新工科背景下机械原理荣誉课程建设探索
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作者:汪朋飞 黄桂坚
[摘 要] 基于“新工科运动”背景，以深圳大学荣誉学士学位制度推广行为为契机，通过调研学生在机械原理课程学习、工程实践和就业方面遇到的问题，提出机械原理荣誉课程实施方案，并精炼出“辩中学”“展中学”“赛中学”和“研中学”等自主学习方式，提升学生机械创新能力和团队合作能力，实现教师“鱼渔双授”和学生“鱼渔双收”的终极目标，为卓越创新拔尖本科生培养提供借鉴参考。
[关键词] 新工科;荣誉课程;机械原理;创新设计
一、引言
为全面振兴本科教育，培养新时代卓越拔尖人才，“新工科运动”在国内高校蓬勃兴起。深圳大学从2018年开始为促进高水平本科生课程建设，激发学生自主学习潜能，引导学生追求卓越，吸收借鉴国内外高等院校本科荣誉学位项目的成功经验[1，2]，在全校范围内推行荣誉学士学位制度，以荣誉课程建设为基礎探索本科生创新拔尖特色人才培养的新模式。
机电与控制工程学院机械设计制造及其自动化专业坚持“以学生为中心”的教育理念，以培养学生宽厚的基础知识、高度的创新思维能力、深厚的学术研究素养和广泛的实践应用技能为目标，以学生个性化和多样化的学术兴趣和发展需要为导向，以高难度、高挑战性为要求，打造11门高质量的荣誉课程。学生获取本专业荣誉课程学分数达到24学分，且成绩为B+（百分制80分）以上即可申请该专业的荣誉学位。本文以深圳大学荣誉学士学位教育改革为契机，探讨新工科背景下机械原理荣誉课程教学改革相关实践经验。
二、课程建设调研
2016—2019年期间在四届近200位机械设计制造及其自动化专业学生中进行了机械原理课程调研，对学生在课堂学习、工程实践和就业方面问题进行总结。
1.课堂教学方面，主要针对课本知识学习提出意见。第一，传统机械原理课程知识点讲解枯燥乏味，缺乏创新，学生上课注意力难以集中，导致课程学习质量不高;第二，部分机械原理知识只知道抽象的概念，没有直观的认识，实践中难以运用，导致学习过程中丧失信心。
2.工程实践方面，机械专业学生大学期间的实践主要形式为金工实习和生产实习，学生调研结果有如下突出问题。第一，金工实习中的学习地点多为老旧工厂或车间，实践内容多为体力活，其中磨“锤子”最具代表性，导致打磨的概念深深植入学生内心，“磨铁”文化盛行;第二，生产实习中艰苦的工作环境，枯燥的实践内容和漫长的时间周期打击学生对专业的热情。
3.学生就业方面，机械专业的学生从事机械制造行业的意愿不高。第一，当前大环境下制造业转型升级，深圳地区产业结构调整，互联网大潮席卷之下，学生以短期高工资为奋斗目标，缺乏职业发展规划;第二，先进制造行业门槛较高，大学生课程学习与公司需求之间脱钩，导致学生不符合公司要求，难以找到心仪工作。
三、课程建设目标和内容
借鉴国内外高校荣誉学位课程的建设实践，荣誉课程对教师教学和学生学习的难度均高于普通专业核心课程。机械原理荣誉课程建设的目标是让学生在掌握机械原理课程教学大纲规定的内容之上，熟练运用所学的机构学相关知识，解读常规的机械产品结构设计，创新设计或改进机械结构装置，培养机构创新设计中的团队合作意识和能力。基于上述目标，主要从以下几个方面进行机械原理荣誉课程的内容建设。
1.学分规定。综合成绩优异的学生完成机械原理常规课程72学时学习后，再修读机械原理荣誉课程18学时，期末综合成绩均在B+之上即可获得机械原理课程4学分和荣誉课程1学分。
