机械制造工程学课程教学设计

万宏强　刘军强　韩权利　刘峥　张耿

摘 要：为了在机械制造工程学课程教学中引入课程思政，进一步提高学生思想水平，设计了本课程的思政内容体系，给出了思政教学的设计方案及具体的设计方式，通过三个具体的思政案例，分别就思政案例简介、教学设计、案例特色、取得成效等方面的具体内容做了详细阐述。通过实施课程思政教学改革，可有效地提升教学质量。

关键词：课程思政 机械制造工程学 案例

《机械制造工程学》课程是面向机械设计制造及其自动化专业核心课程。课程从培养综合素质与应用能力出发，以机械制造工艺为主线，将加工方法与原理、工艺系统组成与功能、加工质量有机地结合起来，形成了宽结构、重实践的课程知识体系。本课程旨在使学生掌握解决机械制造工艺问题所需的专业知识并应用于机械产品制造及改进中。理解机械制造工艺基本原理，能够识别、表达、并通过文献研究分析工艺问题并获得有效结论。逐步培养和提高设计针对机械加工工艺问题的解决方案的能力，能够设计满足特定需求的零件工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑经济、安全、环境等方面因素。《机械制造工程学》课程教学环节很多，如实验、实习、习题、讨论等，如何在课程教学实施过程中进行思政教育是一个难点问题[3，4]。

1 课程思政内容体系

进一步更新教学内容，增加思政教学和企业实际案例内容，编制适应本专业学生的课程思政内容，新增包含思政内容的教学视频、动画、视频、微信公众号等新媒体教学内容，调整教学方式，完善考核评价方式[5-9]。

1.1 课程目标

（1）能够运用机械制造工艺的基本原理和方法，分析、解决复杂工艺问题；（2）能够在理解切削原理的基础上合理选择加工方法、机床、刀具、切削用量，并考虑环境、安全等因素；（3）能够运用夹具设计基本原理进行夹具设计，并对方案进行分析；（4）能够对加工质量影响因素进行分析并得到有效结论；（5）能够设计零件的工艺流程，能够计算余量、工序尺寸；（6）具有正确的价值观、人生观，热爱祖国，熟悉并认可专业，勇于担当制造强国使命。

1.2 教学内容里的思政

构建一批教学实例项目，实现课程思政教学理论与实践紧密结合，增加思政元素与企业生产相关的内容，并融入先进制造技术。将思政教育引入理论课堂、实验、实习，采用理论、实践与思政一体化教学，比如让学生在加工中理解工艺规程的拟定原则，体会规矩意识、规则意识。在机床上学会定位和夹紧，学会讲究原则。通过产品的检测知道提高加工质量的方法，注重质量问题。实时更新中国制造领域的最新技术、标志性事件、大国工匠、劳动模范等，引导学生建立大格局、大视野，树立“学机械，爱机械，学有所用，努力学习报效国家”的良好氛围。

课程思政由课程目标引入，各目标又依据课程内容分为具体的子目标，子目标里面的知识点可以引入思政点，思政点包含多个可以展开的内容，教师可以在讲课时针对某些点进行展开。

1.3 教学方法里的思政

从单纯的多媒体教学走出来，从实践中去学习知识，建立思政情景化教室，采用“思政情景化教室+项目教学中心”的模式。利用线上思政教育，为适应“广知识、少学时，精内容”的要求，课堂教学让学生参与其中，尤其是思政内容，开展师生讨论、生生讨论。小组教学，激发学生团队意识，小组内分工明确，提升学生荣誉感。开展项目化教学，通过教师引领、发挥学生的主体作用，实现课程思政教学目标。

2 课程思政案例

设计课程思政案例，一般从以下几方面入手：（1）思政案例简介，主要说明本思政案例的背景、内容及目的。（2）教学设计，包括课程内容、教学目标、知识点、教学策略等，重点阐述解决的知识点问题，阐述思政元素融合思路、切入点及方式。（3）案例特色，说明本案例在专业领域和思政教学中有哪些特点。（4）取得成效，通过本案例能培养学生的那些能力和素质。

2.1 课程思政案例——从机械制造发展史看中国机械制造技术现代化

（1）思政案例简介。中国制造技术在古代已有所发展，许多技术处于领先地位，制造标准化在战国时期已经有所应用（如：秦国的箭头），合金冶炼技术发展也早（越王剑），提高学生对五千年中华文明的自豪感。近代的工业革命，中国没有参与，导致制造技术落后于世界，主要讲述落后的政治体制对经济的阻碍。现代，先进的政治体制下，中国制造技术得到飞速发展，重新取得世界第一制造业大国的地位。从制造技术的发展要求，阐述个人要学习好理论知识，提高自身理论和实践能力，为国家的发展贡献力量。

