面向新工科建设的“机械制造技术”课程改革探析＊

向召伟，殷 勤，张明德，舒锐志，汪静姝

（重庆理工大学机械工程学院，重庆 400054）

为了适应科技发展和产业变革，国家积极推进“新工科”建设，提升高等教育人才培养的社会适应能力[1-3]。课堂教学是新工科建设的重要一环，然而传统的教学模式已经无法满足当前科技与产业发展的现实需求，为了提升人才培养的时代适应性，有必要对传统教学体系进行改革[4-6]。

“机械制造技术”是机械设计制造及其自动化专业的核心课程，在专业培养体系中具有重要地位。通过该课程的学习，使学生了解和掌握机械制造技术的有关基本知识、基本理论、基本工艺编制方法，培养学生综合运用“机械制造技术”的基本知识、基本理论、基本工艺方法解决生产实际中的有关工艺问题的能力，从而达到提高产品质量，提高劳动生产力，降低生产成本的目的。随着时代进步，制造技术不断推陈出新，如智能制造、增材制造、绿色制造、工业机器人、人工智能等技术广泛应用于制造业中；同时网络资源等日趋丰富，为课程教学提供了丰富的素材。该课程也应紧跟科技发展步伐，对课程教学内容、教学模式、教学环节及考核方式等进行改革创新，以适应社会发展需求[7-8]。

1 课程特点及存在的问题

“机械制造技术”是机械设计制造及其自动化专业一门综合性极强的专业核心课程。该课程要求学生掌握金属切削原理及机床夹具原理的基本知识、零件机械加工工艺规程制订的基本理论及方法、零件机械加工质量分析与控制的基本理论、机器装配工艺的基础知识等；能够综合应用机械制造技术基本知识、基本理论以及相关资料（如手册、图册、技术标准、规范等），对中等复杂程度零件进行机械加工工艺规程编制；能够综合应用机械加工质量的基本知识、基本理论，针对机械加工中出现的质量、生产率及成本等复杂加工工艺问题进行分析、计算，并提出改进措施；能够应用机器装配的基础知识，提出保证机器装配精度的方法，并进行机器装配工艺规程编制；能够使用技术语言，就机械加工领域复杂工程问题与业界同行进行有效沟通和交流；能够进行机械加工及装配等工程文件的编纂，并进行说明与阐释。学好该课程要求学生掌握并能综合运用“机械制图”“材料力学”“机械原理”“机械工程材料”“机械精度设计”等课程的相关知识，课程内容繁杂，具有一定难度。

随着科技发展，新兴先进制造技术不断出现，零件加工制造方法也面临新的选择和挑战。然而，传统课程内容与时代脱节，缺乏智能制造、工业机器人、增材制造等新兴制造技术相关知识，难以激发学生的学习热情。传统教学模式以填鸭式教学为主、教学模式单一，且重在理论知识的讲解，学生参与度低、课程目标达成度往往较差。同时，传统教学过程采用的是单个知识逐一讲解的方式，学生学到的知识为零碎的知识点。然而，机械制造过程是一个复杂的工程问题，比如零件的加工工艺规程制定需要考虑零件的批量、加工精度要求、工艺装备的加工能力等因素，现有教学内容缺乏对加工制造过程进行综合分析的内容，培养的学生往往缺乏综合运用相关知识解决复杂工程问题的能力。此外，现有课程内容缺乏对学生团队合作、科技沟通等方面的培养。

如果能以新工科建设为契机，与时俱进更新教学内容，合理利用多种新兴教学资源，设置更为科学的教学环节，将有利于提升人才培养质量及其社会适应性。因此，本文将针对“机械制造技术”课程特点，面向科技发展和社会需求，在教学内容、教学模式、教学环节设计等方面进行改革探析。

2 改革与实践措施

2.1 教学内容改革

近年来，制造业快速发展，人工智能、数字孪生、增材制造等新的技术应运而生，并在工业领域广泛应用。相关技术为机械制造带来了全新的契机，但同时也带来了一些挑战。因此需要更新课程内容，适当讲授增材制造等新兴技术，并借此培养学生的创新能力。例如，针对增材制造技术，介绍其基本原理和优缺点，讲解其对零件设计、加工、制造等带来的机遇和挑战，进一步引导学生利用增材制造进行工程创新设计等。

