新工科背景下的機(jī)械制造技術(shù)課程改革研究

邵兵 胡曉莉 汪慧群

摘要：本文基于新工科人才培養(yǎng)模式，針對(duì)機(jī)械制造技術(shù)課程存在的部分教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、課程實(shí)踐和課程考核等方面存在的問(wèn)題，提出了機(jī)械制造技術(shù)課程改革新思路，包括重新提煉人才培養(yǎng)目標(biāo)，更新部分陳舊的教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步完善以學(xué)生為中心的教育教學(xué)方式和課程考核方法，將課堂教學(xué)和課程實(shí)踐融為一體，積極探索新工科背景下課程建設(shè)的有效途徑，不斷提升教育教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)新工科高素質(zhì)創(chuàng)新人才。

Abstract： This article is based on a new engineering personnel training mode， aiming at the existing part of mechanical manufacturing technology course teaching content， teaching methods， curriculum practice and problems existing in the aspects such as courses examination， mechanical manufacturing technology curriculum reform put forward the new way of thinking， including the talents training goal of refined and updated part of the old teaching content， to further improve the education of student-centered teaching method and curriculum appraisal method， classroom teaching and course practice， actively explore new engineering under the background of curriculum construction， the effective ways to improve education quality of teaching， cultivate new engineering innovative talents with high quality.

關(guān)鍵詞：新工科;機(jī)械制造技術(shù);課程改革;課程實(shí)踐

Key words： new engineering;machinery manufacturing technology;curriculum reform;course practice

中圖分類號(hào)：G642.3;TH16-4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）01-0226-02

0? 引言

當(dāng)前，國(guó)家推動(dòng)實(shí)施“中國(guó)制造2025”、“智能制造”等重大戰(zhàn)略，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟(jì)受到廣泛關(guān)注并得到快速發(fā)展，新形勢(shì)與新戰(zhàn)略對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)的工程人才培養(yǎng)提出了挑戰(zhàn)，迫切需要大量的工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力并能適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的高素質(zhì)復(fù)合型的“新工科”人才[1-2]。新時(shí)代對(duì)創(chuàng)新型工程人才的更高要求，使得原有的課程體系、課程內(nèi)容需要改革與更新，同時(shí)人才的綜合素質(zhì)如團(tuán)隊(duì)精神、可持續(xù)發(fā)展意識(shí)、終身學(xué)習(xí)意識(shí)也需要培養(yǎng)[3-5]。

結(jié)合上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)“國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)”的建設(shè)工作，對(duì)接專業(yè)工程教育認(rèn)證的各項(xiàng)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)借鑒新工科人才培養(yǎng)理念，充分體現(xiàn)學(xué)校 “技術(shù)立校、應(yīng)用為本”的辦學(xué)方略，推進(jìn)產(chǎn)教深度融合。機(jī)械制造技術(shù)課程作為一門(mén)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的主干核心課程，必須能夠充分體現(xiàn)上述各項(xiàng)要求。

1? 機(jī)械制造技術(shù)課程現(xiàn)狀

上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械制造技術(shù)課程由原專業(yè)課程機(jī)械制造裝備、金屬切削原理與刀具、機(jī)械制造工藝學(xué)、夾具設(shè)計(jì)四門(mén)課程整合，課程內(nèi)容范圍較廣、課程難度較高、實(shí)踐性較強(qiáng)，目前主要存在以下問(wèn)題：

1.1 教學(xué)內(nèi)容急需更新

當(dāng)前機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展較快，而原教材內(nèi)容與現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)脫節(jié)，很難體現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)中的技術(shù)應(yīng)用。

1.2 未能充分貫徹以學(xué)生為中心

該課程根據(jù)專業(yè)制定的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，修改了課程目標(biāo)，制定了以目標(biāo)為導(dǎo)向的課程內(nèi)容，但是課堂組織和教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)未能充分體現(xiàn)以學(xué)生為中心。

1.3 課程實(shí)踐需進(jìn)一步落實(shí)

該課程中設(shè)置的一些實(shí)踐環(huán)節(jié)包括課程實(shí)驗(yàn)和課程項(xiàng)目，其內(nèi)容相對(duì)枯燥，缺乏對(duì)學(xué)生工程意識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)，需主講教師深入企業(yè)調(diào)研，選取既具有一定技術(shù)含量，又貼近企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)踐環(huán)節(jié)，充分體現(xiàn)課程實(shí)踐的意義。

2? 課程改革方案探索

2.1 課程改革總體思路

機(jī)械制造技術(shù)課程根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，確定課程目標(biāo)，創(chuàng)新改革教學(xué)內(nèi)容，建立以學(xué)生為中心的教學(xué)方式，注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，不斷從課程評(píng)價(jià)報(bào)告中完善課程培養(yǎng)體系，提高學(xué)生能力培養(yǎng)質(zhì)量（如圖1所示）。

2.2 課程目標(biāo)

根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，修訂機(jī)械制造技術(shù)課程目標(biāo)如表1所示。