2.教学大纲。18学时的机械原理荣誉课程课堂教学分为三部分。第一，机械创新设计内容学习（3学时）。主要结合实例讲授创新思维、创新技法和机构创新设计方法。第二，教师命题机构创新设计实践（6学时）。解读最近几届机械创新设计系列比赛的优秀作品，以相关主题作为第一次小组作业（小组人数为2～3人）进行创新机构设计或改进，提交小组报告，考察模仿借鉴能力，灵活运用创新设计要点。第三，自主选题机构创新设计实践（9学时）。以日常生活中的产品机构设计为主题，各小组通过调研确定具体题目完成创新机构设计[3]，提交小组报告，进行课堂答辩，重点考察团队自主创新能力。课堂内外学时分配建议在1∶2以上。
3.考核方式。教师命题机构创新设计实践小组作品和报告占比40%，自主选题机构创新设计实践小组作品和报告占比60%。
4.教学形式。高难度和小班化教学为主，师生互动式课堂教学，提高趣味性和挑战性。充分利用互联网资源，课前给学生共享大量参考资料（设计说明书和网络视频等），课堂以机械产品或设计作品实例讲解和答疑为主。在课堂讨论中设置擂台赛，鼓励小组之间针对创新机构设计相互打擂台，在针锋相对的问辩中学习，实现“辩中学”。课程作业答辩阶段，激励学生以各种形式展示小组作品，评分以学生相互投票为主，任课教师化身为主持人或者“服务员”维持基本的课堂秩序。
5.创新实践小屋。利用学院实验室资源，创建机械创新设计实践小屋，提供大量机械创新设计书籍供学生借阅，展示历届学生优秀机构创新设计作品实物，课程期间每周一次任课教师与学生进行机械创新设计师生圆桌对话。
6.专业展会参观。利用深圳市独特地理位置和经济发展优势，组织学生参观专业展会（机械展、光博会、工博会和高交会等），进行现场教学和讨论，促进相关机械知识学习，实现“展中学”。
7.学科竞赛导向。积极组织学生参加机械产品创新设计学科竞赛，比如大学生机械创新设计大赛、机械产品数字化设计大赛、3D大赛和工程训练综合能力比赛等，在设计和制作参赛作品的过程中灵活运用创新机构，巩固对机械原理课程核心教学内容的理解，开拓学生的创新思维，激发学生的潜能。
8.学生自主研究。针对荣誉课程对科学研究的基本要求，结合授课教师的科研方向，为学有余力，且表现优异的团队和学生提供自主科研的机会，比如探索机械原理课程中的凸轮、连杆和齿轮等机构在纳米科学领域研究热点摩擦纳米发电机中的应用，让学生在项目中熟练掌握机构的使用，最终实现“研中学”。
四、结语
在新工科建设如火如荼的背景下，以深圳大学荣誉学士学位教育改革为契机，借鉴吸收当前高等教育改革中“以学生为中心（Student Centered）”“结果导向（OBE）”和“质量持续改进（CQI）”等优秀成果，深入开展机械原理荣誉课程的建设。通过调研学生在机械原理课程学习、工程实践和就业方面遇到的问题，提出机械原理荣誉课程实施方案，并精炼出“辩中学”“展中学”“赛中学”和“研中学”等自主学习方式，提升学生机械创新能力和团队合作能力，实现教师“鱼渔双授”和学生“鱼渔双收”的终极目标，为培养卓越创新拔尖人才提供参考。
参考文献
[1]吕杰昕，夏正江.美国高校荣誉教育项目的缘起、现状和借鉴[J].全球教育展望，2013（9）：49-59.
[2]郑泉水，白峰杉，苏芃，徐芦平，陈常青.清华大学钱学森力学班本科荣誉学位项目的探索[J].中国大学教学，2016（8）：50-54.
[3]王红志，李积彬，费跃农.基于CDIO能力培养的机械原理课程项目实践[J].高教论坛，2009（4）：25-27.
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