“十四五”智能制造发展规划下的机械制造装备设计课程创新与探索

朱晓慧，任延举

（沈阳工学院，113122，辽宁抚顺）

十四五”期间，我国制造业迎来高质、高速的发展时期，智能制造已正式进入多级推进、协同创新的新阶段，《“十四五”智能制造规划》要求制造行业以自主创新为基础，实现信息技术与制造全过程、全要素深度融合，形成数据贯通、人机协作、集感知与分析优化于一体的真正意义的智能制造。为制造业提供各类制造母机的机械制造装备行业，需要更多专业基础扎实、拥有良好的创新能力、实践能力强的行业精英为发展添砖加瓦。与此同时，获得工程教育专业认证已是应用型本科院校发展的必然方向，通过工程认证构建工程教育质量监控体系，推进工程教育改革，进一步提高工程教育质量，加强工程教育与工业界的联系，增强工程教育人才培养对产业发展的适应性，促进中国工程教育的国际互认，提升我国工程技术人才的国际竞争力[1]。

“机械制造装备设计”作为机械设计及其自动化专业的重要专业课程，开设的目的不仅是让学生对理论知识有较好的掌握，更应通过课程教学加深学生对行业的认识、对专业发展方向的把控，使学生明确就业方向，养成良好的职业道德，增强学生实践创新能力；同时该课程将助力工程认证，不仅为学生获取进入国际就业市场的“入场券”，更可以向国际社会证明中国制造强国实力。为此，对本课程进行教学模式创新，改变现有教学欠缺状况显得尤为迫切。

1 学情分析

该课程是机械设计制造及其自动化专业课程，各高校均有开设，该课程是一门地位重要、知识综合性强、涉及基础课程较多的综合性课程，也为学生走上设计岗位、建立初步设计理念奠定基础。从制造业发展角度来看，机械设计制造及其自动化专业的学生肩负着振兴我国机械装备制造业的重任，作为学生获取专业知识来源的高校教师，其教育方式的选择至关重要，课程团队在授课过程中发现存在如下问题[4]。

（1）课程理论性、知识应用综合性强，传统教授效果不佳。学生在专业基础课程学习过程中掌握程度不同，以教为主的填鸭式教学方法更是无法保证有效的教学成果，同时，授课中，传统教学模式未能从学生个性化特点出发，学生在有效学习方式选取上不太理想。

（2）理论和实践缺乏统一性。关于该课程的概念理解，多数需要学生能对所述概念有一定的形象认识，而以往的授课形式与实践内容联系较少，导致学生缺乏主动建立认识的途径，学习归于表面，无法和实际相结合，从而也就无法内化为自己的知识，所以经常是学完考完即忘完。

（3）学生真实掌握程度无法考评。课程以往考核方式以考试为主，学生对理论知识的掌握通常以记忆为主，并善于总结考试中各类题型的答题技巧，而对知识的实际应用能力欠缺，目前的考核方式无法准确评价教学目标的达成情况，因此无法达到课程考核的真正目的。

2 课程改革实践内容

课程改革创新前，首先对制造企业人才需求进行了深入调研，将企业对本科毕业生的能力要求总结为：扎实的理论基础、工程软件熟练应用的能力、分析解决问题的能力、团队协作能力、良好的表达能力、较强的自学能力等。为此课程从教学理念、教学方法、教学内容、教学资源和考核方式上进行改革创新与探索，其目的是学生通过课程学习，养成良好的职业道德和建立健全的知识体系，锻炼和提升自身的综合应用实践能力，为未来找到自身价值、更好地服务社会作好准备。教学过程安排如图1 所示。

图1 教学过程安排

2.1 教学理念改革

OBE 理念是以学生的预期学习成果为中心来组织、实施和评价教学的，其核心是按照企业需求制定人才培养目标、培养标准（学习成果），反向进行课程规划、正向实施、持续改进。CDIO (构思Conceive、设计Design、实施Implement、运作Operate)核心理念是将教学和工程实践紧密结合，二者相辅相成、相得益彰[2]。以产品从构思到运行的整个生命周期为载体，依托工程项目实践，构建理实一体化的教学模式，让学生通过“学中做、做中学”强化工程知识和应用能力[3]。该课程是与学生毕业设计及未来机械类行业设计息息相关的主干课程，教师首先从课程教学理念方面进行改革，教学中将OBE-CDIO 理念贯穿全过程，同时课程中注重思政内容，既保证课程建设更加贴合毕业设计实际及未来企业就业所需，又培养学生民族责任感及工匠精神。