授课教师应及时阅读与课程内容相关的最新文献资料，结合自己的学术研究成果等，适当拓展教学内容。此外，相关课程授课老师应积极参加行业前沿会议、工业展等活动，主动了解机械制造领域最新动态，丰富讲课素材和内容，提升课程内容的时代性和实用性。

2.2 教学模式与手段改革

改变原有的填鸭式教学方法，以问题导向引导学生积极思考，形成以教师为主导、学生为主体的教学模式，提高学生分析问题、解决问题的能力。充分运用多媒体功能，利用短视频、动画展现结构原理等，直观、形象地描述知识，提高课堂教学效率。同时可以利用课间播放与教学内容相关的加工实景录像等，增进学生的产业参与感，提升学生的学习热情。

传统教学以基于PPT 的内容讲解为主，讲课难易及进度很难满足所有学生的需求。可以充分利用慕课平台、超星尔雅等进行辅助教学，让课堂知识讲授有的放矢。鼓励学生关注相关精品网络课程，利用相关资源进行课前预习，提高课堂学习效果。对于部分难点知识及上课掌握不好的知识，鼓励学生利用相关资源进行有针对性的复习，有效促成课程目标达成。同时可以利用相关平台的题库等，对学生知识的掌握情况进行及时考察，根据考察结果利用下一节课上课时段进行有针对性的复习和案例讲解等，切实保证学生达成教学目标。

2.3 教学环节改革

通过合理安排先修课程及其内容，增强学生对制造业基础知识及前沿动态的认识。如在“机械工程学科导论”“智能制造技术概论”等先修课程中安排数字化工厂等教学内容，在“工程训练”等教学实践环节安排学生参观学生创新创业实验室、数字孪生系统等学校建设的教学科研基地，增进学生对人工智能、数字孪生、增材制造等先进技术的了解。课程教学环节综合采用课堂讲授、课堂练习、课程项目设计、课外作业等教学手段。其中课堂讲授主要针对重点基本知识、基本理论及应用基本知识、基本理论对实际工艺问题进行分析的方法进行讲解。课堂练习以学生为主导，引导学生对某些问题进行分析。课程项目设计给出若干典型零件，让学生分组进行讨论分析，并完成工艺规程的编制。课外作业是对一些重要内容进行课外练习消化。

在课程后期将学生分成若干小组，每组3～5 人，每组分配不同的轴类零件图及箱体零件图。通过课程学习，小组内部讨论对相应零件进行工艺分析，编制工艺技术文件。在课程最后，要求各小组就零件工艺编制过程及最终结果进行课堂答辩。教师对每组的完成情况进行点评，并根据完成质量和小组成员贡献等综合给出相应成绩。通过该环节以期提升学生的参与积极性，增加学生对讲授知识的理解，提升学生分析、解决复杂工程问题的能力，并培养学生的沟通能力和团队合作精神。

2.4 改进课程考核体系

“机械制造技术”课程内容繁杂、综合性强，学生学习过程中往往存在一定的难度。课程考核要综合考虑学生的理论知识掌握情况、综合运用各方面知识解决复杂问题的能力及团队合作与沟通能力等，因此需要综合运用课程表现、小作业、课程项目设计、期末考试等环节对学生进行考评，以期能准确评估学生的课程目标达成情况。同时，合理设计小作业等环节，通过小作业完成情况，定量分析学生个体对有关知识点的掌握情况及对应课程目标达成状况，对知识点掌握不好的同学进行针对性辅导，使其在后续考核环节中能够达到课程要求，最终达成相应的教学目标，切实保证人才培养质量。

3 结论

“机械制造技术”是机械设计制造及其自动化的专业核心课程，具有知识分布广、难度大、实践性强的特点。在新工科建设背景下，对课程教学内容、教学模式与手段、教学环节、考核体系等进行了改革和实践。新的教学体系更加尊重学生对知识的认知规律，有利于更好的理解、运用相关知识。新的教学模式与手段下可以提升学生的学习积极性，及时掌握学生的学习状况，切实保证教学目标达成。同时，通过课程项目设计可以有效增进学生对讲授知识的理解，锻炼学生分析问题、解决问题的能力，并培养学生的沟通能力和团队合作精神。