機自專業(yè)特色課程體系構(gòu)建與一流課程建設(shè)

汪 芳 齊洪方 孫文文

（武漢華夏理工學院 智能制造學院，武漢 430223）

一流課程建設(shè)是加快一流學科和一流專業(yè)建設(shè)的重要發(fā)力點。武漢華夏理工學院深化本科教育教學改革，夯實課程建設(shè)基礎(chǔ)工作，深度融合教育教學與信息技術(shù)。通過政策保障、精心培育，取得了一定的成績。學校共獲批國家級一流本科課程1門、省級一流本科課程10門。其中，機械設(shè)計制造及其自動化（簡稱“機自”）專業(yè)的“智能制造與生活”課程被認定為省級線上線下混合式一流課程。本文以機自專業(yè)為例，闡述特色課程體系構(gòu)建和一流課程建設(shè)的實踐與思考。

1 機自專業(yè)特色課程體系的構(gòu)建

合理的課程結(jié)構(gòu)與有特色的課程體系是一流專業(yè)建設(shè)的必要條件。機自專業(yè)主要學習機械設(shè)計、制造、控制以及測試等方面的基礎(chǔ)知識，進行機械工程師的技能和工程能力訓練。課程以知識的傳授與積累為主要目的，結(jié)合相應的實踐教學提高學生能力，培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)[1]。目前，武漢華夏理工學院機自專業(yè)課程體系由通識教育、專業(yè)教育、集中實踐教學、創(chuàng)新教育、職業(yè)技能教育以及綜合教育6個模塊組成[2]。

（1）通識教育模塊為大學階段乃至終身學習與發(fā)展打下較扎實的理論基礎(chǔ)。除高等院校常開的課程外，“藝術(shù)與審美”“創(chuàng)業(yè)教育”等課程也列入通識必修課。

（2）專業(yè)教育模塊建設(shè)了一批特色專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和專業(yè)選修課，凸顯智能制造技術(shù)應用特色。

（3）集中實踐教學模塊是機械工程師培養(yǎng)的重要階段，建立由基礎(chǔ)實踐、技能實踐和綜合實踐組成的3層次實踐教學體系。

（4）創(chuàng)新教育模塊強調(diào)在專業(yè)競賽中培育創(chuàng)新意識和能力。

（5）職業(yè)技能教育模塊通過職業(yè)技能（如車工、銑工、CSWA助理工程師等）培訓和考證，將專業(yè)課程與職業(yè)技能掛鉤。

（6）綜合教育模塊含公益活動、國家安全教育以及中外校際研學活動等。

2 機自專業(yè)一流課程的建設(shè)

機自專業(yè)建設(shè)了一批通專融合、專創(chuàng)融合、賽教融合以及產(chǎn)教融合的特色課程。課程建設(shè)過程中積極運用互聯(lián)網(wǎng)工具開展智慧教學實踐，將信息技術(shù)和教育教學深度融合。

2.1 通專融合的特色課程

通識課必須依托具體的專業(yè)開設(shè)，但又要從具體的專業(yè)知識中凝練出哲理，讓具體的知識與哲理相結(jié)合，達到啟發(fā)學生的目的[3]?！爸悄苤圃炫c生活”是機自專業(yè)開設(shè)的面向全校的通識課，課程主要聯(lián)系日常生活中的智能產(chǎn)品，系統(tǒng)介紹智能制造的各項關(guān)鍵技術(shù)、應用和發(fā)展等內(nèi)容。通過智能制造在生活中的應用，激發(fā)學生對智能制造的興趣，幫助學生了解從智能制造的產(chǎn)生發(fā)展到關(guān)鍵技術(shù)，使學生具備基本的科學素養(yǎng)、科學精神與科學思維，培養(yǎng)學生的學習能力、思辨能力以及創(chuàng)新實踐能力，讓學生能夠崇尚科學。

