新工科背景下機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)改革探討

陳曉昀

(梧州學(xué)院 機(jī)械與材料工程學(xué)院，廣西 梧州 543002)

21世紀(jì)以來(lái)，信息時(shí)代后的智能時(shí)代到來(lái)，伴隨著高新技術(shù)和人工智能的迅猛發(fā)展，新的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革浪潮洶涌而至。為了順應(yīng)第四次工業(yè)革命的潮流，主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，發(fā)揮高等教育支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、“中國(guó)制造2025”等國(guó)家戰(zhàn)略的作用，2017年以來(lái)，教育部發(fā)布了《關(guān)于開(kāi)展新工科研究與實(shí)踐的通知》《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》《關(guān)于公布首批“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》等指導(dǎo)思想及行動(dòng)方案，并積極探索包括大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、機(jī)器人、區(qū)塊鏈、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、智能制造、智能科學(xué)與技術(shù)等高新科技為標(biāo)桿的新興產(chǎn)業(yè)，以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新工科教育教學(xué)改革。2020年5月，為規(guī)劃好未來(lái)科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才的前瞻性和戰(zhàn)略性培養(yǎng)目標(biāo)，教育部決定在高等學(xué)校培育建設(shè)一批未來(lái)技術(shù)學(xué)院，拓展實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”(2.0版)。兼顧戰(zhàn)略性、系統(tǒng)性、創(chuàng)新性的新工科教育教學(xué)改革是應(yīng)對(duì)未來(lái)社會(huì)發(fā)展、培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)新型工科人才的必由之路。機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)作為新工科的一個(gè)重要專(zhuān)業(yè)，肩負(fù)著培養(yǎng)高階性機(jī)械工程技術(shù)人才的重任?！爸袊?guó)制造2025”提出后，為了打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的制造業(yè)，國(guó)家更加重視高層次機(jī)械專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)。新工科背景下，全國(guó)高校尤其是地方性高校應(yīng)圍繞地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，與時(shí)俱進(jìn)地培養(yǎng)相關(guān)領(lǐng)域急需和適應(yīng)社會(huì)需求的機(jī)械工程技術(shù)創(chuàng)新型、復(fù)合型的卓越工程師，為“中國(guó)制造2025”重大戰(zhàn)略的實(shí)施和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供人才支撐與智力支持。

1 新工科背景下機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)改革目標(biāo)與教學(xué)要求

1.1 新工科背景下機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)改革目標(biāo)

早在21世紀(jì)初，美國(guó)《培養(yǎng)2020的工程師：為新世紀(jì)變革工程教育》提出了很強(qiáng)的分析能力和實(shí)踐能力、靈活應(yīng)變能力與創(chuàng)造力、創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力、專(zhuān)業(yè)知識(shí)與職業(yè)素養(yǎng)、溝通能力與商管技能、領(lǐng)導(dǎo)能力與學(xué)習(xí)能力等未來(lái)工程師必備的素質(zhì)。也就是說(shuō)，未來(lái)的工程師除了擁有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)外，還需要多種技能，如創(chuàng)造力、靈活性、領(lǐng)導(dǎo)能力以及商業(yè)才智等素質(zhì)[1]。在我國(guó)，高階性機(jī)械工程技術(shù)人才應(yīng)是具備全局的工程價(jià)值觀、工程技術(shù)現(xiàn)狀分析與前沿發(fā)展趨勢(shì)的研判力、傳承傳統(tǒng)優(yōu)秀工程文化與吸收世界先進(jìn)工程文化的責(zé)任感和創(chuàng)造力等特質(zhì)的卓越工程師。毋庸置疑，創(chuàng)新能力是卓越工程師的核心能力。因此，在全球經(jīng)濟(jì)化大環(huán)境下，新工科背景下機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)改革目標(biāo)是培養(yǎng)既是國(guó)內(nèi)某工程領(lǐng)域工程學(xué)術(shù)或工程技術(shù)獨(dú)到的高端人才，又是具有國(guó)際視野的高級(jí)工程技術(shù)人才和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)研發(fā)型、復(fù)合應(yīng)用型的行業(yè)領(lǐng)軍人才。

