《机械原理及零件》课程建设实践

滕兵 张超 韩丽华 王晓玮

【摘要】    在传统教学模式基础上开展以学生为中心的线上线下混合式教学，通过整合慕课资源、建设微课视频，做到课前有预习、课后有答疑，通过多媒体教学与传统板书相结合，做到课中强化理解，通过增加过程性评价手段增强学生自主学习的积极性和能力，并通过加强思政教育，实现正确三观的引领、积极求学态度的养成。

【关键词】    机械原理及零件    课程建设    思政    线上线下混合式教学    教学改革

引言：

上海工程技术大学强调以学生为中心，要求教师的教学安排围绕全体学生的培养目标达标这一前提进行，在要求课程内容便于同学开展课前预习、课中理解、课后巩固的方针指导下，在上海市精品课程《机械原理》、《机械设计》等多项教学成果的支撑下，持续探索《机械原理及零件》课程线上线下混合式教学模式的课程建设，以期满足不同层次学习者的多样化学习需求。

一、课程特点与课程目标建设

我校《机械原理及零件》课程采用杨可桢先生的《机械设计基础》（第七版）教材，尽管教材深入浅出但课程的诸多特点，让绝大多数近机类专业学生产生望而却步之情。课程内容不仅包含常用平面机构的理论知识，还包括通用零件的设计校核等，课程中需讲解的16章节内容既无重点又都是重点，因为设计中任何细小的疏漏都会导致设计的失败甚至出现严重的安全问题。该课程与诸多先修课程关系紧密，例如平面机构的运动分析与理论力学关系紧密，各种通用零件的静强度校核与材料力学关系紧密，要求学生应具备较扎实的基础知识;设计中涉及的公式图表多，且设计问题无统一答案，更注重发展求异思维，关注设计结果的更优性，对任课教师水平产生较高的要求。

《机械原理及零件》课程目标的确立，首先应明确课程建设首要解决“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”这一根本问题。在课堂教学中首先要融入思政教学元素，培育学生明了做人做事的道理，理解、践行社会主义核心价值观要求，树立实现民族复兴的观念和责任，树立未来职业荣誉感与使命感，通过课程中的思政教育，实现正确引领、积极求学态度的养成;通过掌握常用机构的结构、特点等基本知识，掌握通用零件的工作原理、结构特点、应用和维护的基础知识，学会通用零件的选用和设计计算的一般方法和步骤，树立正确的设计思想、初步具有查阅使用标准、规范、手册、图册等有关资料的能力，具有选用和分析简单机械传动装置的能力，夯实学生的专业知识与技能。

二、课程思政建设

在传统教学中专业教育和思政教育之间壁垒明显，以往专业教师在授课过程中只注重专业相关知识或技能的传授，认为思政教育是学工教师的工作，专业课中加入思政教育是“不务正业”，所以授课中基本不涉及思想政治教育，无法将立德树人贯彻到教学全过程中，在学生出现畏难、厌学等消极情绪思想时，专业教师缺乏思政教育手段，干预不足。针对以前专业课中思政教育的不足，在此次课程建设中着重强化课程的思政建设。

（一）加强教师思政素质

课程的授课者是教师，教师除了应该具有扎实的专业知识以外，还必须具备过硬的思想政治素质，更重要的是能在授课中将专业知识与思政教育有机地融在一起，潜移默化中对学生的思想政治进行教育，如果教师本身思想政治素质不过硬，则在课程思政教学过程中，无法将思政要素融合在专业知识中，甚至会出现“低级红”和“高级黑”现象[1]。

课题组教师通过组织学习党史教育，参加区党校、党史研究室、史志专家开展的“红色讲堂”荐读红色经典系列活动，理解伟大建党精神，认识党史重要人物和历史事件，深刻认识到中国共产党在新民主主义革命时期完成救国大业，在社会主义革命和建设时期完成兴国大业，在改革开放和社会主义现代化建设新时期实现富国大业，在中国特色社会主义新时代推进强国大业，通过“红色教育之旅”，学习参观党的会址、伟人故居、烈士遗址等多处红色基地，促进教师胸怀“两个大局”，增强教师对党的创新理论的“四个认同”，传承红色基因，厚植爱国情怀，坚定爱党爱国之心、强化报国之志，筑牢理想信念之基，培养奉献精神和大局意识，提高教师自身的思想政治素养。

