新工科背景下地方院校机械制造基础课程教学改革方法探索

孙佳悦,王占英,朱春华,高晓刚,陈立伟,王 烁

(河北建筑工程学院 机械工程学院,河北 张家口 075000)

2017 年,教育部依次在复旦大学、天津大学、北京召开高等工程教育发展战略研讨会,全面部署新工科建设,形成了复旦共识、天大行动和北京指南,构成了新工科建设的“三部曲”,这为我国新时代人才培养指明了前进的方向,开拓了工程教育改革的新路径。新工科的内涵是以立德树人为引领,以应对变化、塑造未来为建设理念,以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径,培养未来多元化、全方位、创新型卓越工程人才[1-2]。新工科的提出对我国主动应对新一轮科技革命与产业变革,抓住新工业革命带来的时代新机遇具有非常重要的意义。新工科的人才培养要求以互联网+和人工智能为核心,通过将智能制造、云计算、虚拟现实等新技术用于传统工科专业的升级改造,培养高素质复合型新工科人才。因此,本科院校对于工科人才的培养也应全面升级,应更加注重提升学生的全面综合素质。在新工科建设过程中,离不开课程建设的理念引领、模式创新和结构优化。本文针对《机械制造基础》课程展开教学改革方法的探索,旨在为地方院校培养全面发展、具有良好人文素养和社会责任感的新工科人才扩宽思路。

1 机械制造基础的课程性质及教学现状

1.1 课程性质

《机械制造基础》课程是机械类、近机械类专业的一门专业基础课程[3],它研究机器零件的制造方法,即从常用工程材料的选择、成形、加工制造、直到生产出合格零件或产品的综合性课程,具有很强的理论性和实践性。通过本门课程的学习,使学生了解和掌握工程材料组织与性能的关系、热处理基本原理;掌握毛坯或零件的成形方法、原理及工艺特点;具备综合运用各种工艺知识分析、设计零件结构工艺性的能力;为以后深入学习其他专业课程及解决机械化领域复杂工程问题打下坚实的基础。这门课程在培养学生专业知识、专业技能与素养、实践应用能力、技术创新等方面发挥着重要作用[4]。

1.2 教学现状

目前,《机械制造基础》课程教学过程中主要存在以下几方面的问题:

1)知识传授与课程育人脱节。以前,我国对大学生的思想政治教育主要集中在一些专业的思政课程中,而且这些思政课程也多集中在低年级开设,这导致无法将思想政治教育贯穿大学阶段的始终,造成知识传授与课程育人相脱节,不利于新工科人才的培养。

2)课程的理论内容较多,但授课学时大幅压缩,目前我校只有36 个授课学时,大多数教师为了完成授课任务,采取的教学方法仍以课堂讲授法为主,学生参与度较低,以至于学生学习兴趣不高、学习效果不理想。而且,这种授课方式无法很好地培养学生的实践能力,这导致学生在碰到实际工程问题时,大多只记得一些基本概念,却不知该如何分析、解决问题。

3)课程考核评价体系不完善。该课程在我校目前评分方式采用期末笔试+日常考核的方式,日常考核主要由考勤和课后作业组成,评价方式单一。其中期末成绩占总成绩的比例较多,约70%～80%,故存在部分同学平时不努力学习,临近期末才紧急突击的情况,导致成绩不理想,也没有形成分析解决材料加工成形问题的能力。由于平时作业是由学生课下完成,存在相互抄袭现象,很难判断学生平时真实的学习水平和对知识的掌握程度。

4)学生学习能动性较差,教学效果不理想。我校属于省属地方本科院校,生源多数为各省份本科二批学生,这些学生中大部分学习能动性及自制力相对较弱。本课程的授课对象为机械类、近机械类大二年级学生,他们多为00 后,思想新潮,传统课堂的教学方式很难完全吸引他们。加之本课程教学内容较多,但学时有限,教师很难抽出过多时间开展课堂互动环节来提高学生的注意力,因此教学效果不理想。

2 机械制造基础课程教学改革方法及策略

2.1 融入思政元素,落实立德树人

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,各类课程都应与思想政治理论课同向同行,形成协同效应,把“立德树人”作为教育的根本任务的一种综合教育理念[5]。长期以来,工科专业课教师主要注重专业知识传授,忽视了对大学生进行思想政治教育,造成知识传授与课程育人相脱节。实际上,大学生从入学到毕业,与专业课老师联系更为紧密,从实习到课程设计,再到毕业设计,基本都是专业课教师在指导,学生与专业课教师联系的时间要比与专任思政课教师的联系时间多。所以在工科类专业基础课和专业课课堂开展思政教育应该成为一种新趋势,这样一来可以落实“立德树人”的根本任务,二来可以丰富专业课课堂内容,增添趣味。

《机械制造基础》作为机械类、近机械类专业学生的专业基础课程,具有开课专业广、学生人数多的特点[6],在本课程中融入思政元素,开展思想政治教育,不仅能将思想政治教育覆盖到较多学生,又能解决专业的思政课程中思想政治教育理论化的问题,还能使本课程中枯燥的机械制造知识点变得丰富多彩,从而提高学生学习兴趣,增强学习效果,最终达到高校培养德才兼备全面发展的新工科人才的目的。