2.2 教学方法改革

教学方式按照OBE-CDIO 理论，学生是真正的课程主体，教师要做的是引导和对新知识的引入，为此，该课程中重点章节以项目教学的形式进行，引导学生对课程相关知识点作更深一步的认识和理解。为保证达到所需教学成果，教学方式与之前有所不同，其过程大致如下。

课前，以分组的形式布置相关任务，秉承成果导向理论，以任务驱动的方式让学生做好课前预习，上交预习报告。

课中，理论课程结合具体实例或项目给出相关的知识介绍，课中自然引入名人实例，启发学生正向看待自我发展、注重团队合作等，并引导学生结合所学给出自己对问题的认识、理解和分析；在完成理论课程学习后，鼓励学生构思（Conceive）、设计（Design）之前的项目任务，并将解决的方式方法、过程及结果以报告、图纸的形式在小组内进行讨论。

课后，借助现有实践设备，完成对项目的实施（Implement）、运作（Operate），由任课教师对学生所完成任务进行综合点评，给出指导意见。

通过上述教学方式的运用，学生不仅能较好地了解所学知识的重点、难点内容，还能提高学生的自主学习能力，提升职业素养；同时相关实例或项目教学的形象化引入，不仅使学生能更好地理解相关知识点内容，更有助于学生将所学知识应用于实践。

2.3 教学内容改革

机械制造装备设计课程原有教学内容主要分为四大块:金属切削机床总体设计、机床传动设计、机床主要部件设计、夹具设计。各章节围绕机床加工相关的设计内容展开，原有课程内容更注重传统装备部件的设计理论。考虑课程创新目标，现对教学内容进行一定的补充和改进，保留原有设计理论精华，增加智能装备制造设计内容，如加入智能数控机床设计、柔性化系统设计等，并结合校内智能制造实训中心、华中数控五轴实训基地，拓展课程教学实践内容。

通过教学内容的拓展和创新，对学生未来毕业设计、入企工作给予正向引导，同时将原来静止封闭式课程内容改为灵活开放式课程内容，由相关基础课程统一带动，让学生可以通过课程的不断深入，了解自身优缺点，发挥特长、补足欠缺，提升学生综合能力及职业素养。

2.4 教学资源改革

“机械制造装备设计”作为机械设计制造及其自动化专业的老牌专业课，教学资源多以相关教材、PPT 课件、教案为主，新进行的教改立足于OBE-CDIO 理念，相关理论知识的教学更多的是结合实际项目进行的，而此次改革可参考资料很少，因此多数教学资源需要重新整合完善。本着以学生为主、学做结合的目标，本次教学资源改革将依据培养目标，寻找难度适中的项目，紧密结合企业发展方向，对授课的教案、PPT 课件、课堂活动题目等教学资源进行重新编写优化。其中，结构设计将加入三维建模、简单的运动仿真、受力分析等实际操作实践环节，提高学生对常用机械软件的熟练程度，提升其综合素质，为未来就业打下坚实基础。

2.5 考核方式改革

成果导向理念的一大核心就是及时对教学体系进行评估评价，教学者可根据相关评价来检测学生的学习效果，从而验证既定目标是否达成，一旦评估结果不理想，则会通过调整教学方式、教学内容等方面进行改进完善，如此循环反复以达到持续处于最佳教学状态的目的。为此机械制造装备技术课程考核方式将由原来的“期末成绩=平时考核（占总分的30%，包括平时出勤、课堂表现、课后作业、随堂测试等）+期末考试（占总分的70%）”改为综合成绩评价，具体说明如下。

总成绩包括四部分：平时考核占20%（其中预习报告占5%，课堂表现占5%，课后作业占10%）；分组活动占10%；实验操作占10%，项目结题20%；期末考试成绩占40%。

课程考核多样化，在考核结束后，教师可通过上述考核项，确定课程目标达成情况，综合给出本课程的成绩，教师根据所授课程班级的成绩分布、各目标项目得分情况等分析本次教学改革需要改善之处，再有针对性地对相关改革项进行修正改进。

3 结语

此课程改革创新是在遵循智能制造发展方向的基础上，实现OBE-CDIO 教育理念改革，坚持“以学生为中心”，充分利用学校优质实验实践场所，整合古今思政素材，在教学内容、教学方式方法、评价形式等方面均予以创新改革，意在让学生在既定目标激励下正向、积极、主动地追求知识真谛，锻炼学生的实操能力，打通师生沟通桥梁，增进专业知识的沟通交流，为培养学以致用的综合应用型人才打下基础。