1.2 新工科背景下機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)要求

知識(shí)經(jīng)濟(jì)和智能時(shí)代的到來(lái)，智能制造和高新技術(shù)迅猛發(fā)展，由此影響到社會(huì)對(duì)機(jī)械工程技術(shù)人才素質(zhì)能力的需求。新的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革更需要具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的機(jī)械工程技術(shù)人才。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程課程的重要組成部分，是一門(mén)以鍛煉學(xué)生實(shí)際操作為主、理論與實(shí)踐相結(jié)合，與力學(xué)、材料科學(xué)和信息技術(shù)等學(xué)科交叉的課程。高階性機(jī)械工程技術(shù)人才培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)，除了要加大學(xué)生熟練掌握機(jī)械工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的力度外，特別要注重培養(yǎng)學(xué)生的傳承吸收能力、思維拓展能力、實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

2 傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)的不足

教學(xué)在第四次工業(yè)革命的潮流中，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)在對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)方面還存在著不足，主要表現(xiàn)在如下7方面。

2.1 教學(xué)資源有限

基于高階性機(jī)械工程技術(shù)人才特質(zhì)和“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程工程性、實(shí)用性和實(shí)踐性的特點(diǎn)，機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)除了需配備良好的師資外，還需一定的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、先進(jìn)繪圖工具和用于實(shí)驗(yàn)的機(jī)械零部件等教學(xué)設(shè)備，以及機(jī)械制圖軟件、虛擬仿真軟件和力學(xué)輔助分析軟件等教學(xué)資源。但調(diào)研發(fā)現(xiàn)，個(gè)別高校因?qū)た平逃匾暡粔?，投入不足，?dǎo)致師生比失調(diào)、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地緊缺、教學(xué)設(shè)備和教學(xué)軟件陳舊落后甚至缺失等教學(xué)資源配置不合理等問(wèn)題出現(xiàn)，造成個(gè)別學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)備構(gòu)造、機(jī)械制造特征、機(jī)械性能、機(jī)械工藝等原理一知半解。上述問(wèn)題若不解決，就無(wú)法培養(yǎng)出學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和工匠精神。

2.2 教案相對(duì)陳舊

教案是課程標(biāo)準(zhǔn)的具體化，是學(xué)科知識(shí)的精華、教者智慧的結(jié)晶，教案是課程標(biāo)準(zhǔn)，是教材提煉的精華，教學(xué)工作的中心和關(guān)鍵。然而，隨著科技發(fā)展日新月異，勞動(dòng)力、資本、科技、信息等活躍的生產(chǎn)要素全球互聯(lián)互通，有的教師高校機(jī)械設(shè)計(jì)教案每年使用，尚未與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)更新。新形勢(shì)下如果缺乏工程背景和前沿理論及最新案例的教案，就很難培養(yǎng)出具有國(guó)際視野、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的高階性機(jī)械工程技術(shù)人才。

2.3 學(xué)生學(xué)與用存在一定脫節(jié)

“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程是一門(mén)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，扎實(shí)的理論知識(shí)與游刃有余的實(shí)踐操作能力，是培養(yǎng)機(jī)械工程技術(shù)應(yīng)用型人才的基本要求，也是造就大國(guó)工匠的基本條件。因師資素質(zhì)(或雙師型教師緊缺)和場(chǎng)地的局限性或教學(xué)計(jì)劃等原因，有的高校“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程的理論課與實(shí)踐操作課是分期斷層授課的，有的因缺乏(或損壞)實(shí)驗(yàn)室或?qū)嵱?xùn)基地或?qū)嵙?xí)單位，使得理論課與實(shí)踐操作課各占90%和10%，面對(duì)抽象、空洞、生硬的機(jī)械設(shè)計(jì)理論知識(shí)，學(xué)生無(wú)法學(xué)以致用，僅孤立地死記硬背書(shū)本里的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)理論和方法，理論知識(shí)無(wú)法及時(shí)與實(shí)踐動(dòng)手、實(shí)務(wù)操作融會(huì)貫通，導(dǎo)致學(xué)生的理論知識(shí)掌握度及其消化吸收度不高，動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力存在一定程度的缺失。