2.1.1 常抒己見傳達思想新意

“智能制造與生活”把教學對話擴大到整個課堂，在師生、生生之間開展廣泛對話。在講課過程中，有13次課堂討論，如“動物是否有智能”“你希望私人訂制的機器人擁有什么功能”“工匠精神”等，激發(fā)學生的積極性、參與性和創(chuàng)造性，讓每一位學生都有課堂參與感，能主動表達自己的觀點。

2.1.2 注重趣味提升課堂魅力

通識課程一定要注重知識的趣味性，在課程素材選擇上應選擇有趣的內(nèi)容。例如：講到最早的機床雛形時，可從中國明朝出版的《天工開物》中關(guān)于磨床的結(jié)構(gòu)出發(fā)展開。

2.2 專創(chuàng)融合、賽教融合的特色課程

機自專業(yè)將“機械創(chuàng)新綜合實訓”作為專創(chuàng)融合特色示范課的突破口，依托于各類學科競賽和教學改革研究項目，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機融入專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，積極推進機自專業(yè)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練和實踐。

2.2.1 專創(chuàng)融合，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識，樹立創(chuàng)業(yè)精神

“機械創(chuàng)新綜合實訓”雖然是集中實踐教學環(huán)節(jié)，但是仍然有理論教學環(huán)節(jié)的學習。本課程理論教學環(huán)節(jié)采用“線上+線下”的混合式教學模式。線上采用超星學習通建設(shè)課程，分引言、創(chuàng)新篇、創(chuàng)業(yè)篇及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成功案例4個章節(jié)[4]。線下由專業(yè)教師講授機械創(chuàng)新設(shè)計方法及經(jīng)典案例，由企業(yè)專家講授創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)專題講座。教學中融入了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育要素與資源，并設(shè)計了一套創(chuàng)新思維方法、創(chuàng)業(yè)教育融入專業(yè)課程的課件，上傳至超星學習通課程網(wǎng)站供學生學習參考。

2.2.2 賽教融合，將學生的設(shè)計作品轉(zhuǎn)化為成果

“機械創(chuàng)新綜合實訓”要求學生能根據(jù)指導教師給定的命題，按照一定的功能要求，動手設(shè)計出新型的機構(gòu)或裝置，并輸出相應的技術(shù)文件。通過公開答辯挑選出優(yōu)秀作品和優(yōu)秀選手，并推薦參加三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽、產(chǎn)品創(chuàng)新大賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽等大學生賽事。其中，被企業(yè)專家相中的設(shè)計作品，可以由企業(yè)指導學生申報專利并承擔全部費用。

2.3 產(chǎn)教融合的特色課程

2.3.1 將最新的學科前沿、最新案例和產(chǎn)教項目融入課堂

一方面，聘請企業(yè)高級工程師參與課程規(guī)劃和設(shè)計，進行企業(yè)設(shè)計案例的收集和整理；另一方面，根據(jù)理論和實踐教學的需要，聘用企業(yè)技術(shù)骨干和專家作為學校的企業(yè)講師，參與課程的講授和實踐環(huán)節(jié)的指導[5]。例如：“機械工程項目管理”“自動生產(chǎn)線設(shè)計及應用”“生產(chǎn)實習”等課程中，企業(yè)工程師和教師共同完成了課程講授過程。

教師將最新的學科前沿、最新案例和產(chǎn)教項目融入課堂教學，可提高課堂教學效果，有助于穩(wěn)步提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。例如：溫娟教師在寧波材料科學與工程研究所實習半年，參與研究所具體科研項目，實現(xiàn)了產(chǎn)教研的深度融合。2019年立項湖北省科技廳自然科學基金項目“基于果膠電解質(zhì)雙電層突觸晶體管的神經(jīng)形態(tài)研究”，2020年給學生舉辦線上專業(yè)講座“中國芯”，并發(fā)表了1篇SCI論文。朱鳳霞教師在武鍋集團閥門有限公司、武漢元豐汽車零部件有限公司實習數(shù)月，參與企業(yè)實際科研項目，實現(xiàn)了產(chǎn)教研的深度融合。2018年立項省教育廳科學技術(shù)研究計劃指導性項目“電動截止閥流場特性研究”，以案例教學法融入“畢業(yè)實習”“機械優(yōu)化設(shè)計”等多門課程中，并發(fā)表了2篇EI會議論文。