（二）丰富思政教学经验及思政教学元素

采用多种渠道多种形式丰富专业教师的思政授课经验。机械原理及零件专业教师通过每年参加“全国高等院校课程思政建设专题培训会”，通过观摩外校及本校专业教师、学工教师的示范课程教学，通过组织系室内部教学交流赛等形式，全方位、多渠道借鉴各种资源，积极向同行学习，完善思政教学案例，丰富专业教师思政教学经验。在院系领导和专业思政教师的大力支持，任课教师在教学、实践中积极发掘思政要素，不断完善教学大纲和讲义内容，丰富《机械原理及零件》课程的思政教学元素如下。

绪论

通过介绍东汉时期我国劳动人民发明制造的“水排”、“地震仪”等当时先进的机械装置，结合当时并没有现代理工科学的出现，说明技术在推动社会生产力等各方面进步上是具有其独立的、不被科學左右的贡献的，今天中国的高铁制造、5G网络等很多技术在世界上处于领先地位，也很好的佐证这一观点，鼓励作为未来工程师的同学们在技术创新上刻苦钻研，为中华民族的复兴贡献自己的澎湃之力，同时也可以从技术具有一定独立性这一方面树立我们的文化自信。

第一章平面机构的自由度和速度分析

讲解运动链和机构的概念时，介绍工博会、进博会等各种大型展会，鼓励学生利用上海地理位置的优势，通过参观各种博览会开阔视野，丰富知识经验;通过播放高度自动化的汽车生产线上的各种机器人手臂和上海交大高峰团队的并联机器人视频，以及“蛟龙号”上的舱外机械手，在讲解知识的同时，也让同学们感受到我国科技工作者取得的成就。

第二章平面连杆机构

介绍国外某知名企业因连杆工艺质量问题造成的大批量召回事件，教育学生加强专业知识学习，培养严谨认真的工作态度，深刻理解各行业职业精神，自觉遵守各行业职业规范。

第三章凸轮机构

介绍凸轮机构与连杆机构组合，可以实现所有需要的平面运动，通过三维建模软件及虚拟样机直观展示凸轮-连杆组合工作曲线，鼓励学生积极掌握先进技术，自学各种先进软件，把握本专业前沿知识，培养不断创新、勇于探索的精神。

第四章齿轮机构

介绍三峡大坝的升船机利用齿轮齿条机构进行垂直升降，其中每根齿条有120米长，尽管分成26截采用拼接的方式完成，其制造难度世界范围内史无前例的，最终我国的中国第二重型机械集团有限公司的技术人员在欧洲老牌制造业强国失败的情况下，完美地完成国家任务，激发学生的民族自豪感，树立机械强国的远大目标。

第五章轮系

介绍位于上海威海路和延安中路路口的“迎世博倒计时钟”，这座倒计时钟高5米、宽2.5米，由一组直径0.8至2.4米的齿轮组成，是为2010年上海举办的世界博览会而建造的，在中国共产党的领导下，中国承办了一系列的重大国际活动，从百年奥运梦到世博会、进博会，展现了中国开放的姿态、大国的风采，坚定学生的“四个自信”，培育学生的中國梦。

第七、八章机械运转速度波动的调节和回转件平衡

通过介绍我国第三代新型主战坦克行动系统的设计，完成坦克12个轮子动载荷匹配问题，及通过介绍中国科研工作者寻找地球、月球以及鹊桥飞行器三者之间引力动平衡点，实现了长久以来人类在月球背面建立中继通信的梦想等事迹，激发同学对学过知识的重温热情，巩固已学知识。

第九章机械零件设计概论

介绍1998年德国城际特快列车出轨事件，因为管理人员无视外界对双层车轮使用的危险提醒，以及维修工人仅采用手电筒照射目视检查车轮，最终酿成火车脱轨事件，教育学生加强专业知识学习，培养严谨认真的工作态度。

