以工程能力培养为导向的“专业综合实践”课程教学改革

唐庆菊 陈少云 于凤云

摘    要：为对接工程教育认证和新工科建设对学生工程能力培养要求，对机械设计制造及其自动化专业机械制造方向“专业综合实践”课程的教学目标、教学内容和具体要求进行科学设计。课程教学目标与毕业要求指标点一一对应，对其形成有效支撑;教学内容划分为实践准备、拆卸、测绘准备、零件表达、实测零件、装配表达、装配、清理和答辩9个模块，分别提出各模块的具体要求，培养学生在工程实践中解决复杂工程问题的能力，支撑课程教学目标的实现。

关键词：工程教育认证;新工科;工程能力;专业综合实践

中图分类号：G642      文献标识码：A      文章编号：1002-4107（2021）04-0076-03

国家实施的“一带一路”“中国制造2025”“互联网+”“新工科”等重大战略，对高等工程教育改革和大学生工程能力培养提出了更高的要求[1]。黑龙江科技大学机械设计制造及其自动化专业的人才培养目标是：培养勤恳务实，敬业奉献，德、智、体、美全面发展，掌握必备的自然科学基础理论和机械设计制造及其自动化专业知识与技能，具有国际视野、创新创业精神和良好的综合素质，工程实践能力强，能在机械工程及相关领域从事机械产品设计制造、技术开发、工程应用、生产管理、技术服务等方面的应用型高级工程技术人才。

“专业综合实践”是机械设计制造及其自动化专业机械制造方向本科生必修的专业教育实践课程之一，在大四年级第一学期开设，共计3周时间。通过对典型机械（目前以拆装普通机床为主）的拆卸、测绘和装配的基本理论、基本知识和基本技能的训练与专业知识的综合运用，使学生得到一次较为全面的机械专业综合训练，提高学生的工程素质和工程能力。该教学环节能够支撑工程教育认证12项毕业要求中的问题分析、设计/开发解决方案、环境和可持续发展、个人和团队、沟通和项目管理等6个一级指标[2]，在机械设计制造及其自动化专业机械制造方向人才培养过程中具有非常重要的地位和作用。

一、教学目标设计

“专业综合实践”课程通过对有代表性的机械设备拆卸，让学生了解机械设备拆卸的基本步骤，掌握拆卸工具的使用方法、基本技能和技巧，对机械设备的工作原理、典型结构以及传动路线知识得到进一步的巩固和深化，了解机械零件的常用修换方法及标准。通过对典型拆卸零部件的测绘，让学生掌握工程测绘的基本方法、测绘的技巧和数据处理能力，培养学生徒手绘图的能力。通过工程图的绘制，使学生掌握工程图绘制的基本步骤，配合相关手册和图册的查询，了解国家（或行业）的技术规范，培养学生工程图的设计能力。通过对所拆卸零部件的装配，让学生了解机械设备装配的基本步骤，掌握安装的基本技能和技巧，了解机械设备装配精度对使用功能重要性的重大意义。通过理论与实践相结合，使学生进一步掌握和巩固课堂上所学的基本理论，培养学生的工程素质、系统思维能力以及团队合作精神，为毕业后从事本专业技术工作奠定必要的理论基础和实践能力。为了更好地对课程达成情况进行分析，采用课程教学目标与所支撑毕业要求指标点一一对应的方式，对教学目标进行科学设计，其对应关系见表1。

二、教学内容安排与具体要求

黑龍江科技大学机械设计制造及其自动化专业机械制造方向“专业综合实践”课程教学内容主要包括9个模块，其实践流程如图1所示。

模块一：实践准备

该阶段用时0.5天。主要完成专业综合实践的相关准备工作。通过实践准备，要求学生了解实践目的、意义和基本要求，理解掌握安全文明生产要求和安全技术操作规程;对学生进行分组，分配并检查拆卸和测量工具;借阅相关资料，认真阅读专业综合实践指导书。

模块二：拆卸

该阶段用时4.5天。主要分析拆卸部分具体结构，确定合理的拆装方法和拆卸工具;讨论并制订合理的拆卸工艺方案;组员间分工配合、有序拆卸;进行零件记录、清洗和摆放。通过该阶段的训练，要求学生了解拆装工具功能和使用方法以及拆装注意事项;结合挂图和图册，对照实物看懂拆装部分具体结构、传动原理以及单个零件结构特点和相互关系;了解拆卸原则和零件拆卸方法;制订合理拆卸工艺方案并经指导教师审核通过;认真记录并整理拆装工艺卡片，注意安全文明生产。

模块三：测绘准备

该阶段用时0.5天。主要完成零件测绘准备工作。要求学生阅读测绘资料以及有关标准资料，熟悉测绘工具、测量方法以及测绘注意事项，了解各种零件测绘过程和步骤。

模块四：零件表达

该阶段用时1.5天。主要完成零件结构的分析，通过讨论对比，确定表达方案;绘制零件草图，并绘制零件图。要求学生绘制的零件草图内容全面，清晰工整;绘制的零件图正确、完整地表达零件结构。