2.3.2 將生產(chǎn)實際過程融入課堂

根據(jù)生產(chǎn)實際過程，設(shè)計綜合實訓環(huán)節(jié)。例如：在“現(xiàn)代制造技術(shù)綜合實訓”課程教學過程中，以典型夾具或小型設(shè)備的三維建模、工程圖繪制、復雜零件的快速成型或數(shù)控加工、加工程序編制、加工程序仿真、數(shù)控機床的基本操作技能與工件加工檢測為核心內(nèi)容，將過去簡單的、獨立的實驗轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合性、設(shè)計性實訓。實訓中學生全程參與現(xiàn)代制造過程，對學生掌握先進制造技術(shù)具有積極作用。

2.4 把思想政治工作貫穿于專業(yè)教育全過程

機自專業(yè)積極開展課程思政改革與實踐，將課程思政貫穿整個教學過程，目前有8門課程思政試點課程建設(shè)，其中2門獲校級示范，3門校級結(jié)項，3門建設(shè)中。

2.4.1 利用智慧教學工具進行教學設(shè)計和視頻資源建設(shè)

在課程教學中，教師除了將相關(guān)專業(yè)知識傳授給學生，還需根據(jù)課程特點，利用智慧教學工具設(shè)計教學環(huán)節(jié)，挖掘相應的德育滲透點，將愛國主義精神、社會責任感、歷史使命感和行業(yè)職業(yè)道德、企業(yè)文化等方面教育剪輯制作成短視頻融入專業(yè)教育。

2.4.2 利用智慧教學工具進行教學反饋

通過“雨課堂”“問卷星”等信息化工具，完成學生對課程思政試點改革教學效果的調(diào)查，在教學內(nèi)容和教學形式上，及時根據(jù)問卷反饋的結(jié)果適時調(diào)整。

3 深度融合信息技術(shù)的課程開發(fā)

3.1 基于VR技術(shù)開發(fā)虛擬實訓

機自專業(yè)基于虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）技術(shù)開發(fā)虛擬實訓。例如：“機械裝置測繪”是機自專業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)，機械裝置測繪實踐環(huán)節(jié)中，學生需要在實驗室拆裝汽車變速器。由于可供學生拆裝的變速器較少，實際教學中常常只有一部分學生有機會動手拆裝，還會有一些學生來不及動手拆裝，影響了教學效果。

課程教師利用拆裝對象汽車變速器的三維模型建立VR環(huán)境，使學生能夠在對實物進行拆裝前在VR環(huán)境中進行拆裝練習。一方面，可以讓每個學生都在VR環(huán)境中進行操作，部分解決有學生沒有機會動手操作的問題；另一方面，學生在VR環(huán)境熟悉拆裝操作后再對實物進行拆裝，感受更深刻，操作速度更快，在同樣時間里會有更多學生有機會進行實物拆裝。學校機自專業(yè)基于VR技術(shù)的“機械裝置測繪”虛擬實訓課程，在全國高校教師教學創(chuàng)新大賽3D/VR/AR數(shù)字化虛擬仿真主題賽項中榮獲三等獎。

3.2 “智慧+”特色課程

將現(xiàn)代化“智慧+”教學模式融入教學過程，開展在線開放課程、SPOC、MOOC建設(shè)。目前，機自專業(yè)已有多門課程上線超星、中國大學MOOC網(wǎng)等平臺。

4 結(jié)語

武漢華夏理工機自專業(yè)積極探索特色課程體系構(gòu)建和一流課程建設(shè)。2021年8月，該專業(yè)的“智能制造與生活”課程被認定為省級線上線下混合式一流課程。后期將總結(jié)建設(shè)成果，整理“機械創(chuàng)新綜合實訓”“自動生產(chǎn)線設(shè)計及應用”等課程的資源，按省一流本科課程去建設(shè)，力爭一流。