趙 亮,郎慶陽,楊志強,肖 萌

(遼寧科技學院 機械工程學院,遼寧 本溪 117004)

新工業(yè)革命浪潮下,全球工業(yè)發(fā)展趨勢及其對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的影響,對工科專業(yè)人才在能力上提出新的要求,也就是說,除了原有需要具備的知識、能力素質外,工科專業(yè)人才還必須具備數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡化、智能化和綜合化等能力[1]。由此,面對新工業(yè)革命對工科專業(yè)人才的新要求,探索研究滿足傳統(tǒng)機械產(chǎn)業(yè)改造升級需求的專業(yè)課程體系建設和人才培養(yǎng)模式改革具有深遠意義。

作為介于專業(yè)課程體系和單門課程之間的課程群,其是為完善同一施教對象的認知結構,而將本專業(yè)或跨專業(yè)培養(yǎng)方案中若干門在知識、方法、問題等方面有邏輯聯(lián)系的課程加以整合形成課程體系[2]。相比于單門課程,課程群能夠有效地克服單門課程在建設過程中存在缺少對與其相關課程關聯(lián)性的研究,從而產(chǎn)生相關課程間教學內容重復、知識點銜接不緊密、課程設計與課程實施脫節(jié)、學生對知識綜合運用能力不強、缺乏解決復雜工程問題能力等弊端,故對其開展建設是提高教學質量,達成人才培養(yǎng)目標的重要舉措。因此,在新工科背景下,以培養(yǎng)學生適應傳統(tǒng)機械產(chǎn)業(yè)改造升級的機械裝備研發(fā)設計能力為目標,系統(tǒng)地探索機械設計課程群建設路徑,對新型工科專業(yè)(機械類傳統(tǒng)專業(yè)改造升級)建設,滿足產(chǎn)業(yè)升級所需的應用型人才需求,具有十分重要的意義。

1 機械設計課程群建設現(xiàn)狀

國內很多高校機械類專業(yè)教師對以機械設計能力培養(yǎng)為目標的課程群建設,從課程群體系架構、教學內容優(yōu)化整合、教學模式改革等多方面進行了大量的研究與實踐。熊敏等針對傳統(tǒng)知識導向型課程在教學過程中,因知識點的相對獨立而形成“知識孤島”,從而造成學生在機械設計方面存在能力不足的問題,將機械設計能力分解為13個能力要點以及其相互對應的知識點和相關課程,從而建立了“能力-知識-課程”矩陣,形成了機械設計課程群架構,并改革教學模式,進行了以交叉融合和案例導向為特征的課程教學設計[3]。王鐵軍等分析了機械設計課程群體系結構,進行了課程群間冗余內容的消除,實現(xiàn)教學內容合理的銜接,從理論教學引入工程實例、課程設計和工程實際、課外科技活動、實驗相結合等三個方面開展了機械設計課程群的工程化改革研究[4]。呂勇等結合教學中遇到的困難,按人才成長的認知規(guī)律和生產(chǎn)實際需要,對機械設計課程群相對應的知識與能力進行分析,將數(shù)控機床設計項目從零件圖與裝配圖繪制、傳動系統(tǒng)設計、總體布局設計和基礎件優(yōu)化設計等方面分解成子項目,并相應地與理論教學中機械制圖、機械設計、數(shù)控機床結構設計、機械結構有限元分析等課程的知識點對應,形成的各子項目的機械設計方面教學內容既能夠相對獨立,又能相互關聯(lián),層次遞進、渾然一體,構建出系統(tǒng)、連貫、有機融合的知識體系,加深了學生在機械設計方面的學習深度[5]。通過相關文獻可以看出,面向新工科的機械設計課程群建設研究的成果不多。此外,從教育部辦公廳公布的首批(612項)和第二批(845項)“新工科”研究與實踐項目來看,以課程群為研究題目的項目很少。由此可見,探索研究新工科背景下機械設計課程群建設既具有較高的研究價值,又具有較大的研究空間。

