“新工科”建设背景下机械制造技术基础课程改革探讨

杜彦斌

重庆工商大学机械工程学院 重庆 400067

当前，国家推动创新驱动发展，实施“一带一路”倡议以及“中国制造2025”“互联网+”“人工智能”等重大战略，以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济受到广泛关注并得到快速发展，新形势与新战略对我国传统的工程人才培养提出了挑战，迫切需要大量的工程实践能力强、创新能力强、具有国际竞争力并能适应未来发展的高素质复合型的“新工科”人才[1,2]。新时代对创新型工程人才的更高要求，使得原有的课程体系、课程内容需要改革与更新，而且需求迫切。

机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化、机械电子工程等机械类专业的一门专业核心课(或者为专业基础课)，主要讲授金属切削原理、金属切削加工的基本知识、典型金属切削加工方法及刀具、金属切削机床、机床常用夹具、机械加工过程与工艺规程、机械加工质量分析、装配工艺基础以及先进制造技术等基础知识[3]。该门课程授课学时一般在48～80学时之间，知识涵盖面广，具有非常强的实践性与综合性，对于学生掌握机械制造的基本知识与技能，并具备分析与解决产品及零部件实际加工制造过程中的工程问题的基本能力，具有非常重要的支撑作用。但是，随着增材制造(如3D打印)、智能制造、机器人、绿色制造等新技术的发展，机械制造技术基础课程已不能适应“新工科”人才的培养要求。

因此，在国家“深化工程教育改革，推进‘新工科’的建设与发展”的战略背景下，当前机械制造技术基础课程的内容体系、教学模式、考核方式、实践环节等迫切需要实施改革与建设，以促进学生创新能力、实践能力的提高。

1 机械制造技术基础课程建设存在的主要问题

机械制造技术基础课程是由原金属切削机床、金属切削原理及刀具、机械制造工艺学、机床夹具设计等4门课程的内容进行整合、改造，并融入了现代制造技术的部分内容而形成的一门综合性、实践性很强的课程[3,4]。经过国内各个高校近二十年来的教学与实践，在课程建设、课程改革等方面进行了多方位的探索与研究，积累了丰富的经验，取得了非常多的成果[5,6]。但是，由于该课程涉及面广，而且不同层次高校的人才培养定位及目标有所不同，该课程的建设在各个高校仍然存在一些问题。下面针对我校在机械制造技术基础课程建设过程中存在的主要问题进行分析。

1.1 课程内容与工程实际联系不紧密 知识体系有待更新

机械制造技术基础课程开设时间比较长，已出版的相关教材多而繁杂，但大多数教材的基本内容及知识点具有相似性，只是在某些侧重讲授的内容上存在部分差异。随着增材制造、智能制造等先进制造技术的进步与发展，机械制造过程已发生了革命性的变化，而机械制造技术基础课程的基本内容多年未变，部分课程内容、知识点与生产实际有所脱节。

1.2 课程实践教学内容缺乏系统性 实施效果有待提高

与本课程直接相关的实践教学内容主要包括认识实习、金工实习、生产实习以及课内实验、课程设计等环节。通过相关实践教学环节，可增强学生对机械制造过程、金属切削原理、金属切削机床及刀具、机械加工质量、机械加工工艺规程设计、机器装配工艺设计等相关内容的理解与掌握。但是，目前各个实践环节所包含的内容以及对应的学生培养要求存在重复与交叉，而且有些内容无法与当前最新技术发展对接，无法满足“中国制造2025”国家战略以及“新工科”建设对创新型、综合型人才的要求。

1.3 过于强调知识本身而忽略了知识的综合运用 不利于提高学生的工程素质和创新能力

在讲授过程中，部分教师侧重于理论知识的讲授与传递，并未结合生产实际过程中遇到的机械制造工程问题来引导学生，这使得学生的学习过程缺乏独立思考及自我主动性；考核方式比较单一，大多采用闭卷考试的考核方式，忽略了学生对知识的掌握以及综合应用能力的评价反馈，不利于提高学生解决工程问题的能力。

2 “新工科”建设背景下机械制造技术基础课程改革的思路

2.1 课程改革的理念

紧密围绕“新工科”工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系，并主要面向区域经济社会发展需要以及制造企业的人才需求，积极推动机械制造技术基础课程改革，以支持我校机械设计制造及其自动化专业等传统工科专业的改造与升级。

2.1.1 注重以学生为中心

通过课程教学方法、课程评价方式的变革，充分发挥学生学习主体的作用，从而实现由以“教”为中心向以“学”为中心的转变、由“教师将知识传授给学生”向“让学生自己发现和创造知识”的转变、由“传授模式”向“学习模式”的转变。

2.1.2 强调主动学习

改变过去“满堂灌”的教学方式，改变过去过于强调接受学习、死记硬背、机械练习的现状，倡导学生在“教与学”的过程中主动参与、乐于探究、勤于动手；通过工程案例式教学、启发式教学等模式培养学生主动发现、分析和解决问题的能力。