2.4 教學(xué)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單

教學(xué)內(nèi)容是教與學(xué)相互作用過(guò)程中造就人才培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成度的知識(shí)和技能、思想和觀點(diǎn)、習(xí)慣和行為等素材及信息。目前，個(gè)別高校的教學(xué)內(nèi)容較簡(jiǎn)單枯燥，與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需求存在一定差距，在一定程度上缺乏與材料科學(xué)、信息技術(shù)和力學(xué)等這些高度相關(guān)學(xué)科的關(guān)聯(lián)性和整合性，涉及到的知識(shí)面較窄，缺乏先進(jìn)的設(shè)計(jì)原理和創(chuàng)新理念，缺乏最新案例分析和前沿理論原理，開(kāi)設(shè)能夠提升學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不足。難度、深度和厚度均不夠的教學(xué)內(nèi)容，無(wú)法適應(yīng)時(shí)代的需求和新工科對(duì)機(jī)械工程技術(shù)人才培養(yǎng)的要求，需進(jìn)行必要的補(bǔ)充和完善，才能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)能力和適應(yīng)社會(huì)需求的人才培養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)。

2.5 教學(xué)方法不夠靈活

教學(xué)方法是教師教授法和學(xué)生學(xué)習(xí)法的有機(jī)統(tǒng)一體，服務(wù)于教學(xué)目的和教學(xué)任務(wù)，體現(xiàn)教學(xué)功能及其價(jià)值觀念，是師生雙方共同完成教學(xué)活動(dòng)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)要求的手段，在教學(xué)活動(dòng)中教學(xué)方法至關(guān)重要。長(zhǎng)期以來(lái)，受“課堂為中心、教材為中心、教師為中心”的傳統(tǒng)教育觀念影響，包括“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程在內(nèi)的高等教育教學(xué)方法，普遍存在“趕鴨式”滿(mǎn)堂灌輸式教學(xué)方式，在一定程度上忽略了學(xué)生的主體性和自主性，以及教學(xué)體驗(yàn)和樂(lè)學(xué)善學(xué)良好習(xí)慣的養(yǎng)成[2]。

2.6 教學(xué)途徑偏窄

教育或教學(xué)途徑是學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度的渠道和方式的總稱(chēng)，主要包括課堂教學(xué)活動(dòng)、課外活動(dòng)、社會(huì)活動(dòng)、學(xué)生群體活動(dòng)、學(xué)生日常生活(包括宿舍)、勞動(dòng)等。而有效、寬廣的教學(xué)途徑是豐富知識(shí)、提高技能、發(fā)展智力、養(yǎng)成品德的基本渠道。“信息+智能”時(shí)代背景下，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”已成為信息技術(shù)與教育深度融合的教育發(fā)展新范式，機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)途徑應(yīng)與之相適應(yīng)，進(jìn)行科學(xué)合理的拓寬。當(dāng)下機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)途徑不夠?qū)挘處煻嘁詮恼n本到課本的課堂教學(xué)為主，缺乏案例學(xué)習(xí)、社會(huì)實(shí)踐、研討學(xué)習(xí)等傳授渠道，學(xué)生主要是靠課堂教學(xué)這個(gè)渠道，來(lái)學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)常用的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)選用方法、常見(jiàn)的機(jī)械傳動(dòng)與通用零部件設(shè)計(jì)方法等理論知識(shí)。

2.7 學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)存在不足

良好的學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)對(duì)師生和教學(xué)起到激勵(lì)、診斷和促進(jìn)的積極作用?，F(xiàn)行的機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)以期末考試+平時(shí)作業(yè)為中心，仍停留在教材中的理論知識(shí)考評(píng)上，理論知識(shí)與實(shí)踐操作的創(chuàng)新性不足[3]，考核的是學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)理論知識(shí)的機(jī)械記憶和簡(jiǎn)單理解，缺乏對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)理論知識(shí)應(yīng)用與實(shí)踐能力，以及“對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、學(xué)習(xí)興趣、知識(shí)、技能、情感、態(tài)度、價(jià)值觀等多維度的教學(xué)過(guò)程綜合評(píng)價(jià)”[4]，忽視過(guò)程性成果的評(píng)價(jià)與考核，直接導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感不足，能力提升不夠顯著[5]。