第十章连接

介绍某公司钢水包倾覆导致的特别重大事故，其事故起因竟然只是压板螺栓松动，教育学生严格遵循设计原则，树立规范意识和安全意识。

第十一章齿轮传动

介绍“祝融号”月球车的主动悬架设计及传动系统，工程师利用差动轮系实现“祝融号”的蠕动脱困策略[2]，在脱困能力上远远强于美国的“勇气号”，这也是一次技术的创新应用，对树立我们的文化自信起到支撑激励的作用，激发同学民族科技自豪感、振兴民族的使命感。

第十二章蜗杆传动

介绍其应用的各种场合，如电动伸缩门的蜗杆传动、分度头中的蜗杆传动、射电望远镜的调整机构（如上海交通大学申请的专利“大型射电望远镜主反射面主动调整用电动执行机构”中，就是利用蜗轮蜗杆传动达到调整位姿的目的，引出我国自主研发设计制造的全球最大射电望远镜“FAST”，通过对比“FAST”与美国阿雷西博射电望远镜，展现我国“FAST”射电望远镜的先进性，同时介绍南仁东先生耗费二十二年心血建造中国天眼的事迹，激发同学民族自豪感、民族振兴使命感及为国奉献的精神。

第十三章带传动和链传动

介绍同步带在自动化设备中的广泛应用，同时对比分析带传动的传统设计和计算机辅助设计，鼓励学生不拘泥于课本知识，不局限于传统经验，提高工程应用能力和创新创造能力，同时通过《开讲啦》节目中的优秀人才的事迹，进行创新教育，鼓励学生发挥自身潜能和才华，积极参加各种产业博览会，开阔视野丰富经验。

第十四章轴

介绍大连华锐重工集团股份有限公司的赵钰民的先进事迹，赵钰民在曲轴加工中提出了重量较大曲轴整体加工时通过上浮中间部分中心支架，以抵消自重带来下挠影响的建议，并在中国首支单重最重和世界最长冲程曲轴7G80ME-C的整体加工中得以应用，公司将其命名为“赵钰民支撑带加工法”，教育同学普通人在普通岗位上也可以做出卓越的贡献和巨大的成就，对学习的后进生起到激励鼓励的作用。

第十五、十六章滑动轴承、滚动轴承

着重介绍洛阳轴承研究所的发展历史及在我国高铁、航空航天等高精尖装备研发中作出的重要贡献，鼓励学生在艰苦奋斗中锤炼意志品质，切实认识到科技兴国的重要性，将个人理想与中华民族伟大复兴的社会理想相结合。

只有教师的思政觉悟提高了，教学的思政元素丰富了，才能为国培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。

三、专业知识教学建设

在以学生为中心的教学要求下，根据毕业要求对课程教学方法、教学考核方式等进行改革，同时对专业知识的教学资源进行整合建设，皆在突出学生的主体地位，通过激发学生自主性教会学生获取知识的能力，使学生成为解决问题的方案参与者与贡献者。

（一）考核方式改革

我们对课程的评价体系做出改变，由以往单一的期末成绩考核变为全过程多元式考核，改革后考核内容见表1。

考核细则如下：出勤，缺勤一次扣一分;缺勤3次及以上得零分;有校医院或三级医院开具的病假单，有辅导员开具的事假单不计入缺勤。完成预习并制作讲解课件，完成率不足80%得零分;完成率80%-95%得5分;完成率96%-99%得8分;完成率100%得10分。作业及实验报告，优良率80%以上得10分，70%-79%得8分;60%-69%得6分;50%-59%得5分;49%及以下得3分;缺一次作业扣一分，缺3次及以上得零分;实验报告缺1次及以上得零分。翻转课堂，结合自己做的PPT对某部分预习内容进行讲解，每位同学仅一次机会，授课教师随机抽选讲解同学，并根据讲解情况予以评分（总分10分），缺勤者（病假、事假者不计）得零分;教师布置拓展思考题，同学以论文等书面形式提交，授课教师予以评分（总分10分）后，请同学利用翻转课堂为大家讲解。

