产业学院背景下“机械原理”课程的资源建设路径*

于景华 ， 梁海龙 ， 殷东华 ， 刘 勇

（山西工学院智能制造产业学院，山西 朔州 036000）

0 引言

产业学院的建立是为了让教育与产业发展接轨，改变传统的教育方式，应对社会市场需求，更新人才培养理念，探索新的人才培养模式，将理论与实践充分结合起来，让知识真正应用于产出，培养满足社会、企业需要的高素质应用型、复合型、创新型人才[1]。同时“新工科”要求地方高校要对区域经济的发展和产业转型升级充分发挥支撑作用。

在产业学院教学组织模式下，需要高校转变角色，微观层面的课程与教学要做出相应的调整，使学生学到的知识能直接与产业需求对接。山西工学院积极推进学校与企业共同完成课程体系建设，在传统教学的基础上引入案例牵引、项目驱动等教学方式，同时秉承“以学生为中心、产出导向和持续改进”的OBE理念，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，从而形成具有产业学院特色的教学体系，推动学生由掌握专业知识向掌握实践技能的充分转变[2]。课题组以山西工学院智能制造产业学院开设的“机械原理”课程为例，就课程改革背景下的资源建设情况给予具体分析。

1 “机械原理”课程教学现状

“机械原理”是面向高等工科院校机械类专业本科学生开设的主干学科专业基础课之一，主要研究典型机构与机械装置运动原理，以及机构设计中的基本理论与方法，该课程具有较强的综合性和工程性，承担着培养学生创新思维、综合设计能力及工程实践能力的重要任务。长期以来，我国众多高校开展了教学改革，在教学理论、教学方法等方面取得了一定成果，综合分析比较山西工学院智能制造产业学院的“机械原理”课程教学，发现其还存在着一些问题需要进一步改进。

1）课程内容不变，实践内容增加，课时相对减少。山西工学院智能制造产业学院“机械原理”课程是面向机械设计制造及其自动化和车辆工程专业开设的，课程内容和以前没有变化，为了满足应用型人才培养要求，增加了项目引导和项目实践环节。而在教育部精简学时的要求下，课时由原来的64～72学时，减少为48～56学时，教师在授课过程中按照传统的讲授教学方式难以将课程内容完整地展示出来，在一定程度上会影响学生的学习效果。

2）网络资源较多，适合产业学院培养目标的资源较少。比如中国大学资源共享课、中国大学慕课、SPOC教学平台等很多优秀、全面的教学资源，而这些资源不能直接拿过来用，适合该校培养目标的资源还需要挖掘整理再补充。

3）教学内容与工程背景、思政元素结合效果较差。“机械原理”课程内容较为抽象，部分知识点枯燥难懂，教师讲课时仅讲课本理论知识，没有充分融合工程实际、思政元素、日常生活中的一些现象事例，导致学生理解困难，课堂效果不佳，为了出勤而上课，缺乏内动力[3]。课程结束后学生对知识的掌握也是零零散散，为了应付考试死记硬背，未形成知识体系，造成了考试结束后知识迅速被遗忘的现象。

4）学生对工程软件的使用缺乏有效的锻炼。应用型本科院校尤其注重学生的实践应用能力和创新能力的培养，因此，教师在教学过程中应当多引导学生使用课程相关工程应用软件。而现在大多数学生对工程软件还只是停留在课程学习的层面，没有工程实际的应用经验，缺乏工程意识和实践创新的能力。

2 课程改革情况

针对“机械原理”课程教学中存在的问题，应结合产业学院对应用型人才的培养要求，加强学生学习自主性。课程教学过程中应紧密结合实践操作，从根本上解决教学脱离实际的问题，结合实际情况分别对教学目标、教学内容进行改革。

2.1 修订教学目标

习近平总书记指出，要用好课堂教学这个主渠道，各门课都要“守好一段渠、种好责任田”，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[4]。该校大力推行“课程思政”教学改革，落实立德树人根本任务，督促每一位专业课老师开展课程思政教学。“机械原理”课程教学目标由原来的知识目标和能力目标，修改为知识目标、能力目标和思政目标，增加思政目标为“结合相关案例，通过课程思政，使学生具有严谨求实、精益求精的工匠精神和职业素养”，教学大纲中的教学内容也针对各章节的特点，相应地加入了课程思政内容。同时结合该校为地方经济培养工程技术型人才的办学定位和机械类专业能够胜任工程设计、开发、分析、研究等工作的培养要求，在能力目标里增加“能应用现代工具在设计环节体现创新，并具有制图、计算、测试和使用技术资料等基本技能”的内容，这部分主要是应用SolidWorks软件和ADAMS软件建立虚拟样机，在教学中学生结合具体的实践项目完成虚拟样机的建立和仿真分析，从而使自身具有使用设计软件与分析工具的能力。

