《机械专业综合实验》课程教学改革的探究

李 璟 阮红芳

西安工商学院，陕西 西安 710200

党的二十大报告指出，教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。在新形势下建设创新型国家，知识技术经济制胜的法宝是人才。高等教育对于培养社会发展所需要的人才具有举足轻重的作用。对于应用型本科大学机械类专业而言，实践教学在人才培养中发挥着十分重要的作用［1］，因此，我们必须以培养高技能人才作为机械教育的发展目标，注重学生实际操作能力的培训［2］。

《机械专业综合实验》课程是机械设计制造及其自动化专业的基础必修课，需要《应用机械制造工程学》《塑料模具设计》《三维设计》等先修课程知识，具有很强的综合性、实践性。实践课程是检验理论知识的环节，考验学生对教学目标的掌握运用程度。学生在实践环节不断观察思考，动手调试，能提高发现问题、解决问题以及不断创新的能力，激发他们的学习兴趣。近年来，各个高等工科类院校都建立了自己的课程教学体系，为培养学生创新能力，以原有实践教学为基础，发展了独立于课程教学之外的创新实验体系［3］。

一、《机械专业综合实验》课程的教学现状和存在问题

（一）《机械专业综合实验》课程的教学现状

结合西安工商学院的教学实际情况和学生专业课程内容概况，现《机械专业综合实验》课程是运用CAD/CAM 系统进行手机外壳模具的设计建模和加工，主要内容包括三大模块：手机外壳设计建模、手机外壳模具建模和手机外壳模具数控加工。实验反映了《机械设计》《机械制造》《数控编程》等课程教学内容，三个模块相互调用但又相对独立，形成了模块化的体系结构，培养了学生运用计算机辅助设计和加工技术完成产品设计和加工的能力。

手机外壳设计建模和手机外壳模具建模是《机械专业综合实验》课程的基础环节。手机外壳模具建模是在外壳建模完成的基础上进行的，学生通过这两个模块运用Pro/Engineer 软件完成手机外壳及其模具的三维建模。

手机外壳模具数控加工模块是基于所建立的手机外壳及其模具模型，运用Mastercam 软件完成外壳及其模具的数控编程和仿真加工过程。

（二）存在问题

1.实验项目单一

实验对象是针对手机外壳进行建模和加工，课程内容单一，实验指导书任务明确，步骤详细。实验项目多为验证性内容，只服务于理论课程的知识点，设计性和综合性内容较少，学生缺少自主探究式学习条件，实验的主动性不高。部分学生最终只会进行手机外壳的模具设计，无法有效完成其他产品及其模具的设计，更别说学生创新能力及思维拓展方面的提高。

2.教学模式陈旧

目前的教学模式是教师讲授实验内容，为学生演示操作过程，学生按部就班完成实验。教师作为主体，持续的灌输，学生处于被动状态，在老师的牵制下思维受到了约束。在实验过程中，学生不善于主动思考，课堂教学效果较差。这种模式的教学虽然巩固了理论知识，但学生只会机械完成任务，降低了学生的积极性，对其实践力和创新力没有任何提高，脱离社会需求，也没有完成学院重在培养实践型人才的目标。

3.教学进程缓慢

近两学期授课形式在线下课堂教学和线上网络教学之间切换。线上网络教学对教师有较大的考验，虽然打破了空间的局限，但学生比较分散，对于自觉性自控能力不好的学生，学习效果不好。教师对学生的实际学习情况不容易监管。学生在实验过程中缺少老师的现场指导，教师无法及时掌握学生遇到的困难，实时互动效果不好。另外，线上平台用户数量多，在授课高峰时段，网络拥挤，会出现掉线卡顿等问题，教师需要重复讲授，影响课程进度。

4.考核方式不合理

实验成绩以课堂出勤情况和实验报告综合评定，实验报告所占比重较高，学生认为有实验报告就能合格，部分学生对待实验态度不认真，认为理论部分已经学习，实验课无关紧要。学生的实验报告里都展示的是千篇一律的实验步骤实验结果。结果无法呈现学生的真实学习情况，教师对学生的知识掌握程度不能准确判断。这种考核方式比较单一，教师对学生的学习过程无法了解，实验成绩不能真实有效地反映出学生们的完整学习状况，以及分析解决问题和创新能力。

近几年，高校毕业生数量逐年剧增，作为普通院校的毕业生，进入社会面临的是与同类院校甚至一流高校毕业生竞争的状况。如果不具备熟练的实践技术功底，就无法抢占竞争先机。西安工商学院以应用技术型作为办学定位，对实践课程的教学相当重视。鉴于以上分析和研究，有必要对现有的《机械专业综合实验》课程教学进行改革，转变教学模式，注重教学过程的开放性，培养学生的创新力，采用就业导向式教学，建立学生能力与就业市场的链接，为社会培养高技能人才。

二、《机械专业综合实验》课程的教学改革

（一）重塑实验教学体系

为了加强学生实践能力和创新能力，达到应用型人才培养目标，完善的实验教学体系至关重要。为此，结合学生的实际特点，重塑了“基础—强化—创新”多层次的教学体系，详见表1。第一阶段是验证性实验，学生通过手机外壳模具设计和加工实验验证所学的理论知识，培养学生使用三维CAD/CAM 技术进行模具设计的基本步骤和方法；第二阶段是设计型实验，当学生掌握一定基础后，进行自主设计，完成满足要求的产品及其模具加工，使学生能够学以致用；第三阶段是开放型实验，依托相关学科竞赛，使学生走出课堂，着手实际项目。通过竞赛与教学相互结合的方式助力创新人才培养。三个阶段由浅入深，循序渐进。