通过考核方式的改变，刺激学生在整个课程学习过程中高度投入，增加学生自主学习的时间和经验，培养学生自主获取知识、独立解决问题的能力。

（二）教学资源整合建设

随着移动互联网技术的飞速发展，基于慕课、专属在线课程 （SPOC）或其他在线课程的线上线下混合教学受到大家的关注，并得到了广泛的应用[3]，线上丰富的学习资源具有可以开阔学生视野，提高学生学习兴趣，学生可以根据自身情况自主地安排自己的学习计划等优点;线下教学利于师生交流互动，利于教师掌握学生学习情况，利于较难知识点的理解等优点[5]。基于以上优点及我校打造的5G高校校园网络全覆盖，《机械原理及零件》课程采用线上线下混合式教学模式。

通过整合线上各种优质的教学资源，例如北京航空航天大学郭卫东团队的MOOC课程《机械原理》，西北工业大学机械设计教研室的MOOC课程《机械设计》等，结合我们自己录制的授课视频，通过学习通、慕课网等线上平台对基本概念和基础知识（例如构件与零件的联系与区别，运动副的定义，各种零件的失效形式等）做到同学在课前有预习，并提供学生课件模板，让同学预习后做相应的讲解课件，并在规定时间节点前发到教师指定的云盘，为翻转课堂做好准备。线下授课中教师对基础知识进行查漏补缺，采用结合问题启发学生思考解决问题等方式互动授课，在利用多媒体课件演示各种课程动画，帮助同学认知理解机械结构运动的同时增加板书内容，放慢速度让同学有时间记笔记，有时间回味知识点，有时间对理论知识的推导进行演算，力求做到学生专业基础知识扎实的同时，在课中养成勤于思考的习惯，培养善于解决基本机械设计问题的能力。课后安排任课教师轮流坐班答疑，基本做到工作日早九点至晚八点答疑时间全覆盖，同时通过QQ、微信等即时通信软件，对因不便线下答疑的同学开展线上答疑，结合课本习题，广泛查阅资料，挑选典型例题进行讲解视频录制，通过线上平台发布，方便有深入学习需要的同学自学。

四、结束语

为了适应新时期的人才培养需求，课程建设必须从“新工科”、“金课”的建设理念出发，在高度重视课程思政建设的同时，不断完善课程内容，不断改进教学方法，通过把课程教学目标、教学内容方法和教师团队建设有机地结合起来，不断激发课程改革的活力，以此推动《机械原理及零件》课程建设。

作者单位：滕兵    張超    韩丽华    王晓玮

上海工程技术大学

参  考  文  献

[1]吴宝海等.高校新工科课程思政建设的探索与实践[J].学校党建与思想教育，2020（11）：61-72

[2] 袁宝峰等.火星车主动悬架设计及蠕动脱困策略[J].吉林大学学报（工学版），2021，51（1）：154-162

[3] 李礼.基于MOOC平台课程的线上线下混合式教学模式研究[J].中国多媒体与网络教学学报，2020，09：4-6.

[4] 贺孝梅等.线上线下混合式一流课程建设探析-以设计材料与工艺课程为例[J].中国现代教育装备，2020，343：63-65.

[5] 王燕燕等.省一流专业背景下《发酵工艺原理》以学生为中心的线上线下混合式教学改革与实践[J].食品与发酵工业，2021，9：1-7

[6] 吕纯洁，王荣先.高校课程思政建设的探讨与实践[J].洛阳理工学院学报，2021年第36卷[2]，93-96

[7] 高德毅，宗爱东.从思政课程到课程思政：从战略高度构建高校思想政治教育课程体系[J].中国高等教育2017（1）：43-46.

[8] 刘洪丽等.基于工程教育认证理念的工科专业“课程思政”教学体系建设方法探究[J].高教学刊，2020，43（3）：88.

[9] 翟秀云等.非机类机械设计基础教学体系的研究[J].高教学刊，2020（36）： 72-76.