应用型本科院校《机械设计》课程思政教育教学改革探索*

马新波 解芳 杨样 冯庆东 桂玉涛

（南阳理工学院智能制造学院）

一、引言

《机械设计》课程是机械设计制造及其自动化专业的专业平台必修课，也是工程教育认证要求的核心课程。本课程的教学与教研始终贯彻德育与知识并行的理念，坚持立德树人，立足课程思政建设[1]。该课程可通过课堂教学、实验教学和线上学习等环节，学习机械设计概论、传动装置的总体设计、带传动设计、链传动设计、齿轮传动设计、轴及轴系零部件设计、螺纹连接与螺旋传动等内容，掌握通用机械零部件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有分析、设计机械传动装置和简单机械的能力[2,3]。在课程思政建设过程中，以应用型本科高校为例，《机械设计》的育人目标定位如下，能够正确认识机械发展史和“新工科”对国际产业格局的重塑，理解“中国制造2025”的内涵，具有高度的专业认同感、科技报国的家国情怀和使命担当，具有科学严谨、一丝不苟的工作作风，具有求新求变的创新意识、团队协作精神和环保意识，具有辩证法看待问题的唯物主义价值观，具有诚实守信、精益求精的工匠精神[4]。此外，在工程专业认证的导向下，可通过完善深化育人目标的教学大纲、全方位挖掘课程思政元素、全面规划教案讲稿设计、创新课堂教学模式，以构建教学理念、教学内容、思政元素、融入方法、评价机制五位一体的课程思政框架。

二、课程思政融入点

《机械设计》课程思政教育的主要融入点有以下五个。

（一）高度的专业认同感、科技报国的家国情怀和使命担当

在绪论部分，通过利用多媒体结合视频资料《全球科技通史》《伟大的中国工业革命》在经济建设中的作用，并结合学习，通过线上讨论来增加学生认识的提升，从而帮助学生正确认识机械发展史和“新工科”对国际产业格局的重塑，树立爱国情怀和为国家砥砺奋进的志向，激发为国家而奋斗的壮志豪情；通过理解“中国制造2025”的内涵，呈现本课程的重要地位和行业发展现状，激发学生的专业认同感，提高学习兴趣。在机械零件强度部分，由实践教学过程中疲劳曲线的绘制引出通用软件MatLab的使用，与学生分享MatLab被禁事件对我国创新发展的巨大影响，引导学生思考自主研发能力在国家独立自主过程中的重要地位，从而激发学生的爱国情和强国心，培养学生高度的社会责任感。

（二）科学严谨、一丝不苟的工作作风

在螺纹联接和螺旋传动部分，通过讲解螺纹连接的强度计算引入螺纹连接的失效，强调螺栓虽小，但强度不够会导致严重的事故，之后引入工程案例，比如某商场上行扶梯突然发生倒转而导致人员伤亡，该事故的成因是由于两个固定螺栓的脱落和断裂引起驱动主机偏移和链条脱落，以此引起学生重视，并通过工程案例引导学生深思机械设计人员必须具备高度的责任心和严肃认真的工作态度，对其所承担的设计工作一定要做到原理正确、方案可行，产品制造、安装、使用和维护的方便、可靠[5]。

（三）求新求变的创新意识、团队协作精神和环保意识

在滚动轴承部分，通过讲解滚动轴承的寿命计算引出洛轴自主研发高铁轴承。近些年，我国的高铁产业飞速发展。老百姓也切实地享受到了高铁给生活、工作带来的便利，虽然我国高铁零部件国产化率已经超过97%，但高铁轴承依然全部依赖从瑞典、德国、日本等国家进口。而洛轴研发出的具有自主知识产权的高铁轴承，有效地打破了国外技术的垄断，解决我国高铁技术的“卡脖子”问题之一。洛轴的成功离不开在时代发展潮流中始终秉承求新求变的创新精神。在联轴器和离合器、轴毂连接部分，通过讲解轴与联轴器的配合、轴与键的配合，强调在工作过程中相互配合的重要作用，引发学生思考如何培养团队协作能力和团队合作精神。在轴部分，通过在实践教学中安排学生共同设计一根减速器的轴结构，并进行PPT展示与汇报。分组完成任务培养了学生的团队协作能力，让学生意识到团队精神的重要性。同时通过轴的设计，可以贯穿绿色设计的理念，培养学生的环保意识。