2.1.3 突出实践能力的培养

针对该课程具有很强的工程性和实践性以及“新工科”对工程人才实践能力的强调与重视，课程学习过程中，教师不仅要向学生解释机械制造的基础理论与方法，而且要给予学生将理论知识与机械制造实践相结合的机会，提高学生的实践意识与工程意识。

2.2 课程改革的基本思路

机械制造技术基础课程改革的基本思路：面向“新工科”人才培养，以学生综合能力提升为目标，通过教学策略(教学模式改革)实施、教学内容(理论教学与实践教学)重构以及评价反馈(考试方式方法)改革等手段，围绕“以学生为中心”的理念与宗旨，最终实现本课程在本科人才培养中所发挥的实际效用，提高学生的工程实践能力以及创新能力。

图1 机械制造技术基础课程改革的基本思路

2.2.1 课程内容及课程资源建设

面向“新工科”人才工程实践能力、创新能力所匹配对应的知识体系，梳理机械制造技术基础课程的知识点，围绕“以学生为学习主体”修订教学大纲，在原有的传统机械加工方法与工艺的基本知识的基础上，融入最新的增材制造、智能制造等先进制造技术，构建面向“新工科”人才的机械制造技术基础课程内容体系，既体现基础性，又体现先进性。在课程资源方面，建立与课程内容紧密相关、学生感兴趣并且内容较为丰富的工程案例库，主要包括金属切削机床实例库、刀具实例库、典型机床夹具实例库、典型零件加工实例库、产品装配实例库、先进制造技术应用实例库等。

2.2.2 实验实践教学改革

机械制造技术基础课程注重理论与实践的结合，强调学生实践能力的培养。因此，应该结合机械制造技术基础课程内容，并面向区域经济及制造业需求，加强本课程所对应的实践环节的建设。(1)梳理本课程所对应的各个实践教学环节的内容及培养要求，建立包括课程实验、课程设计、生产实习等在内的综合实践教学体系，并梳理各个环节之间的关系以及任务，完成各个实践环节的教学大纲。(2)梳理课程实验教学内容，改革原有实验方式、实验内容及教学方式，开设更多的培养学生实践能力和创新能力的综合性、设计性的实验项目或实训项目。(3)充分采用虚拟现实、人机交互等信息化手段搭建机械制造类虚拟仿真实验模块、实验项目以及实验平台，提高学生对实验课程的兴趣和动力。(4)充分利用校外实践教学资源，建立长期稳定的校外实践教学基地，为学生提供真实的工程环境，能够满足学生了解制造企业的文化、生产实际、体验岗位技能的需求。

2.2.3 教学模式及教学策略改革

改变原有的满堂灌教学方法，探索以工程案例为核心的问题导向式、发现式、启发式、讨论式以及翻转课堂式教学，讲究教学方法，致力于培养学生主动学习的能力，形成“以学生为主体，教师为主导”的教与学模式，提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力；依托应用型课程转型，探索项目驱动、任务导向、课堂与实践地点交互式等项目引领的教学模式，并充分利用虚拟仿真等现代教育技术与手段，创设虚拟与现实融合的教学情境，激发学生学习兴趣，提高课堂教学效率。2.2.4 考核方式改革

根据课程的特点，突出学生自学能力、应用能力和创造能力的考核，在考核中加大形成性学习评价环节，提高课堂练习、课下作业、项目设计、实验操作、实验报告等作业练习所占比例，由考核知识转变为考核学生对知识的综合运用，形成一套完善的课程教学考核评价体系。同时，探索布置学生完成某项工程任务为考核目标、突出工程过程的考核形式。课程讲授过程中，给学生布置一系列机械制造类的工程问题，由学生去寻求解决方案，完成整个工程设计并形成解决方案，强调对学生分析、解决工程问题能力的培养。

3 结语

随着新经济、新产业对“新工科”人才的需求激增，作为传统工科专业的机械设计制造及其自动化等专业需要融入更多新的内容、新的元素、新的理念、新的模式、新的体系。本文针对机械设计制造及其自动化等专业的一门专业基础课—机械制造技术基础的课程改革与建设进行探讨，提出了“新工科”建设背景下机械制造技术基础课程改革的理念和思路，并重点在教学内容、教学模式、教学评价等方面开展课程改革与建设。

目前，我校机械制造技术基础课程已被列为重庆市应用型转型建设课程，在课程内容及课程资源等方面开展了一系列建设工作，逐步提高了学生对本专业以及本课程的兴趣，使学生对相关知识点有了更为深入的了解，取得了一定的效果。

在机械制造技术基础课程改革的实施过程中，将进一步细化本课程改革的思路并形成具体的实施措施，为地方高校传统工科专业改造升级提供一定的经验借鉴。