（2）教学设计。

课程内容：1）机械制造技术在综合国力竞争中的重要性，2）现代制造技术发展趋势，3）本课程的性质、目的。

教学目标：1）了解制造技术的发展过程，2）能够理解制造技术的包含范围，3）能够建立本课程知识体系的框架。

知识点1：机械制造技术在综合国力竞争中的重要性。中国特色的新型工业化发展道路，走过了发达国家几百年的工业化历程。“我国建成门类齐全、独立完整的现代工业体系，工业经济规模跃居全球首位。”1）在全球经济竞争中，“超大规模市场”、“超大规模产业链”是中国两大优势，这个示例可以举“中国高铁”；2）制造技术发展中的制度优势，也以中国高铁为例，在补齐技术短板时，调动产、学、研多方技术资源参与，配套门类齊全、大规模的制造业，做到“差异化协作”。本知识点以启发教学的方式，引导学生结合时代特点，认识到经济制度的重要性。

知识点2：现代制造技术发展趋势。从技术发展需求方面探索中国发展策略，引入中国需要以高水平的市场体制、对外开放体制为制造业的发展营造保障体制。1）以高铁、大飞机等重大工程项目为抓手，推动具有引领性的质量标准；2）大幅度强化知识产权保护（介绍科研中的知识产权）；3）激发要素的活力，所有创新、创业和发展制造业者有高额的市场回报（学以致用）。

教学策略：1）案例教学。通过上述多个案例讲解，增强学生的爱国意识。2）讨论式教学。课堂上设置问题和组织讨论，提高学生的参与程度，激发学生的参与程度，提高学生的学习兴趣和注意力。3）多媒体法教学。利用文字、图片等内容，展示课堂教学的内容。

（3）案例特色。1）将课堂中的理论与科学技术问题延伸为思政问题，从技术发展角度提升学生的综合素养。2）针对课程思政的教学设计，相关案例均来源于实际，可以与课程对应的知识点在教学内容上实现无缝融合。3）思政案例的教学不仅可以促进对课程大纲所规定的对应知识点的全面分析讲解，帮助学生更好的掌握学习内容，而且可以结合教学内容对学生实现对智能制造、低碳制造价值观的培养。

（4）取得成效。通过思政案例激发学生的民族自豪感，培育学生的爱国主义，启发学生树立为中华民族伟大复兴而不懈努力奋斗的高远职业目标，引导学生树立生态文明思想，鼓励学生的社会责任担当。每个环节中以技术、科学知识为载体，同时彰显思政内容元素，于潜移默化中对学生进行思政教育。

2.2 课程思政案例——“疲劳裂纹”也有用——逆向思维出创新

（1）思政案例简介。逆向思维是以“出奇”实现“制胜”，而面对科学难题时，往往更需要从与传统对立的方向出发，另辟蹊径，开拓创新，追赶超越。承受交变载荷作用的零件的失效多数是由于表面产生疲劳裂纹造成的，而疲劳裂纹主要是由于表面的微观形貌和残余应力所引起的，因此，如何减少疲劳裂纹是传统工艺需解决的最常见的问题之一。实际上，“一无是处”的疲劳裂纹作为一种物理现象，只要合理运用其客观规律，也可以在机械加工中发挥作用。西安交通大学利用疲劳裂纹扩展原理实现了金属棒料的高效低损下料，相关研究得到国家自然基金的支持。

（2）教学设计。

课程内容：1）表面粗糙度、残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响；2）扩展内容：基于疲劳裂纹扩展原理的金属棒料下料工艺。

教学目标：1）能够分析机械加工表面质量对零件使用性能的影响；2）能够理解机械加工表面质量对疲劳强度的影响机理；3）能够了解逆向思维在科学研究中的重要意义。

知识点：1）交变载荷作用下，零件表面粗糙度、划痕和裂纹等缺陷易引起应力集中，有时会萌生和扩展疲劳裂纹，这样就会产生疲劳损坏；2）表面层的残余压应力能提高零件的疲劳强度，残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹；3）表面的冷作硬化层能提高零件的疲劳强度。

教学策略：在讲完疲劳裂纹是机械加工表面质量影响疲劳强度的“元凶”以后，向学生抛出问题：疲劳裂纹是有害的吗？由此引入扩展思政内容：基于疲劳裂纹扩展原理的金属棒料下料工艺，结合历史上经典的逆向思维案例，完成课程思政。

（3）案例特色。在易形成刻板认知的知识点的教学过程中，引入教师在科研工作中积累的实际案例，阐明“有害”现象也可以在工程应用中发挥积极作用，启发学生从逆向、辩证的角度看待问题。