开展从设计型到综合型实验是如今实验教学的趋势，《机械专业综合实验》课程内容必须与时俱进。不调整实验课时的条件下，缩减验证型实验学时，增大设计型、开放型实验。

（二）改进实验教学模式

改变传统的教师讲授学生接受的教学模式，构建教师指导下的以学生为中心，强调预期产出的教学方式。采用基础型+综合型的方法，针对不同学习水平的学生，因材施教。本实验需要用到Pro/Engineer和Mastercam操作软件，在本科四年级第一学期。由于有一部分专升本的学生没有相关CAD/CAM 软件的学习基础，所以根据学生的综合水平，将学生分两组。一组是没有学过这两个软件的学生，另一组是学过此软件的学生。

对于软件零基础的学生，进行阶段性训练。第一环节是基础训练。教师详细讲解软件原理、界面使用以及注意要求，制定简单的模型，力求为学生建立牢固的操作基础，学生通过练习从简单到复杂的造型建模，层层递进，激发其课程兴趣。第二环节是验证性实验，学生配合教材中的手机外壳模具案例模型，进行模具设计和加工的操作训练。然后，学生选做具有一定代表性的示例产品进行建模加工。

对于有一定软件基础的学生，进行强化训练。教师讲述一般产品设计及模具制作的流程，学生完成教材上的手机外壳模具案例模型，对软件操作进行简单复习以及了解一般产品建模及加工过程。然后，教师给学生提出实验要求，学生可结合自身的基础能力，选做教材上的模型，进行建模加工。同时，鼓励学生发散思维设计，不要只局限于教材上的模型，可自行设计模具模型。另外，结合往年机械创新大赛、应用型人才技能大赛学科竞赛，助力学生熟悉现代机械产品设计开发的真实流程，开拓学生视野，培养学生进行现代机器的创新设计，激发学生活力，提高其创新思维能力和专业认同感。

可以看出，上述针对不同基础的学生其训练宗旨都是变学生被动为主动实验。教师以问题导向式启发学生，形成问题意识，激发学生积极动脑思考，逐步培养他们的创新思维能力。同时，在实验内容选择及操作过程环节，都坚持以学生为主。学生从以往的一成不变遵循教师规定的内容和方法，转变为自主性的创新设计实验，通过设计，组织到调试，熟悉产品从设计建模到数控仿真的整个过程，强化相关理论课程知识。比如，学生在模具建模设计过程中，分型面的建立是其重要步骤。对于不同的设计产品模型，应定义不同的分型面，如何选定产品的分型面，学生需要自主思考。分型面的建立方法也大不相同，如果学生只按照教材的方法操作，有可能不能建立正确的分型面。只有认真研究，结合理论课程的相关概念，才能解决，从而完成模具建模设计，这样才做到了理论与实际的结合。

（三）创新教学方法

将线下教学与线上教学相结合，进行混合式教学。教师整合学习资源，课前将实验课件、学习视频、CAD 和CAM 软件等通过“蓝墨云班课+ 雨课堂”等多个线上教学平台发布。辅助学生领会实验目的，了解实验内容，引导学生提前预习。将教师提问变为学生提问以驱动学生学习动力，检查学生预习情况。具体实验内容及原理讲授则根据实际情况利用线上或线下方式进行。线上教学增加与学生实时视频或语音互动讨论环节，解答学生问题、查看共享学生建模进程、邀请学生分享实验心得等。课后学生将零件文件、模具文件等实验结果上传到蓝墨云班课平台，教师检查验收。有效利用多种教学方法，多方位充分发挥教师引导、教学及管理的作用。

（四）优化实验考核方式

变以往实验成绩为实验报告和平时成绩的汇总，为质量环节的全程跟踪［4］，优化实验考核方式。采用过程考核+结果考核相结合的方式。过程考核包括课前预习、课堂表现、建模能力三部分，占实验成绩的60%；结果考核主要是实验报告和实验结果两部分，占实验成绩的40%。通过对学生实验阶段的全程跟踪，推动学生充分发挥优势，保障教师全面深入了解学生学习质量，发现教学问题。

三、实验教学改革的效果

本学期对2019 级学生进行《机械专业综合实验》课程教学试点改革，经过统计课堂表现、师生互动、任务完成等情况，观察发现教学效果及学生积极性方面都有明显提高，详见表2。

表2 实验教学改革前后教学效果情况统计

更重要的是，学生通过实验能够运用软件自主设计产品模型，积极参加大赛，从组建参赛队伍、规划产品方向，到优化设计方案，学生相互协作，创新思维，对产品造型设计过程更加清晰明确，真正把理论知识应用到实际项目中。在第八届全国应用型人才综合技能大赛荣获二等奖，第十五届大学生先进成图技术和产品信息建模创新大赛荣获三等奖。而且，教师的科研及教学能力也有所提高。

四、结语

《机械专业综合实验》课程连贯理论知识丰富、综合实践性强，在课程体系中占据关键地位。以深化工程教育改革为契机，为提高教学质量，以教学体系、教学模式、教学方法、考核方式四方面为重点进行改革。改革后实验教学是真正围绕学生，贯彻落实以人才培养为核心，以激发学生的学习兴趣为目的，锻炼了学生对理论知识的掌握应用和对产品设计的创新力，提高了学生的实践综合能力。同时学生在相关的学科竞赛上也取得了一定的成绩，切实达到了专业人才培养的目标。