机自专业特色课程体系构建与一流课程建设

2021-04-03齐洪方孙文文

现代制造技术与装备 2021年9期

汪芳齐洪方孙文文

（武汉华夏理工学院智能制造学院，武汉 430223）

一流课程建设是加快一流学科和一流专业建设的重要发力点。武汉华夏理工学院深化本科教育教学改革，夯实课程建设基础工作，深度融合教育教学与信息技术。通过政策保障、精心培育，取得了一定的成绩。学校共获批国家级一流本科课程1门、省级一流本科课程10门。其中，机械设计制造及其自动化（简称“机自”）专业的“智能制造与生活”课程被认定为省级线上线下混合式一流课程。本文以机自专业为例，阐述特色课程体系构建和一流课程建设的实践与思考。

1 机自专业特色课程体系的构建

合理的课程结构与有特色的课程体系是一流专业建设的必要条件。机自专业主要学习机械设计、制造、控制以及测试等方面的基础知识，进行机械工程师的技能和工程能力训练。课程以知识的传授与积累为主要目的，结合相应的实践教学提高学生能力，培养学生的综合素质[1]。目前，武汉华夏理工学院机自专业课程体系由通识教育、专业教育、集中实践教学、创新教育、职业技能教育以及综合教育6个模块组成[2]。

（1）通识教育模块为大学阶段乃至终身学习与发展打下较扎实的理论基础。除高等院校常开的课程外，“艺术与审美”“创业教育”等课程也列入通识必修课。

（2）专业教育模块建设了一批特色专业基础课、专业方向课和专业选修课，凸显智能制造技术应用特色。

（3）集中实践教学模块是机械工程师培养的重要阶段，建立由基础实践、技能实践和综合实践组成的3层次实践教学体系。

（4）创新教育模块强调在专业竞赛中培育创新意识和能力。

（5）职业技能教育模块通过职业技能（如车工、铣工、CSWA助理工程师等）培训和考证，将专业课程与职业技能挂钩。

（6）综合教育模块含公益活动、国家安全教育以及中外校际研学活动等。

2 机自专业一流课程的建设

机自专业建设了一批通专融合、专创融合、赛教融合以及产教融合的特色课程。课程建设过程中积极运用互联网工具开展智慧教学实践，将信息技术和教育教学深度融合。

2.1 通专融合的特色课程

通识课必须依托具体的专业开设，但又要从具体的专业知识中凝练出哲理，让具体的知识与哲理相结合，达到启发学生的目的[3]。“智能制造与生活”是机自专业开设的面向全校的通识课，课程主要联系日常生活中的智能产品，系统介绍智能制造的各项关键技术、应用和发展等内容。通过智能制造在生活中的应用，激发学生对智能制造的兴趣，帮助学生了解从智能制造的产生发展到关键技术，使学生具备基本的科学素养、科学精神与科学思维，培养学生的学习能力、思辨能力以及创新实践能力，让学生能够崇尚科学。

2.1.1 常抒己见传达思想新意

“智能制造与生活”把教学对话扩大到整个课堂，在师生、生生之间开展广泛对话。在讲课过程中，有13次课堂讨论，如“动物是否有智能”“你希望私人订制的机器人拥有什么功能”“工匠精神”等，激发学生的积极性、参与性和创造性，让每一位学生都有课堂参与感，能主动表达自己的观点。

2.1.2 注重趣味提升课堂魅力

通识课程一定要注重知识的趣味性，在课程素材选择上应选择有趣的内容。例如：讲到最早的机床雏形时，可从中国明朝出版的《天工开物》中关于磨床的结构出发展开。

2.2 专创融合、赛教融合的特色课程

机自专业将“机械创新综合实训”作为专创融合特色示范课的突破口，依托于各类学科竞赛和教学改革研究项目，将创新创业教育有机融入专业实践环节，积极推进机自专业学生创新创业训练和实践。

2.2.1 专创融合，培养学生创新意识，树立创业精神

“机械创新综合实训”虽然是集中实践教学环节，但是仍然有理论教学环节的学习。本课程理论教学环节采用“线上+线下”的混合式教学模式。线上采用超星学习通建设课程，分引言、创新篇、创业篇及创新创业成功案例4个章节[4]。线下由专业教师讲授机械创新设计方法及经典案例，由企业专家讲授创新创业专题讲座。教学中融入了创新创业教育要素与资源，并设计了一套创新思维方法、创业教育融入专业课程的课件，上传至超星学习通课程网站供学生学习参考。

