“工程力学”与“机械设计基础”课程教学改革研究——以梧州学院为例

冯 静，刘玉周，姚 轩

(1.2.3.梧州学院，广西 梧州 543002)

教育部、国家发展改革委、财政部《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》中指出：“推动转型发展高校把办学思路真正转到服务地方经济社会发展上来，转到产教融合校企合作上来，转到培养应用型技术技能型人才上来，转到增强学生就业创业能力上来，全面提高学校服务区域经济社会发展和创新驱动发展的能力。”[1]

梧州学院坐落广西梧州，是一所地方全日制普通本科院校，作为“区市共建，以市为主”的地方本科院校，服务地方经济社会发展责无旁贷，应用型技术人才的培养有利于梧州学院的发展，有利于梧州市工业经济的发展，也有利于国家经济的长期稳定发展[2]。

在地方普通本科院校向应用型高校转型过程中，专业课程教学改革是必经之路。本文结合梧州学院实际，对“工程力学”与“机械设计基础”两门专业课程现有教学模式进行分析[3]，找出其不足之处，针对所存在问题提出具体的课程改革方案，从而促进梧州学院向应用型高校转型发展，更好地服务地方经济社会，为现代社会培养更多优秀的专业人才。

1现状分析

梧州市市委、市政府日前出台《关于加快新型工业化跨越发展的实施意见》，要求深入贯彻落实自治区工业跨越发展“1131工程”和“十大行动计划”，力争实现“三年突破三千亿，五年跨越五千亿，八年超过一万亿”的“351”总体目标——到2017年，全部工业总产值跨越5000亿元；到2020年，全部工业总产值超过10000亿元，形成传统产业全面升级、先进制造业形成支柱、战略性新兴产业快速壮大、大企业顶天立地、中小企业铺天盖地的工业发展新格局。梧州市将建设成为国家承接东部产业转移示范基地、国家再生资源循环经济示范基地、国家“城市矿产”示范基地、珠江—西江经济带粤桂合作示范园区和西江经济带上游工业龙头。

梧州学院专业课程建设过去偏重于理论与实践的系统化，培养的学生大多数缺乏创新能力。本文根据经济与社会发展对人才的需求状况，结合梧州学院实际，对专业基础课程“工程力学”与“机械设计基础”进行教学改革，着力打造适应广西和梧州地方经济社会发展所需的新型教学模式，为地方经济建设和社会发展培养亟需的创新应用型人才。

“工程力学”对于理工科学生来说是一门重要的专业基础课，涵盖了“理论力学”中“静力学”和“材料力学”的主要内容[4]，具有承上启下的作用，上承高等数学、大学物理等基础课，下启机械设计基础、机械制造基础等专业课。“机械设计基础”是高校机械类和近机类专业必修的一门主干专业课，主要包含“机械原理”和“机械设计”两门课程的核心内容，是机械类考研专业课，其重要程度不言而喻。

梧州学院在广西属于第二批次招生，学生理论基础相对而言并不算太强。通过调查研究发现，多数学生对高等数学、大学物理等基础课程学习已经感到有些吃力、懵懵懂懂、一知半解，更别提掌握“工程力学”与“机械设计基础”这种专业基础课。而在课时有限、实验设备短缺、实践条件有限以及“双师型”教师严重缺乏的现有条件下，如何对专业基础课进行课程改革，化繁为简、变深奥为通俗，用简单直白的方式让学生能够听懂并理解、掌握、学以致用，是“工程力学”和“机械设计基础”课程教学中值得探讨的课题。“工程力学”和“机械设计基础”是培养学生创新应用能力的主干课，课程教学改革势在必行。

2 教学改革

2.1 改革目标

本次“工程力学”和“机械设计基础”课程教学改革目标主要有以下4项。

(1)通过优化整合“工程力学”与“机械设计基础”课程内容架构及改革课堂教学，来增强教学效果，提高学生学习积极性，提高学生的创新意识、实践能力及分析与解决问题能力。

(2)校企协同育人，以产学研紧密合作方式将学生的实践教学融合于企业工程实际，让学生去企业生产实际中开展课程设计、毕业设计。

(3)关注学生在外实习经历，对学生实践教学进行监控和追踪评估，完善应用型人才培养评估系统。

(4)增加就业率并提高就业质量。

2.2改革方案

2.2.1课程内容整合

对“工程力学”和“机械设计基础”两门课程的教材进行改革，对两门课程的教学内容进行优化整合[5]。现在“工程力学”和“机械设计基础”所选教材均为精品优秀获奖教材，其难度系数偏大、理论性偏强。通过多次课堂反馈，多数学生不能很好地掌握教材内容，对课程内容缺乏兴趣，感觉所学知识毫无用处，考试卷面及格率也偏低。本次改革选用难度系数较低的本科教材，在做教学计划时，删除一些陈旧章节、复杂且不实用章节。采用“并行+串联”方式将“工程力学”课程知识点应用到后续“机械设计基础”课程中，这样既能节省教学课时数，又能化繁为简，提高教学效果。“工程力学”与“机械设计基础”优化整合方案如下页图1所示。