3 新工科背景下機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)改革思路

針對(duì)現(xiàn)行機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)存在的問(wèn)題，按照“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的目的與要求，借鑒前人優(yōu)秀研究成果，尤其是皮亞杰(J.Piaget)的建構(gòu)主義原理，對(duì)新工科背景下機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)改革提出如下建議。

3.1 充足教學(xué)資源

充足教學(xué)資源是教學(xué)的物質(zhì)條件，也是人才培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的根本保障。在“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)過(guò)程中，除了教學(xué)政策支持、適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)資金投入、合理配備熱愛(ài)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的雙師型教師和熱心教育工作的教輔人員等人力資源外，還需要配備充足的教學(xué)和科研平臺(tái)、課程資源平臺(tái)、仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及其系統(tǒng)等軟硬件設(shè)備，如實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、小型科研場(chǎng)地、先進(jìn)繪圖工具、虛擬仿真軟件、機(jī)械制圖軟件、力學(xué)輔助分析軟件、教學(xué)媒體與信息資源、教學(xué)后援系統(tǒng)等教學(xué)資源，以滿(mǎn)足教師的教學(xué)需要和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，讓師生在良好的教學(xué)環(huán)境和充足的教學(xué)資源中，擁有充分的實(shí)踐空間和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)境，有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力。

3.2 更新教案

機(jī)械設(shè)計(jì)教材教案要體現(xiàn)立德樹(shù)人背景下“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的“能力”主線，要突出新工科背景下“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程特征及培養(yǎng)出具有國(guó)際視野、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高階性機(jī)械工程技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求，注重所用教案的知識(shí)體系內(nèi)容的工程性、創(chuàng)新性、實(shí)踐性、應(yīng)用性和可操作性，要把工程背景和機(jī)械工程前沿理論及最新案例融入到教案中，尤其是要更新和開(kāi)發(fā)工程研發(fā)和工程應(yīng)用的實(shí)例、例題或習(xí)題，促進(jìn)學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)理論知識(shí)的拓展與升華。利用信息化教學(xué)的便利條件，制作教學(xué)網(wǎng)絡(luò)課件，拓寬知識(shí)傳授渠道[7]。內(nèi)容豐富、與時(shí)俱進(jìn)的教案，能夠強(qiáng)化學(xué)生對(duì)機(jī)械工程的設(shè)計(jì)理念、工程意識(shí)的感性認(rèn)識(shí)和實(shí)踐體驗(yàn)。

3.3 融貫學(xué)用一體

技能是真學(xué)問(wèn)的化身、真本領(lǐng)的象征[8]。教師的主要職責(zé)就是把學(xué)生的知識(shí)與技能連貫起來(lái)。學(xué)以致用、融會(huì)貫通、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、得心應(yīng)手是學(xué)生學(xué)業(yè)成果的最高境界。如何克服重理論輕實(shí)踐、重研究輕設(shè)計(jì)、重精深輕綜合、重灌輸輕自學(xué)、理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)的弊端，這是目前機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)改革的重要方向。除了配備雙師型教師和充足的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地外，需將“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程的理論課與實(shí)操課有機(jī)地結(jié)合，適當(dāng)壓縮理論課，合理增加實(shí)踐操作課，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)的重點(diǎn)，注重第二課堂，讓學(xué)生有更多實(shí)踐體驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會(huì)。比如，通過(guò)讓學(xué)生實(shí)操各種規(guī)格的減速器箱體，觀察減速器箱體結(jié)構(gòu)特征，啟發(fā)學(xué)生動(dòng)手對(duì)減速器箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；又如，在講解螺紋類(lèi)型時(shí)，讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)需一端要右旋螺紋、一端要左旋螺紋的能夠滿(mǎn)足拉緊運(yùn)動(dòng)要求的螺紋拉緊裝置[9]，動(dòng)手過(guò)程中加深學(xué)生對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中不常用的左旋螺紋工程設(shè)計(jì)使用的認(rèn)知理解與應(yīng)用效能，進(jìn)一步扎實(shí)學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)抽象空洞、生硬干澀的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)理論和方法，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)踐動(dòng)手、實(shí)務(wù)操作融會(huì)貫通，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、勤于反思、理性思維、批判質(zhì)疑、問(wèn)題解決的素質(zhì)能力和鉆研精神。