2.2 优化教学内容，调整教学模式

根据教学目标的需要及培养方案精简学时的要求，梳理“机械原理”课程教学内容，修订教学大纲，重构课程指标点，区分重难点及学生自学内容，统筹兼顾线上线下教学要求，重点章节应详细讲解，而与“理论力学”课程重复的内容可适当减少线下讲授学时，只作简单介绍，其他简单章节可通过学生线上自主学习掌握，不必占用课堂授课学时[5]。传统的课上讲解、课后作业的教学方式已经不能适应产业对人才需求的变化，多元化的课堂教学是培养具有工程能力的人才的重要举措[6]。以教学目标为驱动，教学模式调整为案例牵引、项目驱动与项目实践相结合的方式，同时考虑到学时的要求，将教学分为线上和线下两部分，线上教学为学生自主完成线上部分知识点的学习、课前测试、在线讨论等教学活动，线下教学主要开展重点和难点内容详细讲解、项目实践、讨论、章节测验等教学活动。

3 “机械原理”课程资源建设

由于教学内容和教学模式的调整，需要有配套的资源来确保教学过程的顺利实施，以此来保证教学目标的顺利达成。

3.1 建设课程项目资源与实施流程

1）项目资源。结合案例牵引、项目驱动与项目实践相结合的教学方式，综合考虑线上线下教学部分，在整个教学设计中，融进工程案例对教学内容进行重新整理，以项目设计需要用到的知识为中心开展教学，课堂讲授进度与项目实践保持一致，开展课堂教学与项目实践两条主线同时进行。项目题目包括课堂教学教师题目和学生项目实践题目两部分。①课堂教学教师题目。由于牛头刨床包含齿轮机构、连杆机构、凸轮机构、棘轮机构等多种机构，基本覆盖了“机械原理”课程的典型机构类型和知识点。因此，将牛头刨床作为课堂教师教学项目的题目[7]，通过对实物主要零件现场测绘后完成主要机构的三维建模和机构运动简图的绘制，形成整体模型和动画，再对整体三维模型和机构运动简图进行拆分，拆分成机械原理常用机构，对应地为连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和轮系等组成拆分模型。②学生项目实践题目。可以从企业或行业中选取，比如工件自动装卸机械手的设计、垃圾分拣机的设计，也可以是历年的大学生机械创新设计大赛的题目，比如苹果采摘机的设计，还可以是学生自己调研自己出题目，最后由指导教师审定存入资源库中。总的方向是题目新颖，紧密联系工程应用或日常生活，内容涵盖“机械原理”课程的基本机构及常用机构部分内容，题目综合性强[8]。学生实践题目的内容包括项目任务描述、章节任务清单两部分，项目任务描述又包括工作原理简介、设计要求与设计数据、设计任务及工作量三部分内容；章节任务清单包括任务目标、工作任务内容、基本工作思路三部分[9]，在工作任务中，除了要求有机构设计和运动分析外，还增加了三维建模及运动仿真和实物制作部分。

2）实施流程。课程开始前对班级学生进行分组，以小组为单位选择题目，下发项目任务，介绍工程设计项目的流程及工作原理。课程每一章开始前下发对应的章节任务清单，介绍本章要完成的工作任务及工作思路和流程。课中再结合设计案例介绍相关章节的知识，继而讲解对应的项目操作。课后学生完成对应的项目实践，教师讲解项目与学生实践项目同步进行；随着课程的逐步讲解，学生依据设计任务逐步完成设计方案，在这个过程中不断发现问题，并解决设计中遇到的实际问题，这同时也是对设计方案的优化过程。通过完整的项目实践，加深学生对理论知识的理解；课程结束后学生完成的项目实践作业汇总就是一个整机运动方案。相较于传统教学模式，这些项目实践没有固定的解决方法，只能不断在设计计算中发现问题并取最优方案，这一方面增强了学生的学习兴趣，另一方面也避免了学生之间的作业抄袭现象。项目实践完成后可以鼓励学生申请专利或撰写论文，并在期末考核中给予最高10分的额外加分。对于项目成绩优异的小组，推选其参加校级大学生机械创新大赛，以赛促学，不仅培养了学生的团队合作意识，也为培养工程应用型复合人才打下坚实的基础。

3.2 建设课程案例资源

在教学过程中，除了项目驱动这条主线贯穿教学始终外，在讲解各部分知识点时应结合工程中的典型案例进行分析，比如在讲解铰链四杆机构类型时结合缝纫机踏板机构、公交车门启闭机构，这就要搜集工程和生活中的案例进行分析，抽象出典型机构，完成动画制作，并按章节归类整理以便于嵌入到课件中。除了课上讲解外，课后还可以布置作业督促学生收集一些生活案例，比如讲到连杆机构时，课后学生要收集一些常见的健身器材的案例，画出运动简图，确定机构类型，存入案例库。机械在生产生活中无处不在，因此，教师要多鼓励学生用心去观察、去发现，增强学生对课程的热爱和兴趣，同时也能丰富案例库的内容。