2 面向新工科的機械設計課程群建設

作為遼寧省普通高等學校本科重點支持專業(yè)和省級一流本科專業(yè)建設點,遼寧科技學院機械設計制造及其自動化專業(yè)緊密結合學?！皯眯汀⒌胤叫?、行業(yè)性、國際化”辦學定位,以培養(yǎng)行業(yè)“專才”為特色,加強教育教學改革,不斷修訂人才培養(yǎng)目標,逐漸凝練形成“機械設計”“智能運維”兩個專業(yè)方向。針對“機械設計”方向,其課程群建設思路(如圖1所示)為:以面向新工科,培養(yǎng)學生機械裝備研發(fā)設計能力為切入點,以構建出適應傳統(tǒng)機械產(chǎn)業(yè)改造升級的新型工科專業(yè)機械設計課程群和教學團隊為目標,依托工程教育專業(yè)認證OBE理念,以成果為導向,由新修訂的專業(yè)人才培養(yǎng)方案的培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求構建出機械設計課程群,并結合新工業(yè)革命對工科專業(yè)人才的新要求,從機械設計課程群教學內容、課程思政、教學模式和教學團隊等方面開展建設。

圖1 課程群建設思路

2.1 整合、優(yōu)化與更新課程群教學內容,構建課程群的知識體系

在深刻理解“新工科”的內涵特征、建設原則、內容與目標的基礎上,通過企業(yè)行業(yè)調研及專業(yè)人才培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求的支撐,構建由機械制圖、機械原理、計算機輔助設計與制造、互換性與測量技術、機械設計、機械裝備設計、機械優(yōu)化設計等專業(yè)基礎課、專業(yè)必修課、專業(yè)選修課和專業(yè)實踐課組成的機械設計課程群,并面向地方傳統(tǒng)機械產(chǎn)業(yè)改造升級需要,從兩個方面進行了課程群教學內容的整合、更新、優(yōu)化。一方面,按照工程教育專業(yè)認證要求,結合課程目標對畢業(yè)要求的支撐,進行課程間教學內容整合,避免教學內容的重復或不足,實現(xiàn)課程群知識體系的系統(tǒng)性、科學性;另一方面,結合新工科專業(yè)建設要求、企業(yè)行業(yè)對機械設計能力需求和機械設計技術發(fā)展現(xiàn)狀,進行課程自身教學內容更新與優(yōu)化。例如,機械裝備設計課程在原機械制造裝備設計課程的基礎上,面向機械制造裝備設計,引入數(shù)字化設計理論,弱化傳統(tǒng)金屬切削機床設計內容,加強智能數(shù)控機床、工業(yè)機器人等智能制造裝備設計內容,構建出面向工業(yè)4.0,滿足傳統(tǒng)機械產(chǎn)業(yè)改造升級需要的課程體系[6]。

2.2 課程群課程思政建設

基于單門課程的課程思政案例建設具有自主性強、可操作性強的特點,但是隨著課程思政建設的全面推進,由于各門專業(yè)課程各自挖掘思政元素、缺乏系統(tǒng)性設計,導致目前課程間的思政目標和思政案例趨同現(xiàn)象較為突出[7],如同一比較經(jīng)典的課程思政元素不僅在同專業(yè)的專業(yè)課之間都在使用,而且在專業(yè)課與專業(yè)基礎課之間也出現(xiàn)重復使用。與此相比,由于課程群自身所具有的課程之間的關聯(lián)性、層次性和遞進關系等特點,從課程群角度開展課程思政建設可以有效地彌補基于單門課程建設的課程思政所存在的單一化和趨同化等不足。對此,與工程教育專業(yè)認證緊密結合,以OBE理念反向設計,開展了課程群課程思政建設,構建出系統(tǒng)、多維的課程思政體系,并依據(jù)Bloom理論,針對不同的教學內容及其課程目標,構建相應的課程思政目標,從而在課程群教學過程中,循序漸進地實現(xiàn)低、中、高階課程思政教學目標。

