应用型本科“机械制造技术基础”课程教学改革创新研究

王林森，王海霞＊，李东亚，王存堂，尤凤翔，程 晓，董逸君，邱瑾阳

（苏州大学应用技术学院 工学院，江苏 苏州 215300）

0 引言

我国制造业朝着高速、高效、高质量方向发展，对创新应用型人才需求也愈发迫切。应用型人才培养的前提是课程思政的引导；途径是实践能力的培养；最终目标是提高学生理实一体的综合能力。中国制造2025的根本是为培养智能化应用型人才，学校应从实践教学体系、优化师资和实践基地、改革教学方法、强化学生实践能力等方面进行改革，培养机械类应用型人才[1]。作为机械类人才培养课程体系中最重要的一门大类专业基础课及理实结合课程——“机械制造技术基础”课程而言，应作为应用型人才培养的关键课程，做深入探究和课程创新[2]。不同行业学者依托本校机械类人才的培养要求，从培养模式、方案、教学手段等方面对机械制造技术基础课程进行探究。同时，利用也利用现代教学方法，激发学生兴趣，对教学模式、课程教学内容等方面进行改革和研究，不断提高课程教学效果，从而培养学生的实践能力。为达成培养应用型人才的目标，对机械制造技术基础课程的教学内容、方法、手段等多角度进行了探讨实践[3-4]。但对机械制造技术基础课探究仍存在一些不足：（1）课程目标方面，课程要以机械工艺规程设计和加工表面质量为主要内容，紧紧围绕实用性这一目标，开展教学计划，课程不应脱离课程综合实践性这一特点。（2）课程的实践教学内容方面，实践教学所采用项目的引入应符合当代制造业实际情况，不应脱离制造业实际情况。设计的每个实践教学环节应符合综合性专业课程实际需求，融入更多的专业基础课程知识，比如绘图和机械设计技能，与章节内容对应的项目化作业应能发挥学生主动性、创造力，并不是让学生机械式的照搬照抄。（3）教学手段方面，案例教学、理实一体、实践教学等常用教学手段，并不能激起学生对课程的兴趣，由于未经历生产实际，学生很难理解生产过程中工艺流程，无法有效达成课程目标。

大多学者并未对课程重点章节及项目化的实时细节进行深入探究，也很少有学者以现代制造技术手段和超星教学平台为教学切入点，在项目化的实践案例方面做课程的细致化工作。本研究主要重点从三个方面来创新课程体系，从课程思政元素引入和引导，根据课程目标，通过重建课程内容、理实融合、项目化作业的方式，借助于数字化仿真技术和超星平台，探索全新的教学方式方法，最终形成一整套用于实践的应用型课程体系。

1 “机械制造技术基础”课程内容及方法改革

1.1 明确课程目标

本课程虽作为工学类一门专业基础课，但其知识点涵盖了机械制图、材料、机械设计、金工实训等基本知识，侧重于实际问题解决和知识应用。结合当下制造业对应用型人才培养和需求，教学目标从3个方面培养学生本领：（1）知识融会贯通的能力：掌握金属切削基本原理，以其他专业学科知识为基础，理解和掌握基本概念、知识和统合分析金属切削过程中问题；（2）理实一体化运用的能力：根据每章节重点内容不同，各章节设定一个项目化作业，帮助学生理解章节重点和难点知识点，主要涉及刀具、机床、夹具和工艺规程设计，提高学生实践能力，加深学生对课程知识掌握，所有涉及项目化作业均为由浅至深进行设计；（3）不断创新和持续改善的能力：科学技术进步，促使我们要有不断学习理念，掌握新技术、新知识才能不会被快速发展的社会所淘汰，激发学生创造性思维，从新技术、新工艺、新设计等多方面培养学生对机械制造行业兴趣和创造性。

1.2 重构课程内容

科学技术的发展，使得现代机械制造行业中所需的技术能力和理论体系也发生了翻天覆地的变化，传统的零件制造方法已被现代化、智能化、自动化的设备或加工手段所替代。原本课程中的某些重点知识和课程内容却并未随技术进步进行革新，所学的课程知识与实际行业需求不匹配、不协调。“机械制造技术基础”课程改革应为培养现代化应用型机械类人才服务，就需要在课程内容中融入智能制造技术、互联网技术、云计算等新兴技术，将先进制造技术融入到课程章节内容中去，同时对原本章节中某些陈旧的知识点不做详细讲授。同时，为强化学生对知识掌握和实践运用，在每个课程章节最后添加课程项目化作业，所选实践项目均与专业课程体系、工厂实际项目相关联，并采用“总-分”模式进行课程实践项目的优化设计。从课程内容和课程实践项目两个方面对整体课程内容进行构建：

