771，课程总目标达成阈值0.685，课程总目标达成度高于课程总目标达成阈值0.086，总体课程目标达成。 根据绘制的课程分目标达成度和达成阈值柱状图，各分目标达成度超出对应阈值 0.08～0.102 ，其达成度均大于相应达成阈值，各个分目标均已达成，如图5所示。

六结束语

2022年以来，通过对我校机械基础系列课程进行教学改革与实践，取得了较好的应用效果和特色创新，体现在以下几个方面。