（四）辩证法看待问题的唯物主义价值观

在带传动部分，通过讲解带窗洞的工作情况分析，引出打滑现象在工程案例中的应用。比如一般情况下，变速箱在工作过程中应尽量避免打滑现象，因为打滑会造成皮带磨损加剧并使从动轮转速降低甚至工作失效，然而在过载运行时打滑现象又可以实现过载保护，通过使低速端停止工作来保护相应的传动件及设备。由此可见，打滑现象并不完全都是起负面作用的，我们可以将打滑现象有效应用在工程实践中。通过此案例，可以引导学生坚持唯物辩证法的观点看问题。在链传动部分，讲授链传动的传动比计算时，向学生介绍链传动运转时不能保持恒定的瞬时传动比和瞬时链速，只有当链传动的中心距恰为节距的整数倍时，传动比才能恒定不变。由此引导学生思考可证伪和可迭代为核心的科学精神内涵。

（五）诚实守信、精益求精的工匠精神

在机械设计概论部分，通过讲解机械零件的失效形式和设计准则和机械设计中的标准化，向学生展示机械设计的严格规程和要求，并通过减速器设计的案例来向学生展示不同零部件的设计要求。在机械传动系统的总体设计部分，通过向学生展示不同设计方案呈现出完全不同的结果进而引导学生思考效率问题，并通过分析不同设计方案的优缺点，引导学生精益求精的工匠精神追求。在齿轮传动部分，引入齿轮专家的事迹，中国科学院院士王立鼎长期从事精密机械与微纳机械方面的研究，今年研制成功Ⅰ级精度基准标准齿轮，居世界领先地位，其科研成果已推广至若干单位。王立鼎院士的人生信条“天才出于勤奋，务实才能成功”，由此可见，科学探索一定要本着精益求精、持之以恒。同学们在进行设计工作时，也要秉承着诚实守信、精益求精的工匠精神[6]。

相关课程思政元素融入点如表1所示。

表1 相关课程思政元素融入点

三、教学样例设计与说明

以《轴》为例，进行了教学样例的设计与说明。《轴》是《机械设计》课程最后一部分的教学内容，旨在帮助学生根据前序章节中确定的传动方案，设计减速器的输入轴和输出轴。本章节的学习可为减速器的设计打下坚实的基础。结合应用型本科高校的办学特色、工程教育认证的背景和课程育人目标，确定本章节的课程思政目标为：具有团队协作精神和环保意识。

在知识目标方面，学生需掌握轴的功用、分类和选材，能够进行轴的结构设计计算。在能力目标方面，能够进行轴的设计，并具备在实际工程案例中设计轴系的能力。在育人目标方面，培养作为未来的工程技术人员，应具备团队协作精神和环保意识。

本部分的重难点为轴的结构设计。轴是组成机器的重要零件之一，用来支撑旋转零件，如前面章节所设计的带轮、链轮及齿轮等传动部件，都要安装在轴上，和轴一起传递动力和运动，同时轴上还要安装轴承，通过轴承支承在箱体上，和箱体相对转动。这就决定了轴的结构设计是相对复杂的过程。教师在讲授过程中，可改变以往直接理论讲解的授课方式，从已经确定的减速器传动方案出发，以减速器的输入轴和输出轴设计为例进行案例教学。