2.2.2 赛教融合，将学生的设计作品转化为成果

“机械创新综合实训”要求学生能根据指导教师给定的命题，按照一定的功能要求，动手设计出新型的机构或装置，并输出相应的技术文件。通过公开答辩挑选出优秀作品和优秀选手，并推荐参加三维数字化创新设计大赛、产品创新大赛、机械创新设计大赛等大学生赛事。其中，被企业专家相中的设计作品，可以由企业指导学生申报专利并承担全部费用。

2.3 产教融合的特色课程

2.3.1 将最新的学科前沿、最新案例和产教项目融入课堂

一方面，聘请企业高级工程师参与课程规划和设计，进行企业设计案例的收集和整理；另一方面，根据理论和实践教学的需要，聘用企业技术骨干和专家作为学校的企业讲师，参与课程的讲授和实践环节的指导[5]。例如：“机械工程项目管理”“自动生产线设计及应用”“生产实习”等课程中，企业工程师和教师共同完成了课程讲授过程。

教师将最新的学科前沿、最新案例和产教项目融入课堂教学，可提高课堂教学效果，有助于稳步提升人才培养质量。例如：温娟教师在宁波材料科学与工程研究所实习半年，参与研究所具体科研项目，实现了产教研的深度融合。2019年立项湖北省科技厅自然科学基金项目“基于果胶电解质双电层突触晶体管的神经形态研究”，2020年给学生举办线上专业讲座“中国芯”，并发表了1篇SCI论文。朱凤霞教师在武锅集团阀门有限公司、武汉元丰汽车零部件有限公司实习数月，参与企业实际科研项目，实现了产教研的深度融合。2018年立项省教育厅科学技术研究计划指导性项目“电动截止阀流场特性研究”，以案例教学法融入“毕业实习”“机械优化设计”等多门课程中，并发表了2篇EI会议论文。

2.3.2 将生产实际过程融入课堂

根据生产实际过程，设计综合实训环节。例如：在“现代制造技术综合实训”课程教学过程中，以典型夹具或小型设备的三维建模、工程图绘制、复杂零件的快速成型或数控加工、加工程序编制、加工程序仿真、数控机床的基本操作技能与工件加工检测为核心内容，将过去简单的、独立的实验转变为综合性、设计性实训。实训中学生全程参与现代制造过程，对学生掌握先进制造技术具有积极作用。

2.4 把思想政治工作贯穿于专业教育全过程

机自专业积极开展课程思政改革与实践，将课程思政贯穿整个教学过程，目前有8门课程思政试点课程建设，其中2门获校级示范，3门校级结项，3门建设中。

2.4.1 利用智慧教学工具进行教学设计和视频资源建设

在课程教学中，教师除了将相关专业知识传授给学生，还需根据课程特点，利用智慧教学工具设计教学环节，挖掘相应的德育渗透点，将爱国主义精神、社会责任感、历史使命感和行业职业道德、企业文化等方面教育剪辑制作成短视频融入专业教育。

2.4.2 利用智慧教学工具进行教学反馈

通过“雨课堂”“问卷星”等信息化工具，完成学生对课程思政试点改革教学效果的调查，在教学内容和教学形式上，及时根据问卷反馈的结果适时调整。

3 深度融合信息技术的课程开发

3.1 基于VR技术开发虚拟实训

机自专业基于虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术开发虚拟实训。例如：“机械装置测绘”是机自专业的重要实践环节，机械装置测绘实践环节中，学生需要在实验室拆装汽车变速器。由于可供学生拆装的变速器较少，实际教学中常常只有一部分学生有机会动手拆装，还会有一些学生来不及动手拆装，影响了教学效果。

课程教师利用拆装对象汽车变速器的三维模型建立VR环境，使学生能够在对实物进行拆装前在VR环境中进行拆装练习。一方面，可以让每个学生都在VR环境中进行操作，部分解决有学生没有机会动手操作的问题；另一方面，学生在VR环境熟悉拆装操作后再对实物进行拆装，感受更深刻，操作速度更快，在同样时间里会有更多学生有机会进行实物拆装。学校机自专业基于VR技术的“机械装置测绘”虚拟实训课程，在全国高校教师教学创新大赛3D/VR/AR数字化虚拟仿真主题赛项中荣获三等奖。