新工科背景下《机械设计》实践教学改革研究

龚 寄

（湖南涉外经济学院信息与机电工程学院，湖南 长沙410205）

0 引言

近年来，新一轮科技革命的迅速兴起和产业革命的积极推进以及新经济的日益发展，与之关系密切的高等工程教育的改革和发展也随之面临着新的挑战。为了适应这些新形势，我国的高等工程教育也作出了一些重大战略决策部署。吴爱华等人于2017年在《高等工程教育研究》发表的《加快发展和建设新工科主动适应和引领新经济》一文[1]中正式提出“新工科”概念，自2017年2月开始，教育部曾先后在复旦大学和天津大学召开了与新工科建设和发展有关的研讨会，分别形成了“复旦共识”、“天大行”。于同年6月9日，教育部曾在北京召开了“新工科研究与实践专家组成立暨第一次工作会议”，从而形成了“北京指南”。从“复旦共识”、“天大行动”到“北京指南”[2-3]，标志着以新工科建设为主题的高等新工科教育改革开始启航，也标志着我国工程教育翻开了新工科建设的新篇章。在新工科建设背景下，深化新工科教育教学改革，推进新工科建设为机械类专业的改革和发展指明了方向，同时也对机械类专业的各类实践教学提出了新的要求。当然，作为《机械设计》实践课程的课后实验、课程设计和机械创新设计的教学改革也势在必行。

1 新工科背景下《机械设计》实践课程在教学上存在的问题

实践教学是实现应用型人才培养的必备环节，对于提升学生对理论知识的理解能力和综合实践能力，培养学生的创新素养具有十分重要的作用，为他们工作后从事科学研究和解决工作中的实际工程问题打下坚实的基础。《机械设计》课程实践教学目前主要包含实验教学、课程设计、创新设计，这些实践环节对于帮助学生理解《机械设计》的理论知识，提高学生应用所积累的理论知识解决工程问题，培养学生适应新工科发展的科学严谨的创新精神具有不可或缺的关键作用。结合目前应用型本科院校机械类专业“基础宽厚实，实践能力强，创新潜质高，综合素质优”的工程创新人才的培养目标和基本要求，结合机械类专业建设现状和我校实际情况，笔者对《机械设计》实践课程在教学中存在的问题进行了探索。

1.1 机械设计实践课程的教学资源与新工科建设的要求不匹配

新技术时代面临大量全新、未知的新问题，为了培养出符合“新工科”要求的高素质创新型人才，《机械设计》实践课程的教学资源改革当然必须与新工科的发展同步。实践教学资源大体上可分为硬件资源和软件资源。一方面，很多高校确实加大了对实践教育的资金投入，购置了一些实验设备，增开了具有一定功能的实验室和实践教学基地。可是，由于当前学生人数众多，根据理工科院校的特点，投入到实践教学经费仍然非常欠缺，实践所需仪器设备少，再加上学生参加实践时间的限制等原因，学生只能多人协作共同完成实践任务，以致于部分亲自动手的积极性不高学生而依赖其他同组成员，甚至会给一些本来积极学习的学生带来负面情绪，最后致使学生理论学习与实际操作的脱节，动手机会少，创新能力差，难以适应社会发展的需要。另一方面，高校招聘的指导实践教学的教师多是高学历人才，他们拥有扎实的理论基础，但是实际工程经验不足，实践能力和水平有限，再加上他们工作任务繁重，在指导学生过程中，习惯于看中理论知识的验证，忽略了实践创新能力培养的重要性。

1.2 《机械设计》实践教学改革力度滞后于新工科建设的要求

高校为了适应新工科建设要求，传统的《机械设计》实践教学模式已不能满足新时期发展要求。为了更好的培养出工程思维活跃，实践创新能力强，满足社会需要的新型综合性人才，高校应加大《机械设计》实践教学的改革力度。由于《机械设计》课程具有较强的理论性，且所涉及内容广，知识点多。目前多数高校在机械设计理论课的教学过程中重点仍是在于帮助学生掌握常见机构和通用零件的结构尺寸设计和能力校核计算，结合目前的现状来看，老师们在教学时因一些条件的束缚，无法真正实现将实际工程系统的问题结合到《机械设计》课程的理论教学中，以致于学生所学习的知识与工程需求脱节，于是，健全实践教学的特色管理机制，修改以理论知识为主的学习和考核体系，形成理论考核与实践能力并重综合评价体系。不断更新《机械设计》课程实践教学内容，体现新工科的社会发展需求。比如在《机械设计》课程的实验教学过程中，教师应加强实践教学改革力度，减少开设以验证性、认知性为主的基础性实验项目，充分实现实验室的创新功能，避免单一用途。此外还提供相应的实验资源，并鼓励学生在课余时间多到实验室进行课外科技创新活动，学生的综合素质在实践教学活动中得到全面提升，他们学习的主动性与积极性也随之提高。