3.4 豐富教學(xué)內(nèi)容

機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的過(guò)程性、技能性、應(yīng)用性[10]。因此，及時(shí)更新、挖掘、豐富機(jī)械設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐相聯(lián)系的教學(xué)內(nèi)容尤為重要。將機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)秀成果、先進(jìn)設(shè)計(jì)方法和創(chuàng)新思想、最新案例和機(jī)械工程前沿理論，以及云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、半導(dǎo)體制造、生物工程、納米技術(shù)、智能制造、信息技術(shù)、材料科學(xué)、機(jī)械原理、工程力學(xué)等學(xué)科知識(shí)與理念，融入機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容中，將形成基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、訓(xùn)練綜合能力的綜合性實(shí)驗(yàn)和培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新精神的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，作為“學(xué)以致用”實(shí)踐指導(dǎo)性課程的主要教學(xué)內(nèi)容。如，對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)的授課，除了書(shū)本知識(shí)外，應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)充課程信息量，講解雙圓弧齒輪的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，重點(diǎn)推介大連理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)完成并取得國(guó)際領(lǐng)先科研成果的“1級(jí)精度基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)與儀器”與“1級(jí)精度基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)加工設(shè)備精化與工藝技術(shù)”等齒輪研究前沿成果；對(duì)螺栓擰緊方法及預(yù)緊力控制的授課，教師要鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作，以實(shí)際工程設(shè)計(jì)計(jì)算問(wèn)題為目標(biāo)，引入現(xiàn)代科技知識(shí)、液壓拉伸預(yù)緊方式、扭矩?cái)Q緊法、電測(cè)扳手等新方法和新工具，以及如何通過(guò)擰緊力矩、螺栓伸長(zhǎng)量和螺母轉(zhuǎn)角，來(lái)有效控制預(yù)緊力的技藝。此外，機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容還可以“傳授知識(shí)+課堂思政”。如，講解螺母時(shí)，以高鐵螺母技術(shù)為例，高鐵運(yùn)行速度快，需要用到的螺母必須足夠穩(wěn)定，日本為什么號(hào)稱(chēng)其研發(fā)的“永不松動(dòng)”螺母技術(shù)享譽(yù)全球？并稱(chēng)無(wú)國(guó)會(huì)造？事實(shí)上，我國(guó)工程師研究發(fā)現(xiàn)，日本的“永不松動(dòng)”螺母技術(shù)運(yùn)用的是我國(guó)古代木匠使用的楔子原理[11]，在古代木匠技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新。而經(jīng)我國(guó)工程師改良后，包括螺母技術(shù)在內(nèi)的高鐵技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了日本和德國(guó)[11]。由此，不但能夠正確引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)興趣和專(zhuān)業(yè)滿(mǎn)意度，而且讓學(xué)生在了解螺母技術(shù)知識(shí)的同時(shí)，認(rèn)同我國(guó)古代木匠技術(shù)與智慧，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、工匠精神、家國(guó)情懷和民族自豪感?？傊?，機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)必須把工程意識(shí)、創(chuàng)新精神、工匠精神、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)納入實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，貫穿滲透到實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，“引導(dǎo)學(xué)生提出不同的設(shè)計(jì)方案和解題途徑”[12]，才能適應(yīng)時(shí)代需求和新工科背景下機(jī)械工程技術(shù)人才培養(yǎng)的基本要求。