2.2.2课堂教学改革

对于学生来说，兴趣是最好的老师。对课堂教学进行以下几种改革。

(1)采用“对分课堂”教学模式

课堂时间一分为二，一半时间由老师讲授知识，另一半时间交给学生自由讨论。老师只讲授框架、基本概念、重点和难点，对具体知识点并不详尽阐述。因为当堂讲述的新知识点学生还不熟悉，无法展开深入讨论，“隔堂讨论”就显得尤为关键。学生课下对老师课堂讲授内容进行消化吸收，下一次课堂中对上一堂课程内容进行分组讨论，这样使学生有备而来、准备充分，学生经历了“老师讲授——课后自主学习——分组讨论”三个阶段，既巩固了知识点，又加深了对课程的理解掌握程度，同时也大大提高了学生的学习积极性。

(2)建立班级微信群，发展“第二电子课堂”

现在的学生几乎100%使用微信软件，教学方式也要与时俱进。有些学生在课堂上对某些知识点有疑问，没有当即提出，课后可以通过微信群互动来讨论解决疑难问题。学生与老师通过微信单聊，或者群聊的方式对相关知识点进行梳理探讨，与传统课堂教学相比，学生融入感更强，学生与老师互动交流机会增多，拉近了彼此距离，也提高了学生的学习兴趣。

(3)多媒体动画为主，文字表述为辅，举例对比教学

能用多媒体动画演绎的知识点，尽量避免采用单调的文字公式表述出来。例如“机械设计基础”课程中，可以运用多媒体将一些常用机构进行展示，如牛头刨床、内燃机、鄂式碎矿机、鹤式起重机等机构，通过动画flash演示，提起学生对这些机构的兴趣，然后再通过“提问题——求解答——下结论”来引导学生慢慢理解、掌握知识点，而不是用单调文字公式将这些知识点列出来，让学生来死记硬背。

通过举例对比的方法将新知识点引入课堂，提升学生对课程的兴趣。例如“工程力学”中讲解变形体的拉伸和压缩时，可以用粉笔做试验。课堂中发给学生每人一支粉笔，让他们对粉笔分别进行拉伸和压缩，学生们会发现拉断粉笔很容易，压裂粉笔却很难，这就成功演绎了同一材料对不同变形方式的抵抗能力。又如“机械设计基础”中讲解齿轮传动与链传动，可以让学生通过观察对比钟表及自行车的特点，来引入齿轮传动与链传动的优缺点。这样可以成功地把枯燥的理论通过举例对比带给学生，化繁为简，变深奥为通俗。

(4)以堂训练为主，课后练习为辅

老师布置课后作业的目的，是希望学生课下通过练习巩固所学知识。多次批改学生课后作业时发现，作业多半是抄袭或者空着不写，这样并不能达到课后练习的目的，老师也无法通过课后作业了解学生对课堂内容的掌握程度。本次改革以当堂训练为主，课后练习为辅。课堂中布置题目让学生当堂在规定时间内完成，可以相互讨论，也可以请教老师，训练结束后老师立即对该题目进行讲解，对于完成较差的学生，布置类似的习题让其课后进行练习。这种方式使学生在课堂中不再处于“梦游”状态，课堂学习变得紧张、高效，不仅激发了学生的学习激情，同时也可以让老师通过当堂练习发现自己的不足，及时对后续课程进行改进。

(5)给学生一次当“老师”的机会

现在的课堂大都是老师起绝对主导作用，老师主动讲授，学生被动接受，仿佛天经地义，其实这种方式很容易让学生产生视觉、听觉疲劳。在课时充足的情况下，抽取几个学生，让他们自己备课、准备教学ppt，站上讲台给同班同学及老师进行讲授，这样既可以增加学生对课堂的新鲜感，又可以提高学生学习的积极性。

2.2.3实践改革

在教学的过程中，可采用先实践后理论的方法。例如“工程力学”中对材料力学性能分析这个知识点，可以先带学生去梧州工业园孵化基地力学实验室进行实验操作，通过万能拉伸试验机对非金属材料和金属材料进行拉伸、压缩、弯曲等实验，对比不同材料的性能差异，然后再展开理论教学。又如“机械设计基础”中齿轮加工的仿形法、范成法，可以将学生带到梧州万顺锻压机床厂生产车间，观看插齿机、滚齿机的加工过程，并请车间技术员给学生现场讲解，加深学生对齿轮加工方法的理解，然后再回到课堂进行理论教学。这样能够大大提高学生的兴趣，加深其对所学知识的理解。

不要“关起门来学习”，那是“闭门造车”，要与时俱进，科技在进步，知识也在创新。可以经常邀请鸿图精密、恒声电子、中船华南船舶等梧州本地企业中生产一线上的工程师来学校开设论坛和讲座[6]，拓宽学生的知识面。部分理论教学课时也带到企业中进行教学，课程设计、毕业设计也带到企业生产实际中去开展，将课堂教育与企业教育融为一体，真正做到“厂中有校”，使学生亲临一线生产环境，真正向实际应用跨越，这样学生才能更加深刻地领会所学知识，可有效地激发学生学习的兴趣及创造性。