3.3 建设围绕立德树人的思政资源

立德树人是思政资源建设的根本任务，应深入提炼“机械原理”课程思政教育元素，将课程思政和专业教学有机结合，在传授知识、培养能力的同时，把思想政治教育贯穿始终[10]。课程教学中，将时事热点、先进人物事迹，以视频、动画、讲述等形式，在课堂主阵地精心设计思政元素的融入方式，力求贴切自然，如盐溶于水融入到教学各个环节[11]。思政元素的挖掘可以通过了解机构与机器的发展历程、最新研究进展，培养学生的爱国精神、科学素养和辩证思维；还可以通过形象的比喻在潜移默化中培育学生的人生观、价值观。如在讲直齿圆柱齿轮基本参数时，把齿轮的齿顶和齿根比喻成人生的低谷和顶峰，让学生明白，用运动的观点看待问题，低谷和顶峰只是人生路上的一个阶段。

3.4 建设间接学习的传授型资源

线上资源随着网络技术的发展而兴起，这种教学资源不但丰富了学生知识获取途径，更为重要的是突破了传统教学局限，学生学习不再受时间和空间限制。线上资源的建设平台以超星学习通为主，线上传授型资源主要包括教学PPT、教学视频等，满足学生课前预习，课后巩固提高的学习需要。

教学PPT是在传统教学课件中加入教师项目设计内容，以项目为引领，以工作过程为向导，以具体工作任务为驱动，把教学PPT与教法有机地结合起来。PPT中以教师讲解牛头刨床项目为主线串联各章节知识点，比如在机构的结构分析与综合中，PPT中要加入牛头刨床的三维模型和动画演示，画出运动简图、计算自由度，再加入机构的高副低代、机构的结构分析，在讲解具体知识点时在PPT中嵌入教学案例、思政元素等。

教学视频一部分是通过整合线上各种优质的教学资源，比如北京航空航天大学郭卫东老师团队的MOOC课程、西北工业大学葛文杰老师的MOOC课程、中北大学薄瑞峰教师团队的“机械原理”课程视频等；另一部分是教师自己录制教学视频，比如牛头刨床项目讲解部分内容需要自己录制视频。同时为满足学生个性化学习需求，还录制了重点内容讲解的微视频（课堂实录），针对课后作业适当录制课后典型习题讲解视频，这部分视频主要是针对有难度的内容进行的讲解。

3.5 建设积极学习的检测型资源

针对线上线下的测试建立了各种试卷库，包括课前自学测试题库，这部分试题主要检测学生自学情况，题目相对较简单，都是教材上关于概念、定理的客观题目；其次是每个章节的课后作业题库，包括题目和答案及评分标准。章节结束后要有章节测验，每章节有不少于20道客观题的测验试卷库及评分标准。

3.6 建立多元化评价体系

课程评价体系要与教学的实施过程和相应的教学方式相匹配，由此需要建立一套能充分体现学生学习效果的多元化、过程性评价体系，推进案例化、项目设计、讨论等教学活动融入评价过程，通过考核方式的完善，对学生进行综合性的充分的评价。本课程评价在理论知识、项目实践和其他成绩三个方面考核学生的学习效果。其中，理论知识以闭卷的形式考核，占期末总成绩的70%。项目实践成绩占期末总成绩的20%，由教师评分和小组互评两部分组成，每一部分成绩各占一半，小组互评是对学生专业评判能力的培养，要求除本组外的每个学生对另外四个小组的项目实践作业进行批改，所有学生给出的成绩取平均值再乘以50%，加上教师给出的成绩乘以50%得出项目实践的成绩。其他成绩占期末总成绩的10%，包括课堂讨论成绩、线上学习成绩、课后作业成绩、章节测验成绩，以上成绩每一项占期末总成绩的2.5%，取多次的平均值即为各项的期末成绩。所有成绩再乘以各项所占比例后取和即可得出期末总成绩，项目实践中申请过专利或撰写过论文的学生，期末总成绩还要额外加分，但总成绩最高分不能超过100分。

4 结语

综上所述，通过“机械原理”课程改革建立起来的课程资源，极大地丰富了课程的教学方法，扩充了学生的学习资源[12]，有利于学生利用零散时间去学习。案例引导加项目驱动的教学方式将理论知识点融入工程实例中，教师讲解与学生实践同步，实现对学生知识传授和能力培养并行。多元化过程性考核体系能充分体现对多元化学习的评价，课程思政的融入让课堂更生动。“机械原理”课程资源的建设充分满足了产业学院背景下产教融合的教学需求。