3.5 創(chuàng)新教學(xué)方法

新工科背景下機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)需采用“學(xué)思悟行”有效聯(lián)動(dòng)的教學(xué)模式，并將問(wèn)題式探究法、情景模擬法、互動(dòng)式教學(xué)法、討論式教學(xué)法、案例分析教學(xué)、體驗(yàn)式教學(xué)法和操作式教學(xué)法等多種形式教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)PPT、板書(shū)、播放視頻、教學(xué)故事、教學(xué)案例、教學(xué)錄像、教學(xué)影視、典型事件，創(chuàng)新教學(xué)方法，豐富理論知識(shí)，擴(kuò)展思維視野，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)操作，加深學(xué)生對(duì)空洞抽象、晦澀難懂的機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)的理解與掌握。例如，在講授“齒輪傳動(dòng)與蝸桿傳動(dòng)”章節(jié)時(shí)，可采用體驗(yàn)式教學(xué)法和操作式教學(xué)法，將課前錄制的齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)的視頻讓學(xué)生觀看后，要求1組學(xué)生運(yùn)用動(dòng)漫畫(huà)藝術(shù)動(dòng)手繪制齒輪傳動(dòng)的動(dòng)漫三維立體模型，另1組學(xué)生利用制圖軟件和分析軟件進(jìn)行評(píng)價(jià)及改良；又如，在講授“緒論”章節(jié)時(shí)，可采用案例分析教學(xué)法，課前要求學(xué)生觀看《中國(guó)機(jī)長(zhǎng)》電影，不但讓學(xué)生學(xué)習(xí)航空機(jī)械風(fēng)洞轉(zhuǎn)角設(shè)計(jì)理論知識(shí)，而且引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)劉傳健團(tuán)隊(duì)視死如歸、敢為人先的創(chuàng)新精神，以及其精湛的專(zhuān)業(yè)技能、強(qiáng)烈的責(zé)任意識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和無(wú)畏的英雄精神；再如，講授“連接”章節(jié)時(shí)，可以“波音公司為什么決定變更螺栓設(shè)計(jì)”[13]問(wèn)題為導(dǎo)向，緊緊抓住學(xué)生好奇心理，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)和工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的求知欲和創(chuàng)造力?？傊?，科學(xué)有效的教學(xué)方法，是提升機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生工程素養(yǎng)和綜合能力的法寶，能夠激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的稟賦、天資、智慧、知識(shí)和潛力，培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)、勤于思考、勇于探究、敢于創(chuàng)新的良好習(xí)慣以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

3.6 拓寬教學(xué)途徑

“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程理論性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)，面向的是對(duì)機(jī)械工程知識(shí)極度陌生的電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，這些學(xué)生對(duì)各種機(jī)械結(jié)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、軸承、螺紋連接、齒輪嚙合等機(jī)械傳動(dòng)和機(jī)械設(shè)備的動(dòng)態(tài)或微變形問(wèn)題感到生僻抽象，學(xué)習(xí)起來(lái)非常吃力。因此，提升學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)效果，拓寬教學(xué)途徑成為必然。教學(xué)途徑與教學(xué)方法相輔相成，學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的教學(xué)方法和寬廣的教學(xué)途徑，是加深學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容理解和掌握、提升教學(xué)效果的關(guān)鍵因素。除了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)外，“互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)”使得教學(xué)模式、學(xué)習(xí)模式、教學(xué)環(huán)境、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)業(yè)成果、教學(xué)評(píng)價(jià)等發(fā)生根本性變化，也為教學(xué)途徑的拓寬創(chuàng)造了良好的條件。此外，將設(shè)計(jì)競(jìng)賽、社會(huì)實(shí)踐、課題研究、研發(fā)專(zhuān)利、自主學(xué)習(xí)、調(diào)研教學(xué)、案例教學(xué)、研討教學(xué)、講座教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、角色扮演教學(xué)等多渠道教學(xué)途徑有機(jī)結(jié)合起來(lái)，有利于激發(fā)學(xué)生的觀察力、想象力、發(fā)現(xiàn)力、創(chuàng)造力，使學(xué)生能夠做到課前知識(shí)自主預(yù)習(xí)、課堂知識(shí)滲透內(nèi)化、課后知識(shí)鞏固與拓展，并將知識(shí)傳遞的過(guò)程放在教室外，并將知識(shí)內(nèi)化的過(guò)程放在教室內(nèi)，不斷提高學(xué)習(xí)效率和教學(xué)質(zhì)量。

