新工科建设背景下机械制造技术基础课程建设探索

来源:用户上传      作者:李聪波　林利红　汤宝平　江桂云

　　摘要：基于新工科建设人才培养新模式，借鉴麻省理工学院（MIT）新工科人才理念，针对机械制造技术基础课程存在的教学内容有待更新、教学方式以“教”为主、教学环节缺乏工程训练、实践教学环节缺乏系统性以及课程考核缺乏实践考核等问题，提出机械制造技术基础课程建设新思路，调整人才培养目标，构建以理论教学、实验教学、实践教学为一体的课程体系，完善以学生为中心的教育教学方式和课程考核机制，积极探索新工科背景下课程建设的有效途径，不断提升教育教学质量，培养高素质创新人才。
　　关键词：新工科;机械制造技术基础;OBE理念;课程建设
　　中图分类号：G6420;TH11 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2020）02-0023-06
　　为主动适应新一轮科技革命与产业变革，国家启动“中国制造2025”“一带一路”“互联网+”“人工智能”等一系列建设计划，以创新驱动发展[1]。自2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，奏响新工科人才培养的主旋律，拓展工程教育改革的新思路和新路径，助力高等教育的创新发展[2-3]。新工科内涵主要有“五个新”，即工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量、分类发展的新体系[4-5]。
　　美国麻省理工学院（MIT）提出新工科人才的12种必备思维：学习如何学习、制造、发现、人际交往技能、个人技能与态度、创造性思维、系统性思维、批判与元认知思维、分析性思维、计算性思维、实验性思维和人本主义思维。MIT新工科强调逻辑重构、内容重构、方法重构和能力重构，变革的重点集中在学生的学习方式和学习内容，目标是培养能够引领未来产业界和社会发展的领导型工程人才[6]。
　　在国家积极推进新工科建设背景下，结合重庆大学机械制造及其自动化专业“双一流”学科建设和工程教育专业认证，借鉴MIT新工科人才培养理念，适应时代发展和产业需求，重庆大学机械制造及其自动化专业对培养方案做了较大的调整，融合了大数据、智能制造、云计算等信息技术，对专业人才培养目标也进行了修订，即培养适应现代科技发展和国家经济建设需求，数理基础扎实，专业知识构架清晰，创新意识强，知识、能力、素质全面发展，能够在装备、制造、交通、能源、航空航天等领域，从事机械工程的科学研究、产品开发、设计制造、技术经济管理等工作的高素质创新型人才，为我国产业发展和国际竞争提供人才支持。
　　机械制造技术基础课程是重庆大学机械设计制造及其自动化专业的一门专业必修课程。目前新工科建设对创新型高级工程技术人才培养提出了更高的要求。同时随着时代的进步，特别是绿色制造、智能制造、机器人、增材制造（3D打印）等新技术的发展，该课程教学也应紧跟时代步伐，对课程教学内容、教学环节、教学模式、实践环节以及课程考核方式等进行创新改革。
　　一、机械制造技术基础课程现状
　　重庆大学机械制造技术基础课程由原机制专业的专业课程金属工艺学、金属切削原理、金属切削刀具、金属切削机床概论、金属切削机床设计、机械制造工艺以及机床夹具设计七门课程整合改造而成，内容涉及金属切削基本知识、零件表面加工方法及刀具、金属切削机床、机床夹具设计、机械加工质量及其控制、机械加工工艺规程以及机械装配工艺基础等[7]。课程内容多，重难点多，知识涵盖面广，综合性、实践性较强。从新工科建设要求来看，目前该课程教学主要存在以下一些问题。
　　（一）教學内容有待更新
　　随着智能制造、绿色制造、机器人技术以及增材制造（3D打印）等先进制造技术的发展，机械制造技术基础课程中的机械制造技术等传统知识缺乏先进性与应用性，与生产实际脱节，学生学习兴趣不高，认为课程学习无现实价值，难以激发学生的专业学习热情。
　　（二）教学中以教师的“教”为主
　　传统课堂教学通常以“教师为核心，课堂为中心”，教师“满堂灌”，学生参与度较低，学生接受知识往往靠死记硬背，难以提高学生学习知识的积极性。因此，应充分利用“互联网+”的现代教育技术，丰富课堂教学形式，探索多元化的授课方式，把以教师“教”为中心转变为以学生“学”为中心，着力培养学生终身学习的能力。
　　（三）教学中缺乏工程训练环节
　　传统教学中教师仅仅根据教材进行理论讲解，即认知教育，教学环节缺乏工程训练，学生不知道如何应用所学知识，更缺乏采用批判性思维分析、研究、解决机械工程领域复杂问题的能力，远远达不到新工科建设对创新型人才培养的要求。教学中可通过小组分组讨论，以项目驱动研究设计、专题研究论文、自学、文献检索与综述论文等教学环节，着力培养学生的创造性思维能力、协作能力、表达能力，以及运用机械制造方面的专业知识解决复杂工程问题的能力。
　　（四）实践教学亟待完善
　　与机械制造技术基础课程直接相关的实践教学主要有金工实习、课程实验、工艺课程设计以及生产实习。其中金工实习包括毛坯图绘制、编制零件的加工工艺方案以及加工工艺文件等内容;课程实验包括刀具认知实验、车刀角度测量、切削力实验、切削温度实验等。通过上述实践教学，强化学生对金属切削刀具、金属切削原理、金属切削机床、机械加工工艺规程设计、机床夹具设计等课程内容的理解。但是目前实践教学还存在许多问题：一是有些实践教学内容存在交叉，缺乏系统性;二是验证性实验较多，不利于培养学生发现、分析和解决问题的能力，进而影响学生创造性思维的训练;三是有的实践内容脱离时代需求，与当前的智能制造相去甚远，无法培养适应社会需求的创新型高级工程技术人才。
　　（五）课程考核缺乏实践考核
　　目前机械制造技术基础课程考核仍以理论考试为主，学生的实践能力并不作为主要考核要素，且实践能力的考核基本以实验报告为主，未做到理论与实践并重。这一课程考核方式忽视学生综合应用能力的评价反馈，不利于提高学生解决复杂工程问题的实践能力，不符合产出导向教育（Outcome Based Education，简称OBE）理念[8]。
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