在知识回顾部分，强调课程前篇内容的重难点、对先修知识的复习和练习重要性，并引入思政元素，温故而知新，可以为师矣。在课程导入部分，以减速器输入轴为例，讲解轴的组成，体现轴与轴系零部件之间的配合精度，引出轴的设计，通过观察轴和轴系零部件之间的配合，让学生体会团结协作精神内涵。在这的教学部分，以工程中常见的轴类型为例，讲解轴的功用、分类，并练习判断轴的类型，轴的选材需满足强度、刚度、耐磨性等方面要求的基础上，兼顾经济性和绿色设计原则，接下来确定轴的设计目标和设计原则，并通过案例对比不同装配方案的合理性。此处可引入思政元素：1）轴的设计必须遵循严格的设计步骤和设计原则，引导学生思考一丝不苟的科学精神，2）轴的设计原则中强调轴与轴系零部件的精密配合，再次强调团结合作的团队精神的重要性，3）同一轴系不同装配方案的对比分析体现了设计过程中精益求精的工匠精神。在课程小结部分，总结轴的设计步骤，从工程实际出发，再次强调轴设计过程中的环保问题和与零部件之间的配合问题，坚定团队协作精神和环保意识的重要意义，并引导学生思考环境保护在轴系设计过程中的具体体现，增强学生的环保意识。

四、教学方法与手段

《机械设计》课程的思政教育紧扣立德树人、目标导向，结合现代教育技术开展课堂教学。具体体现在以下三方面：

（1）课堂教学采用讲授法，启发教学法、案例教学法，结合多媒体和视频的形式来进行思政点融入，激发学生的安国情怀、民族自豪感、使命担当精神等，在传授专业知识技能的同时，实现课程育人目标。例如，在本门课程开课第一课时，可以使用电影“流浪地球”的素材，从电影拍摄过程中道具全部自己设计制作，以及概念设计的重力发动机也需要有严格的力学知识支撑的角度呈现电影片段，在提高学生对课程兴趣的同时，树立课程目标，也为我国科幻电影的成就感到自豪。之后引入机械设计在经济建设中的作用以及专业课程体系中的位置。（2）实验教学环节和课程设计教学环节中采用实践教学法融入课程思政元素。比如通过实验安全与规范、实验环境保护延伸出责任与担当意识，通过课程设计环节中合理运用标准、规范、手册和相关技术资料等设计手段，培养学生实事求是、严守标准的科学素养。（3）通过线上线下课程混合式课程开拓思政教育阵地，实现课程思政的全方位覆盖。本门课程已经建立学习通线上课程，在线上课程中设置了课程思政讨论模块，并引导学生进行思考，通过线上线下课程将课程思政元素贯穿在教学全过程中。（4）基于OBE理念，将课程育人目标的考核及达成度评价纳入课程目标考核中，具体的考核元素见表2。

表2 育人目标考核元素

课程育人目标的达成度评价采用间接法，以课程调查问卷（学生自评）的形式进行。

五、课程思政建设举措

《机械设计》课程思政框架建设的举措如下：

（一）完善深化育人目标的教学大纲

将课程育人目标放在课程目标前面，强调课程思政的重要地位；在工程教育认证的基础上，将育人目标的考核方式和达成度评价机制加入课程目标考核中，并体现德育优先的理念。

（二）全方位挖掘课程思政元素

在建设中，不仅发动本教研室老师的力量，群策群力，还要和学生工作队伍联合起来，拓展思政元素，进一步探索在《机械设计》课程中融入思政元素,把做人做事的基本道理，把社会主义核心价值观的要求，把实现民族复兴的理想和责任融入课程教学之中，使本门课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。

（三）全面规划教案讲稿设计

在教案讲稿中结合课程案例规划好每一课时的思政内容，保证课程思政全方位融入课程内容中；将课程思政元素与专业内容深度融合，既有章节的思政元素提炼，又有实时的思政元素与专业内容的深度融合；在教案讲稿的规划和设计过程中，注意理论与实践结合、历史与未来结合、有趣与枯燥结合、共性与个性结合、正面与反面结合的课程思政融入方法。

（四）创新课堂教学模式，润物无声地融入课程思政元素

坚持问题导向和目标导向相结合，注重推动思政课建设内涵式发展，全面提升学生思想政治理论素养，实现知、情、意、行的统一，需要探求提高教学效果的手段和方法。在教学具体实施中，做到以学生为中心，发挥学生的主观能动性，引导学生主动积极地去挖掘中华民族优秀传统，而使思政教育润物细无声，同时在线上线下混合式教学中全面贯彻课程思政理念，实现课程思政的全方位精准滴灌。