（4）取得成效。1）以疲劳裂纹的工程应用为扩展，深化理解表面质量对疲劳强度的影响机理；2）打破对知识点的刻板认知，培养学生创新性思维；3）通过真实有趣的科研故事，激发学生科研兴趣。

2.3 課程思政案例——培养学生诚实守信、团结协作、勇于探索的科学精神，以机床部件静刚度测试实验为载体

（1）思政案例简介。诚实守信、团结协作、勇于探索的科学精神，是学生创新基因激发的内在前提基础，也是对全民创业、万众创新目标的实践内容之一。以机床部件静刚度测试实验为载体，让学生建立适合自己的完整而又严密的逻辑思辨方法和思考问题的方式，构筑知识系统内容，并将知识“内化”为能力，能自觉地创造性用在实际问题的解决中去。中国是世界最大的机床消费国和进口国，特别是高端智能机床的核心部件技术对外依存度高，该局面对国家安全及人民生存造成极大隐患，技术瓶颈之一在于关键零部件刚度不能满足服役需求。通过其形成原因和危害性的剖析，燃烧学生探索新知识的激情，培养敢于担当、勇于实践的人生观。

（2）教学设计。

课程内容：1）改善零部件刚度的途径及应用技术；2）影响车床静刚度的主要薄弱环节。

教学目标：1）理解零部件刚度改善的途径及应用技术；2）分析影响机床部件刚度的主要因素过程中，培养勇于探索的科学精神；在实验进行中，训练团结协作、诚实守信的科学求真精神。

知识点1：理解零部件刚度改善的途径及应用技术。基于中国智能机床行业发展现状和未来趋势预测的数据，说明我国机床制造业发展面临的技术瓶颈。结合我国近现代工业，特别是机器制造行业技术落后，给国家和民族发展带来的影响分析，树立掌握最新科技，走创新发展的重要性和必要性。针对提高机床零部件刚度的技术难题，在学习刚度定义及其测量方法的基础上，分析零部件刚度对机床及其制造产品质量的危害，最后讨论得到零部件刚度改善的途径及应用技术。在该知识目标完成的过程中，学生建立适合自己的完整且严密的逻辑思辨方法和思考问题的方式，完成能力培养的目标。

知识点2：分析机床刚度影响中最薄弱环节。应用实验方法，分析机床部件对工艺系统刚度的影响，寻找工艺系统中最薄弱环节，建立其刚度变化的规律。机床部件刚度影响因素过程中，训练辩证思维能力，培养勇于探索的科学精神；在刚度变化规律实验中，通过训练团结协作，过程中坚持诚实守信的科学求真精神，完成实验内容，得出正确实验结论。在课程知识目标和能力目标实现过程中，完成诚实守信、团结协作、勇于探索品质的培养，实现课堂的思政目标。

教学策略：1）多媒体法教学，利用文字、图片等内容教学。通过历史事实例，点燃学生的爱国热情；2）沉浸式教学，课堂知识的探索和获取方式中，体现学生自主参与，吸引学生的学习兴趣和注意力；3）启发讨论教学，构建教学内容，控制教学进度，展示课堂教学以学生为中心的理念。

（3）案例特色。1）将课堂中理论知识的建立过程扩展成思政目标完成的实践，从知识发展的角度实现学生的综合素养的培养。2）针对课程思政的教学目标需求，设计事实案例，实现其与课堂知识点在教学内容上的强相关，帮助学生有效提升学习能力。3）通过思政案例的教学，一方面促进对课程大纲所规定的对应知识深度教学，同时，有利于学生实现专业自信、知识是第一生产力等观念的培养。

（4）取得成效。通过思政案例树立学生专业自信、激励学生热爱工作、乐于奉献，引导学生树立科学世界觀和人生观。利用课堂每个环节，以知识为载体，突显思政元素内容，潜移默化中实现对学生的思政教育。

3 结论

引入课程思政以来，本课程的教学效果良好，质量稳定，将学科的最新发展引入教学，课程思政和专业知识相结合，突出了实际应用，实现了工程和学习结合、科研和学习结合。后续工作，进一步凝练思政教学特色，完善教学方案，建立课程标准，创新人才培养模式，编写对应多媒体教材，完善教学评价机制，以学生思政水平、职业素养、能力达成等指标考核教学效果。

基金项目：

1.2021年陕西本科和高等继续教育教学改革研究项目“专业思政教育中教学质量评价体系研究——以机制专业为例”（21BY075）2.西安工业大学本科教学改革研究项目（21JGY003）。

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