2.3 課程內(nèi)容改革

目前機(jī)械制造技術(shù)教材中涉及到的金屬切削刀具、機(jī)床、工藝和夾具等部分內(nèi)容陳舊，與現(xiàn)代制造企業(yè)實(shí)際制造技術(shù)脫節(jié)嚴(yán)重，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。采取的改革內(nèi)容主要有：減少刀具角度章節(jié)內(nèi)容，增加常用機(jī)夾刀片刀桿內(nèi)容;根據(jù)實(shí)際數(shù)控加工情況，修改金屬切削原理章節(jié)內(nèi)容;刪減傳統(tǒng)機(jī)械制造機(jī)床內(nèi)容，保留加工方法內(nèi)容，部分?jǐn)?shù)控機(jī)床內(nèi)容合并至數(shù)控技術(shù)課程;根據(jù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)加工工藝，修改原工藝課程部分內(nèi)容;夾具部分注重基本定位原理和夾緊方式的講解，增加新式夾具如零點(diǎn)定位夾具內(nèi)容;增加增材制造、智能制造和工業(yè)機(jī)器人等先進(jìn)制造技術(shù)。這部分的改革需要課程團(tuán)隊(duì)教師積極主動(dòng)與企業(yè)深度合作，將企業(yè)實(shí)際工程案例和制造技術(shù)融入到課程中。

2.4 教學(xué)方式改革

充分貫徹以學(xué)生為中心的教學(xué)方式改革，改變?cè)械臐M堂灌教學(xué)方法，探索以工程案例為核心的問(wèn)題導(dǎo)向式、發(fā)現(xiàn)式、啟發(fā)式、討論式以及翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)。采用Sandvik刀具手冊(cè)增設(shè)選刀實(shí)驗(yàn)和基于數(shù)控機(jī)床的工藝編制項(xiàng)目，致力于培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，形成“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教與學(xué)模式，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力;依托應(yīng)用型課程轉(zhuǎn)型，探索項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、任務(wù)導(dǎo)向、課堂與實(shí)踐地點(diǎn)交互式等項(xiàng)目引領(lǐng)的教學(xué)模式，并充分利用虛擬仿真等現(xiàn)代教育技術(shù)與手段，創(chuàng)設(shè)虛擬與現(xiàn)實(shí)融合的教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效率。

2.5 課程實(shí)踐的能力培養(yǎng)

從表1中可以看出，課程目標(biāo)3和4的能力要求較高，僅僅從課堂被動(dòng)式的講課很難激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，較好的完成課程目標(biāo)3和4的培養(yǎng)，所以在本課程中增加了機(jī)械制造工藝編制三級(jí)項(xiàng)目。該項(xiàng)目是教師通過(guò)對(duì)企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)工藝進(jìn)行遴選，結(jié)合學(xué)生綜合提出加工方案的能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械制造工藝流程能力的培養(yǎng)，選取典型的零件，完成其加工工藝編制的項(xiàng)目。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程以學(xué)生為主體，分小組實(shí)施，組內(nèi)分工合作。安排一次討論課，學(xué)生用PPT匯報(bào)其加工方案，討論其合理性、經(jīng)濟(jì)性等工程要素。最終提交的機(jī)械加工工藝規(guī)程包括結(jié)構(gòu)工藝分析、工藝路線和定位方案等內(nèi)容。通過(guò)該課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)，不僅高效完成了課程目標(biāo)3和課程目標(biāo)4的能力培養(yǎng)要求，也為學(xué)生后續(xù)的項(xiàng)目綜合實(shí)踐課程和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

課程目標(biāo)5提出培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行分析比較獲得有效結(jié)論的能力，該能力的培養(yǎng)主要通過(guò)以下兩個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)：模擬現(xiàn)場(chǎng)工藝設(shè)計(jì)人員，根據(jù)零件圖和工序卡片中的工序內(nèi)容，利用刀具手冊(cè)選擇合適的刀具，確定各個(gè)工序的刀具類型、刀片和刀桿貨號(hào);研究一批零件在加工過(guò)程中尺寸的變化規(guī)律，分析其誤差的原因，運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助誤差測(cè)控試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行誤差數(shù)據(jù)的采集，運(yùn)用直方圖和質(zhì)量控制圖判斷加工誤差性質(zhì)和穩(wěn)定性。

3? 總結(jié)

在新工科背景下，構(gòu)建技術(shù)應(yīng)用型的課程，必須與企業(yè)深度融合改革教學(xué)內(nèi)容適應(yīng)當(dāng)代技術(shù)的發(fā)展，建立以學(xué)生為中心的成果導(dǎo)向教學(xué)方式激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，使教師和學(xué)生的教學(xué)互動(dòng)靈活多樣，通過(guò)課程項(xiàng)目落實(shí)課程目標(biāo)的能力培養(yǎng)幫助學(xué)生提高工程實(shí)踐素養(yǎng)，充分體現(xiàn)新工科人才培養(yǎng)理念，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

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