组织学生参加全国大学生创新创业大赛项目，学生组队在校内实验室开展项目，自己负责方案设计、材料选购、机构组装，指导老师给予技术支持，这样不仅可以提高学生实践动手能力，同时也能增强其对所学理论知识的掌控运用能力。

2.2.4课程设计改革

打破“多年一题”的状态，增加课程设计答辩环节。

传统的“机械设计基础课程设计”通常是老师布置一个题目，让学生自己查找相关资料，完成结构设计、图纸绘制，设计完成后提交课程设计报告，老师根据报告完成情况打分。减速器设计[7]这个题目涵盖了“机械设计基础”大部分知识点，被多数高校沿用至今。现代社会电子科技发达，学生只要去网上搜索，就能轻松查到很多题目和相关资料，“囫囵吞枣”是当前很多学生的做法，抄袭交差了事，没有任何创新，不能达到训练其工程应用能力的目的。

本次“机械设计基础课程设计”改革让学生分组协作，自己选组员、选题目、想方案、分任务，同时增加课程设计答辩环节，必须做出三维动画仿真或设计组装出实物，作为课程设计成果进行答辩，课程设计报告不再是唯一的评分依据。对于课程设计中学生提出的好想法和新创意，可以帮助他们申请专利、发表论文，从而提高学生的积极性。

2.2.5考核评价方式改革

打破考核方法简单、考核内容单一、考核评价方法片面的旧局面，不以期末考试卷面成绩作为对学生创新应用能力评价的唯一标准。

目前高校课程考核方式普遍采取的是平时成绩占30%、期末考试卷面成绩占70%的模式[8]，并没有实践环节成绩占比。部分学生通过死记硬背，或网上找题库做题练习的方式，能轻轻松松及格甚至拿高分。但是这种考核方式太呆板、不科学，并不能对学生工程应用能力进行准确评价。本次“工程力学”和“机械设计基础”课程教学改革采用实践成绩(40%)+平时成绩(20%)+期末考试卷面成绩(40%)的考核方式，其中实践成绩由实践操作完成情况、创新创业项目完成情况及生产实习所在部门打分来综合判定。

3 教学改革基础和环境

梧州学院面临着地方新升本院校向应用型教育转型发展的伟大机遇，全校各学院各专业积极响应号召，努力实现本专业具有梧州学院特色的转型。机械与材料工程学院拥有机械工程训练中心1个，机械工程训练中心下设机械加工基础实训室、先进制造技术实训室、钳工实训室、模具实训室及模具研发中心。工程训练中心目前拥有主要教学设备312余台(套)，设备总值800余万元，工程训练中心现有使用面积达2000平方米。

经过多年的发展，机械与材料工程学院已建成12个实验室和1个自治区级实验建设示范中心。拥有广西重点实验室培育基地“机电控制与快速成形实验室”、广西高校重点建设实验室“宝石设计与检测实验室”，拥有“机械原理实验室”“机械设计实验室”“机电一体化实验室”“CAD/CAM实验室”“创新设计实验室”“数控仿真实验室”“自动控制原理实验室”“电力拖动实验室”以及“PLC实验室”等一系列开放性实验室。实验室面积达800多平方米，设备总值750万元。

机械工程训练中心、校内实验室可以满足机械类相关专业课程的实验及实践教学。实验室及工程训练中心面向校内外师生同时开放，成为我校学生科技创新与制作的实践基地，为学生实践创新能力的培养开辟了新的途径，学生可以自由申请进驻，有利于课程设计和小项目的研发，同时也有利于大学生创新创业大赛项目的开展，形成了良好的工程素质教育的氛围。

在校企协同育人方面，由学院牵头，联合地方政府相关部门、龙头企业等，成立以学院为主导的校企合作行业联盟理事会。机械设计制造及其自动化专业通过行业联盟理事会平台相继与梧州本地规模较大、技术力量雄厚的企业签署了“协同育人基地”协议。目前已有多门专业课程理论课时在企业中开展教学，部分专业课程的课程设计和毕业设计也在企业进行，企业也欢迎学生进驻学习和实践。下页表1为协同育人校外实训基地。

表1 “协同育人校外实训基地”一览表

大多数地方普通本科高校专业课程建设偏重于理论与实践的系统化，实践创新体系单一，与社会需求不适应，导致培养出的学生存在“工程理念缺失、工程能力缺乏”的双缺现象。本次课程教学改革，通过分析现有教学模式下“工程力学”与“机械设计基础”课程存在的弊病，结合梧州学院实际，通过课程内容整合、教学课堂改革、实践改革、课程设计改革以及考核评价方式改革等多种形式，提高课程的教学质量、层次与教学效果，培养学生的创新应用能力，提高其社会竞争力，以便适应现代社会经济高速发展的需求。