机械制造技术基础“研究式”教学方法浅析

郭 强 崔晓斌 闫艳燕 焦 锋 姜 燕

（河南理工大学机械与动力工程学院，河南 焦作454000）

0 引言

2017年2月20日，教育部发布《关于开展新指出研究与实践的通知》（教高司函〔2017〕6号）。通知指出“国家推动创新驱动发展，实施“一带一路”“中国制造2025”“互联网+”等重大部署，以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展，对工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革创新”[1]。中国工程院院士李培根教授在一次报告中指出“‘新工科’的目的当然是为了培养能够适应、甚至引领未来工程需求的人才”，那么新工科教育需要“新素养、新结构、新方法”、教育首先要教授学生想象的能力以及新工科不在于增加新兴专业[2]。因此，机械设计制造及其自动化作为传统专业，应该面向国家重大需求，以“新工科”要求为牵引，积极和其他专业交叉，面对新环境，开拓新局面。徐乐等[3]以“新工科”为背景，提出了基于“五大理念三大融合”制订创新型人才培养方案。其中，五大理念为：市场需求为导向、认证为指导、分类分型培养、专业指导与个性发展相结合、第一课堂与第二课堂并举；三大融合指的是：科教融合、产教融合、创教融合。罗晓兰与王文明[4]以机械设计为教学平台，在“新工科”背景下，以多学科融合为条件，使同学们掌握机械设计基本理论和初步解决工程问题的能力。马廉洁等[5]以东北大学秦皇岛分校机械工程专业为例，提出了“一脊两翼”的培养模式，“一脊”是指遵循专业培养方案，“两翼”包括工程翼和学术翼。

上述研究提出了新工科背景下建设专业、课程的一些新想法，为推动机械学科适应新工科的发展起到了积极的推动作用。作为机械设计制造及其自动化专业的核心课程，机械制造技术基础更应体现“新工科”内涵。因此，本文在上述研究的基础上，提出了“研究式”教学方法，以适应对机械制造专业综合性、实践性和社会性的要求[6，7]。

1 以“研究式”的教学方式培养学生统筹能力

传统的教育方式过分注意细节的教育，将学生钉在“流水线”上的某个“工位”上，导致学生仅仅专在某个狭小的专业方向，缺乏整体观。其次，传统上机械制作技术基础的教学一般以教师讲解为中心，教师教什么，学生学什么，缺乏主动性。然而，新工科要求面向新对象，适应新情况。因此，作为教师，以做“研究”的态度为同学引路。教师的作用是了解国家发展前沿，以国家重大需求为背景，提出具体项目，以项目的名义分享给同学，让同学以“项目”为牵引，从项目的调研、概念阶段、开发阶段、实施阶段等。首先，从项目的调研和概念的形成阶段开始，培养同学们的总体规划能力，让同学们站在项目“总负责人”的位置审视项目，提出合理的整体方案。该过程中不注重方案是否是最优，只注重同学们的参与性，老师不是以“裁判”或者“中心”的身份与同学们互动，在此团队中，教师可以是“顾问”，同样可以是参与者。

在统筹项目的过程中，要求同学站的位置要高，了解项目的具体需求，得出除机械制造外，其他所需学科的相关信息，做到从超越机械设计制造及其自动化专业的角度考虑该项目，站在社会和科技的角度思考该项目的重要性，用系统的观念思考项目所涉及的学科，凝练问题，形成解决该项目的问题矩阵，激发同学们的多学科交叉意识，养成“上帝视角”思考问题的能力。

以航空发动机为例，教师以机械制造技术为背景，假设教师提出“航空发动机叶片的设计、加工原理与技术”项目，教师作为参与者参与项目，项目由同学们负责实施，不设置项目负责人，仅仅提供基本信息。此时，同学们都应该整体思考该项目如何实施。作为一个项目，由构思到实践都要总体规划。那么，针对该项目，同学们没有第一手资料，但是，同学们要考虑为什么要设计叶片，设计叶片对社会有什么好处。另外，查阅资料分析要做出一个叶片，首先要求用什么材料（材料）、设计成什么外形最合适（空气动力学与机械设计）、如何加工出来（机械制造）、车或铣加工路径如何设置（数学）、如何实现规划的路径（计算机编程）等，让同学们学会项目的统筹。

2 以“研究式”的教学方式培养学生解决具体问题的能力

在同学们解决了项目的整体统筹后，将“项目”从总体上进行分解后，针对某一个具体任务，结合机械制造专业，面向项目具体任务的所做的具体实施过程。一般情况下，一个任务的下达，对于同学们来说都是新鲜的。因此，对与新的事物，以“研究”的态度对待该具体任务是一种可行的思路。

从微观上讲，“研究”是为了解决某个具体未知任务是所采取的手段和方法从而得到想要结果的过程。因此，为了解决项目中某个具体的任务，学习所需学科的基础知识，然后根据具体情况，完成任务。

以上述项目中的“如何实现规划的路径”为具体任务例，说明上述原理。在该任务中，首先要选择工艺参数，而工艺参数的选择和机械制造技术基础课程相关知识密切相关，所以，同学们就需要了解切削过程的基本原理与参数选择方面的知识；其次，为了实现路径规划，必须使用计算机编程方面的知识，要求同学们学会使用一门编程语言并进行实践，如MATLAB和C++；在此基础上，还需要验证所规划的路径是否合理，所以需要关于机床数控机床方面的知识；在完成这个过程后，同学们对任务的具体执行过程有一个比较详细的认识，实现“新工科”对课程的基本要求。

3 结语

作为传统专业机械设计制造及其自动化的专业基础课机械制造技术基础，为了适应“新工科”的发展，该课程应该进行适当的教学改革。本文提出以发展的眼光看待这门传统的专业基础课，以“研究式”教学方法激活同学们的全局视野，使同学们从“传统狭小”的专业方向走出来。当同学们遇到实际问题时，能够从多学科的角度考虑问题。并且根据任务需求选择合适的手段和方法解决实际问题，使传统课程与时俱进，为中国制造2025添砖加瓦。