模块五：实测零件

该阶段用时1天。主要完成零件尺寸特点的分析，确定零件尺寸的测绘方法;零件尺寸标注方案的设计;选择合理的测量工具实测零件尺寸并标注。要求学生确定合理的测量方法;根据国家标准规范，设计零件尺寸的标注方案，要求完整、清晰;实测尺寸要求正确使用测绘仪器，测量准确，零件草图尺寸标注完整，关联尺寸协调一致。

模块六：装配表达

该阶段用时2天。主要完成工作原理和装配关系的分析，并绘制装配图（包括三维绘图）。要求学生由示意图和零件图绘制装配草图，草图内容全面，清晰工整;规范化装配草图，并绘制装配图，要求正确、清晰地表达工作原理、装配关系等内容。

模块七：装配

该阶段用时3天。根据装配图分析确定合理的装配方法和拆装工具;讨论制订合理的装配等工艺方案;分工配合、有序装配。要求学生了解装配工具功能和使用方法以及装配注意事项;制定合理装配等工艺方案并经指导教师审核通过;认真记录并整理拆装等工艺卡片，注意安全文明生产。

模块八：清理

该阶段用时1.5天。清理场地、清点工具;整理实践日记，撰写实践报告，整理拆装等工艺卡片。要求学生理解、掌握设备与工具管理的基本原理和方法以及现场5S管理标准，并认真操作执行;日记和报告内容详实、完善、规范;拆装等工艺卡片记录详实、规范。

模块九：答辩

该阶段用时1.5天。考察学生的分析能力、设计能力和应用能力。要求学生分析透彻、过程完整、报告详尽;零件及装配图表达正确，标注规范完整;答辩自述思路清晰，回答问题正确合理，小组成员间能进行有效合作。

其中，模块2～7和模块9的训练，可以培养学生借助文献研究，运用机械工程原理、技术和方法，认识到解决复杂机械工程问题有多种方案并分析工程问题影响的能力;模块2、模块4～7和模块9的训练，可以培养学生综合考虑创新、安全、环境和社会因素，设计满足特定需求的机械系统、零部件或制造工艺的能力;模块1和模块2的训练，有助于学生理解可持续环境保护和可持续发展的理念和内涵;模块2、模块5和模块7的训练，有助于培养学生在相关工程活动中适应角色转换并与团队其他成员进行有效合作的能力;模块8的训练，有助于学生了解机械产品全生命周期的成本构成，理解设备与工具管理的基本原理;模块8和模块9的训练，可以培养学生在多学科环境中，应用工程项目管理的原理和方法，对机械工程项目进行工程管理和经济决策的能力。

三、课程思政融入

在专业综合实践过程中，教师坚持以《高等学校课程思政建设指导纲要》为引领，在锻炼学生专业技能的同时，注重引导学生学思结合、知行统一，并以身示范、以身作则。同时，鼓励并培养学生勇于探索的创新精神，提升学生分析问题、解决问题的实践能力。对于拆装工艺路线的编制，拆装工具的选择，零件的管理、润滑、装配后机床的试运行等各方面，均要求学生切实在学习、思考、理解和行动上下功夫，每天认真撰写实习日记，对当天遇到的问题、创新解决办法及其受到的启发进行深入总结、深刻反思，为后续拆装顺利进行提供经验和教训，进而为专业综合实践教学目标达成提供了有力保障。

四、教学改革成效

近年来，以工程能力培养为导向的“专业综合实践”教学模式在黑龙江科技大学机械设计制造及其自动化专业得到了应用，取得了较为明显的成效。通过以上教学改革，一方面，使教师的教学目标和学生的学习目的更加明确，有利于成果导向型教学的实施;另一方面，大大提高了学生的自主学习能力和综合运用所学知识解决复杂工程问题的能力，使后续毕业设计水平和就业竞争力均得到一定提高，有助于人才培养质量的提升。

参考文献：

[1]张安富，刘超.“中国制造2025”背景下的新工科构建[J].中国大学教学，2017，（9）.

[2]高铁红，张争艳，孙立新，等.面向工程教育认证的机械专业综合实践教学新模式[J].高教学刊，2016，（20）.

编辑∕李梦迪

作者简介：唐庆菊（1981—），女，山东夏津人，黑龙江科技大学机械工程学院教授，博士，研究方向：先进制造技术、红外热波无损检测与评价技术。

基金项目：黑龙江省教育科学“十三五”规划课题“面向新工科建设的机械制造系列課程教学改革研究与实践”（GJC1318096）;教育部“新工科”研究与实践项目“面向新工科的机械类专业工程实践教育体系与实践平台构建探索研究”;黑龙江省高等教育教学改革研究一般研究项目“应用型本科高校机械工艺技术特设专业实践教学体系的研究与实践”（SJGY20170339）