1.3 基于新工科背景的《机械设计》实践课程改革思路

《机械设计》实践教学是新工科建设中的重要组成部分，应该不断地适应新工科时代的发展要求。高等院校作为新时代建设者的培养主体，应切实做好《机械设计》实践教学改革，具体从以下几个方面做起。

（1）优化《机械设计》实践教学的内容

为适应新时代的发展需求，高校必须加快新工科建设[4]。实践教学作为培养复合型、创新型人才的重要环节，其地位更加突出。如今，众多工科院校《机械设计》课程实践课程的传统教学模式已不能满足新时代经济社会发展的需求，比如在《机械设计》课程设计的授课内容设置时，目前很多高校采用的是减速器的设计，学生通过完成此设计当然是可以收获一定的效果，但是由于当前这类设计的现成的资料很多，学生在完成设计的过程中往往是按部就班，照葫芦画瓢的方式，再则目前减速器已经实现了标准化，系列化，学生的设计过程中几乎不需要创新，以致于学生的设计就变成了一次机械设计的基础训练，更谈不上培养和提升学生的创新能力了，这种做法显然是落后于新工科时代对人才的素质要求的。针对目前的现状，高校作为向社会输送工程技术人才的主体，在为学生设置《机械设计》实践内容的时候要尽量贴近企业的一线生产实际，可以指导学生在校期间选一些面向社会，面向工程的创新型课题作为课程设计的内容，构建新工科课程体系与实践教学体系紧密结合的新模式。帮助学生形成了理论学习与工程技能相配套、层次化的专业技能知识树，让学生将理论知识直接应用到实践中。

（2）更加突出学生在实践教学环节中的主体地位

在新工科建设中，《机械设计》的实践教学内容和形式的设置都要坚持以学生为本，确实秉持学生在实践教学中的主体地位的现代化教学理念。《机械设计》的实践教学环节主要有课后实验，课程设计和机械创新设计，在实践环节的教学内容的设置时，尽量设置一些让学生手、脑并用，要求解决一些结合理论基础才能解决的系统工程问题，培养学生分析解决工程问题的能力，提高学生的综合工程素质。在教学方法上，应该全面实施以基于新工科需求的教学方法改革，引导学生们积极自主学习、主动实践。比如学校实验室采取全天对学生开放的模式，学生可根据自己的知识基础、兴趣爱好和专业特长等条件来和实验教师沟通预约选做实验。在实验过程中，学生能根据实际遇到的问题，查阅相关文献，并充分发挥自己的想象力、判断力和创造力，解决实验中的实际问题。这种模式改变了传统单一和固定实验教学的模式，激发了学生的自主学习兴趣，提高了学生的创新能力，体现了因材施教的教学原则，尊重了学生兴趣和能力的差异性。

（3）优化《机械设计》实践教学的师资队伍建设

新工科建设背景下，高校要对国家经济发展和产业转型升级发挥支撑和引领作用。在应试教育的影响下，尽管国家和各省市已经制定了大量有关高校改革的决策性文件，但是仍有不少学生和教师缺乏对实践环节的重视。由于学生存在着偏重理论学习，忽视实践环节的现象。同时高校应提高实践教师的地位和待遇，改善他们的工作条件，完善实践教师晋升制度，吸引既有深厚的理论功底，又有丰富的实践经验的人才加入到实践教师队伍。同时还定期对实践教师进行培训，为他们多开通到企业实践学习的渠道。学校还应充分利用地方区域产业优势，聘请一些经验丰富的同行业企业工作人员参与指导学生实践。

2 《机械设计》实践课程改革预期效果

《机械设计》实践课程是《机械设计》课程重要的实践性教学环节，只有通过不断地全面改革和实践，形成一套能适应新工科特色的《机械设计》实践教学新体系，在实践课程的教学中帮助学生理解和掌握《机械设计》课程的基本知识点，从而提升《机械设计》课程的教学质量，培养学生的实践动手能力和创新能力，为培养出满足新工科建设要求的综合性机械类专业人才做准备。

3 结束语

高校是新工科建设的责任主体，要付诸人才培养的实践行动之中，要不断创新人才培养模式和机制体制，激发活力。要增强新工科建设的责任感与使命感[5]。《机械设计》课程实践教学的改革是适应新时期学科发展的基本要求，也是新工科建设背景下培养学生工程素养和提升学生创新能力的动力。适应新工科背景下的人才培养需求，改革课程教学的内容、突出课程的教学主体、不断加强师资队伍的建设，培养学生的适应能力和工程创新能力，进一步提高教育教学质量，加强应用型工程人才的培养质量[6]。