1.2.1 重塑课程理论内容

“机械制造技术基础”课程主要理论内容可以分为6个部分：金属切削原理、金属切削刀具、机床、夹具设计、工艺规程设计部分、加工质量和装配工艺。课前，改变传统的先理论再实践的教学模式，把课程中每个章节重点内容融入到课程案例中，课程开始前展示给学生感兴趣且熟知的项目案例，激发学生求知欲，便于将枯燥乏味理论知识，以更直观的方式呈现给学生，使得学生清楚理论与实际的关联性。课程中，为紧密融入先进制造技术，确定章节知识的侧重点，对于每章讲授内容进行重构。例如，在金属切削原理章节中融入特斯拉车架精密铸造成型工艺原理、智能控制切削等先进技术内容，而对于材料切削加工性及磨削加工方式这几节不做重点讲授，表1为课程所有理论章节重构内容。课程后，为使学生能够把所学的知识点与课程内容融会贯通，及时有效解决生产中实际问题，利用项目化实践进行能力培养。

1.2.2 优化课程实践项目

项目化教学方法有助于提高学生的实践能力，若想要项目化教学方式在课程中起到应有的作用，就需要优化课程项目内容，只有选定的项目内容与实际工厂紧密联系、行业对技能人才需求相匹配，才能突出项目化教学对培养学生实践能力起到作用。传统课程每章节的实践项目，脱离工厂实际，大多独立存在，各知识体系和章节之间没有相互联系，导致学生对理论内容无法实现相互关联、综合运用，学生较难理解课程理论知识与实践项目间关系。结合课程章节知识体系，以机械课程设计实践综合项目为主要实践目标，拆分出每个章节的项目化作业，并分配到每个章节项目中，项目化实施方式采用“分-总”模式，形成层层递进式实践体系。例如课程综合实践目标是需要设计出一套工厂用的旋转变直线移动机构，就需要拆分每章节涉及的实践项目，分配给到章节项目化实践中去，主要可以拆分为：刀具结构及选型、机床结构及类型、夹具设计及加工误差计算、工艺规程设计、工厂加工布局等部分。课程重点内容对应的实践项目见表1。

表1 课程主要重构内容及实践项目

1.3 创新教学方法

1.3.1 “闯关式”课程预习方式

利用数字化超星平台，建立课程相关的视频、动画、微课等资料，在课程开始前一周下达课程主要内容，在学生观看课程视频或者预习课程内容过程中，每隔15～20 min，跳出一个需要学生回答问题，回答正确才能继续观看后面的课程内容，这种方式避免了学生对课程预习不充分的情况，同时也增加了趣味性，教师也可以掌握学生课前预习的效果，针对学生的薄弱环节课堂上做重点讲解。

1.3.2 先进制造技术的融入

为激发学生兴趣，把工厂产线“搬进”课堂，结合课程的教学内容，引入现代制造技术课程章节中的数字孪生仿真技术，作为课程切入点，利用PDPS仿真平台，把虚拟的工厂产线工艺流程以数字化仿真的形式展现在课堂中，激发学生对数字孪生技术的研究兴趣的同时也让学生熟悉了整个机械产品的生产工艺流程，同时课程中辅以三维建模软件，展示不同刀具、机床、夹具、工件等，便于学生理解课程中重点的工艺规程设计、工艺系统结构等相关教学内容。

1.3.3 挖掘知识关联性

在“机械制造技术基础”课程教学过程中，知识点多，涉及面广，学生学习每个知识点如果只靠死记硬背，就会导致教学效果不理想，也是导致学生对课程内容不感兴趣重要原因。深入挖掘课程内容之间的关联性，可以调动学生积极性，提高学生兴趣。比如，从金属切削原理中金属变形区特点，可以关联到切削力和切削热产生是在变形区的第二、三区，由切削热产生区域又可以关联到刀具磨损区域，由刀具磨损可以关联到刀具使用寿命等，会发现每节课程知识可以通过一条知识主线串起来，方便学生记忆的同时，也有助于完成课程目标。

1.3.4 课程综合实践

课程中实践方式采用“分-总”形式，先根据项目化形式掌握每章节重点知识，在课程最后采用综合实践项目作为课程内容总结，课程结束后会安排课程实训，分组分工合作，设计一套“旋转变直线移动”机构，应包含每个零件的三维和二维图设计、零件工艺规程设计、学会在加工中控制零件表面质量等课程重点的内容，锻炼学生独立自主进行全套工艺规程设计的能力。

2 结语

“机械制造技术基础”课程通过由浅入深，循序渐进教学，提高了学生综合分析问题、解决问题的能力。分别从教学目标、教学内容、教学方法3个方面对课程进行探索实践：教学目标方面，课程以应用型课程为基本方向，在教学实施过程中始终以突出实际应用为主要目标，提高学生的实践能力和问题解决能力；教学内容上，抓住课程重点知识，每个章节以案例和项目化方式，锻炼学生把机械设计、机械制图、材料力学等知识统合运用的能力；教学方法方面，多种教学方法并行，激发教学过程中学生的兴趣和积极性，点燃课堂活力，使学生愿意积极思考，开拓思维，提高学生创新能力。