3.7 多元學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)是衡量和檢查教學(xué)效果的重要抓手和依據(jù)，課程考核是檢測(cè)學(xué)生理論知識(shí)和實(shí)踐能力的基本手段。卓越工程師素養(yǎng)和工匠精神是檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量的基本標(biāo)準(zhǔn)?？茖W(xué)、合理、恰當(dāng)、可操作的學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)體系，能夠激發(fā)學(xué)生積極的學(xué)習(xí)熱情，正確引導(dǎo)學(xué)生有效地學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成度。要改革傳統(tǒng)的“出勤+作業(yè)+考試”的考核評(píng)價(jià)模式[8]，就必須“扭轉(zhuǎn)不科學(xué)的教育評(píng)價(jià)導(dǎo)向，堅(jiān)決克服唯分?jǐn)?shù)、唯升學(xué)、唯文憑、唯論文、唯帽子的頑瘴痼疾，從根本上解決教育評(píng)價(jià)指揮棒問(wèn)題”[14]。多元化學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)，需要完善過(guò)程性考核與結(jié)果性考核有機(jī)結(jié)合機(jī)制，注重增值性評(píng)價(jià)和培優(yōu)性評(píng)價(jià)，把控多方面結(jié)果評(píng)價(jià)[15]。

督導(dǎo)與自評(píng)相結(jié)合，由提高學(xué)習(xí)成績(jī)向提高學(xué)習(xí)能力轉(zhuǎn)變，由提高知識(shí)技能向提高實(shí)踐創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，加大對(duì)學(xué)生培養(yǎng)方案、教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)過(guò)程、教學(xué)管理、教學(xué)質(zhì)量以及教育改革效果的監(jiān)控與評(píng)價(jià)力度。多元考核評(píng)價(jià)方式包括實(shí)驗(yàn)考核、課堂考核、平時(shí)作業(yè)、期末考試，既考核理論知識(shí)，也注重考核知識(shí)應(yīng)用能力?？己藘?nèi)容以培養(yǎng)學(xué)生能力為重點(diǎn)，包括設(shè)計(jì)作品、設(shè)計(jì)競(jìng)賽、社會(huì)實(shí)踐報(bào)告、調(diào)研報(bào)告、案例學(xué)習(xí)報(bào)告、研討學(xué)習(xí)報(bào)告、講座學(xué)習(xí)報(bào)告、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)報(bào)告、課外閱讀報(bào)告、學(xué)習(xí)日記等。

4 結(jié)語(yǔ)

新發(fā)展理念下，創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)正在如火如荼進(jìn)行中，第四次工業(yè)革命的到來(lái)，“中國(guó)制造”正在向“中國(guó)創(chuàng)造”轉(zhuǎn)型，“卓越工程師”已成為促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的中流砥柱。培養(yǎng)具有戰(zhàn)略眼光、國(guó)際視野、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高階性機(jī)械工程技術(shù)人才，是高等工程教育服務(wù)創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)的職責(zé)所在，也是當(dāng)代高等工程教育新工科建設(shè)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。機(jī)械工程作為高等工程教育新工科的重要學(xué)科課程，新工科背景下的機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)改革方案，通過(guò)持續(xù)補(bǔ)足教學(xué)資源、及時(shí)更新教案、融會(huì)貫通知識(shí)技能、豐富厚實(shí)教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方式方法、拓寬知識(shí)傳授渠道、完善多元評(píng)價(jià)體系，不但能夠使學(xué)生學(xué)習(xí)掌握相應(yīng)的理論知識(shí)，而且還能夠培植學(xué)生的工程素養(yǎng)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神；既可提高機(jī)械工程人才培養(yǎng)質(zhì)量，也符合機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)科規(guī)劃和高等工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，更能為社會(huì)提供符合時(shí)代發(fā)展需求的高階性、復(fù)合型、應(yīng)用型技術(shù)人才，為中國(guó)制造和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供人才支撐與智力支持。