比如在讲授焊接知识点前,可将“嫦娥5 号”、“蛟龙号”潜水器、“复兴号”动车组、港珠澳大桥等作为引入案例,介绍其中包含的焊接知识,同时将我国在焊接领域涌现出的技能报国的“大国工匠”介绍给学生,增强学生的民族自豪感与责任担当,从而激发学生的爱国热情。与此同时,学生也更加渴望对焊接专业知识的学习,提高学习兴趣。

2.2 线上线下混合式教学,优化考核评价体系

如前文所提到,《机械制造基础》课程内容较多,但授课学时较少,造成目前的授课方式单一,教学效果不理想。本课程授课对象为00 后,他们是伴随着网络发展成长起来的一代,他们对新颖的授课方式更感兴趣,也更容易接受。因此,在本课程中采用线上线下混合式教学,能充分发挥互联网和多媒体教学相互融合教学的优势,也能很好地解决上述授课方式单一、学生学习兴趣不足、教学效果不理想等问题。因此,笔者依托雨课堂、MOOC 等教学平台,在车辆工程专业、机械电子工程专业2019 级针对本课程开展混合式教学,并通过改进评价机制,将学生的线上学习、线下表现、平时测验等都进行了量化,即考核评价贯穿学生学习的整个过程,极大提高了学生的学习积极性,学习效果较好。

对于线上教学内容,笔者采用雨课堂平台提前两天发布与课程相关的视频资料和有针对性的PPT预习课件,内容主要是一些相对简单的知识点,并结合MOOC 上合适的教学资源制定适合本教学班级的SPOC 课程,便于学生自学。学生在线上自主学习过程中,遇到不懂的PPT 可以点选“不懂”做标记,并主动完成预习自测题,将有疑问的知识点带到线下课堂中与老师同学交流讨论。笔者从后台可以看出学生线上学习各环节的完成情况,结合预习自测题得分来评定线上学习成绩。

在线下教学过程中,笔者结合线上学习的后台数据,把同学们在线上标注出的不懂、预习自测题中出错较多以及课程的重难点内容作为重点讲解,使课堂知识点的传授变得有针对性,解决了学时缩减的问题。由于部分知识点学生在线上已完成自学,课堂时间则能充分利用起来,在线下课堂中笔者采用雨课堂授课,增加了随机点名提问、随堂小练等互动环节,提高学生注意力。为了激励学生积极参与进课堂,对于随机点到的同学笔者在平时成绩考核中加1 分,并进一步根据回答问题的情况加上相应得分。课后针对每章节内容,笔者在雨课堂发布测试题,巩固学习效果,并将测试题成绩纳入平时成绩考核。

大部分学生对这种新颖的教学形式很有好感,表现出很高的积极性,并且由于考核评价贯穿整个课程学习的始终,学生更愿意积极主动参与到各环节当中来“赚取”平时成绩,避免了到期末才临时抱佛脚的情况。而且在整个课程线上线下学习的过程中,很多知识点学生已经潜移默化地掌握,教学效果得以提高。2020—2021 学年第一学期我校2019 级车辆专业本课程的平均分较2018 级高出6.26 分,2019级机械电子专业本课程平均分较2018 级高出9.62 分,说明混合式教学形式起到了良好效果。

2.3 以工程教育认证为引领,培养学生实践能力

工程教育专业认证的核心思想是以成果导向引领、以学生发展为中心及持续改进机制,注重学生的实践能力和应用能力的培养。新工科的建设也需要加强实践与研究。《机械制造基础》作为机械类、近机械类专业的专业基础课程,包含着多项实践性的教学环节,我校在本课程实践教学环节中注重培养学生的实践能力和对知识的理解应用能力。

目前我校本课程设置的实践环节有两类:一类是课内穿插的实验课程,总计6 学时;第二类是金工实习,总计教学时长3 个教学周。在这两类实践环节中,教师主动弱化自身作用,学生动手为主,教师讲授为辅。学生参与其中,加深了对知识的理解,也提高了动手能力,并且一些同学积极主动思考,结合所学理论知识和教师讨论实验原理。在此基础上,我院教师充分发挥各项学科竞赛的作用,吸纳学生积极参与到学科竞赛活动中,鼓励学生走入车间工厂动手实操,培养学生在实践过程中发现问题、解决问题的能力。目前我院在全国大学生焊接创新大赛、河北省工程训练综合能力竞赛、全国无人机创新技能大赛、中国智能制造挑战赛及中国智能机器人格斗大赛等学科竞赛中均取得了不错的成绩。

3 总结

在新工科建设过程中,本科院校对于工科人才的培养应更全面,应更加注重提升学生的综合素质和实践能力。在机械类、近机械类专业基础课程《机械制造基础》中开展教学改革,通过在课程中融入思政元素、运用混合式教学形式、完善考核评价体系及增加实践环节,解决传统课堂中出现的问题和弊端,增强学生的学习热情,提高学习效果,为地方院校培养全面发展、人文素养良好和充满社会责任感的新工科人才提供借鉴。