新工科背景下中国古代机械文明融入机械原理课程专业教学与思政教育方法探讨*

安达 王春华 王志坚 于苏洋 丁建

沈阳航空航天大学机电工程学院 沈阳 110135

0 引言

近年来，教育部大力发展新工科建设，积极探索适用于中华民族的新工科教育模式与方法。新工科教育理念涵盖以学生中心，树立创新型、综合化教育理念，注重学生文化熏陶、工文渗透，思政建设，形成中国特色教育体系，培养以造福人类和可持续发展为理念的现代工程师。新工科的教育理念有很多起源或者关联我国优秀的文化传统与文明智慧，给新工科建设提供丰富的滋养与促进[1]。

新工科背景下，机械原理作为机械学科最重要的专业基础课，主要研究机械的一般共性问题，在培养学生的机械综合设计能力和创新能力所需的知识结构中占有十分重要的地位，不仅为学生学习相关技术基础课程和专业课程起承前启后的作用，而且为学生今后从事机械设计、研究和开发创新奠定必要的基础。目前课程中对相关中国古代机械智慧文明的讲解、探究与挖掘相对较少[1-2]。为此，本文基于新工科的教育理念与中国古代机械丰富的智慧文化，探索将中国古代机械文明智慧有机融入现代机械原理课程的专业教学与思政教育方法，深入归纳整理、挖掘分析古代机械文明中适用的专业理论与宝贵的观念、精神、情怀，探索将其有机融入机械原理课程的实现方法途径及其教学效果评价方法。

1 中国古代机械文明融入机械原理课程专业教学与思政教育总体方法

首先梳理挖掘、分析塑造中国古代机械文明蕴含的适用于机械原理课程的专业知识和思政元素，以此为基础，进一步探究其有机融合与促进机械原理课程专业教学与思政教育的方法途径，同时构建有效的教学效果评价反馈方法。将中国古代机械文明融入机械原理课程专业教学与思政教育总体方法，如图1 所示。

图1 古代机械文明融入机械原理课程专业教学与思政教育总体方法

2 中国古代机械文明蕴含机械原理课程专业知识分析归纳

首先对丰富的中国古代机械理论知识进行梳理，以机械原理课程的结构学、运动学、机构学（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和轮系机构）和综合设计四大知识体为主干脉络，通过归类整理，形成历史脉络清晰、来源考证可靠、结构特点鲜明突出、对应关联性强的适用于机械原理课程专业教学的古代机械案例库。深入分析古代机械案例知识要点，类比拓展机械原理课程知识要点，例如在《天工开物》中所记录的制糖机械，就是利用机械原理课程中的齿轮机构、斜齿轮机构传动，来实现轧蔗取浆的。通过齿轮机构的运用，不仅实现了传动，还大大提高了传动的平稳性，更值得大书特书的是，当时对于齿轮的设计已经具有了现在课程中齿轮模数的初步概念与思想[3]；同样的，根据《天工开物》等书记载，有一种称作“砻”的机械，描述为“凡既砻，则风扇以去糠秕”，是一种去掉稻壳的工具，根据它的结构可以看出已经是一种现代机械原理课程中所讲授的曲柄连杆机构。类似的蕴含机械原理课程知识的古代机械案例有很多，在此不一一列举。

3 中国古代机械文明蕴含机械原理课程思政元素挖掘塑造

通过对中国古代机械发展历史与精神文化的系统分析，把握古代机械思想的由来和发展演变，进而深入挖掘其中蕴含的适用于机械原理课程的思政元素，如农耕机械的不断改进发展实际上蕴含了古人循序渐进的思想、勤劳创新的精神；我国古代机械发明具备当时世界领先水平，如四大发明、水运仪象台、木牛流马等等，其中指南车是具有自动调节转向的反馈机构，《西京杂记》记载了西汉时期的指南车：“车虽回运而手常指南”。利用车上的木人指示方向，不论车子转向何方，木人的手始终指向出发前设置的南方，巧妙地运用了齿轮机构，英国学者李约瑟称其为“所有的控制论机器的祖先”[4]，其中无不蕴含着中华民族自信心和家国自豪感。

4 中国古代机械专业知识、思政元素融入机械原理课程教学方法探究

为将中国古代机械专业知识、思政元素有机地融入机械原理课程专业教学与思政教育当中，采用背景引入、迁移拓展、案例融合、故事启迪、情感共鸣等一系列多元化教学教育方法，具体如讲解齿轮章节时可以以汉文帝霸陵出土的神秘青铜齿轮为背景导入，既引起学生的兴趣，又带来了直观的认识。在讲解齿轮的模数时可以迁移拓展到《考工记》所记录的在春秋战国时期，古人利用模数进行设计的思想及其运用已经十分明确而完备。当讲解到机构运动学时，可以穿插简短的指南车小故事给学生带来启迪和情感的共鸣，树立民族自信心和家国自豪感，努力学习科技报国，以赶超西方机械强国。通过一系列方法进行有机融入，实现对机械原理课程专业教学与思政教育的促进与提高。

5 中国古代机械专业知识、思政元素融入机械原理课程教学效果评价方法构建

对中国古代机械融入机械原理专业、思政教学教育效果有效的评价方法是课程改革质量闭环反馈和持续改进的重要依据，项目总体以学生课程学习效果为目标，通过课堂互动交流，让学生积极讨论表达对古代机械融入教学内容观点、感想以及收获，同时课后布置学生准备古代机械与机械原理融合的开放兴趣话题，在后续课堂上由学生进行讲解探讨，考查学生融会贯通、举一反三的接受效果。另外通过在考试试卷中少量适当地加入开放讨论测试问题，检验专业教学和思政教育的学习效果，并作适当的达成度分析，最后以教学效果评价为依据，进行动态反馈调整。

6 结束语

构建将中国古代机械文明融入机械原理课程专业教学与思政教育有效的方法，在机械原理课程的专业教学上，将有助于加深学生对机器、机构的原理、结构、设计等方面的感性认知与深入理解，提高学生对知识迁移拓展、融会贯通能力，感受机械魅力、提升机械美感；在机械原理课程思政教育方面，将有助于学生陶冶情操、培养创新意识、增强民族自信与自豪感，激发其勤奋学习、科技报国远大志向与情怀。最终达到温故而知新、古为今用、传承创新的目的，为更好地服务国家新工科建设和社会需求，助力民族复兴贡献力量。