2.3 課程群教學模式與教學方法的改革

在課程群建設過程中,以培養(yǎng)學生在機械設計方面“解決復雜工程問題能力”為目標,基于工程教育專業(yè)認證畢業(yè)要求達成,開展教學模式與教學方法的改革,將OBE理念引入課堂層面,以學生為中心,分別從教學方法、課程教學過程設計和考核方式等方面提升課程群的“高階性”“創(chuàng)新性”和“挑戰(zhàn)度”。如課程團隊成員在逆向設計與快速成型技術課程(2022年遼寧省一流課程)建設中,進行教學模式改革,改革采用任務驅動的教學方式,分組教學,創(chuàng)新性地將學生設計、建模、3D打印、裝配成型的實物作品納入課程考核環(huán)節(jié)。在機械裝備設計課程建設中,進行教學模式改革,運用項目式、討論式等多種教學方法,實現(xiàn)了理論課堂講授與自主學習相結合、課內學習與課外學習相結合、課堂講授與專題討論相結合、理論教學與創(chuàng)新設計競賽相結合。

2.4 課程群教學團隊建設

在課程群建設中,師資隊伍建設是其重要內容。為滿足地方高校新型工科專業(yè)建設對師資隊伍的需求,以機械設計課程群建設為紐帶,從掌握先進教育教學理念、更新專業(yè)知識結構、提升工程實踐能力等多方面加強課程群團隊建設。教學團隊通過學習“新工科”相關政策文件、著作和論文,深刻理解掌握“新工科”的內涵特征、建設原則、內容與目標,為課程群建設和教育教學改革打下了堅實的理論基礎,通過研讀機械設計方面最新著作、論文和教材,參加專業(yè)技術培訓等及時更新專業(yè)知識,為課程群知識體系建設提供了根本的保障,通過指導學生參加大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、機械創(chuàng)新設計等各類大賽,主持開展教育部協(xié)同育人項目,與企業(yè)合作開展實際工程項目研究等方式,不斷提升工程實踐能力,為課程群教學模式與教學方法改革提供了有力的支撐,從而形成一支滿足新型工科專業(yè)建設發(fā)展需求的機械設計課程群教學團隊。

3 機械設計課程群建設的成效

在課程群建設過程中,教學團隊成員在更新教學理念和知識結構、提升工程實踐能力的同時,在學生機械設計能力培養(yǎng)、課程建設和專業(yè)建設等方面取得了豐碩成果。在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力方面,教學團成員建設了學生創(chuàng)新設計工作室2個,近5年來,指導學生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目國家級5項,省級5項,校級10項,獲得全國大學生先進成圖技術與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、機械創(chuàng)新設計大賽等各類競賽國家級一等獎1項、二等獎3項、三等獎1項,省級二等獎11項,三等獎10項。在課程建設方面,“逆向設計與快速成型技術”等4門課程被認定為省級一流課程,“機械制圖”等3門課程被認定為校級課程思政示范課,另有2門課程已申報校級課程思政示范課。在專業(yè)建設方面,教學團隊負責人負責建設的機械設計制造及其自動化專業(yè)在2022年獲批為省級一流本科專業(yè)建設點。教學團隊成員主持省級教改項目2項,省級教研項目1項,校級教改項目3項。獲省教育教學信息化交流活動微課類一等獎1項,校級教學成果獎二等獎1項。1人被評為校教學名師。獲遼寧省高校教師教學創(chuàng)新大賽二等獎1項,遼寧省普通高等學校教師教學大賽三等獎1項。

4 結語

文章是將新型工科專業(yè)(機械類傳統(tǒng)專業(yè)改造升級)建設與工程教育專業(yè)認證相融合,從教學內容、課程思政、教學方法手段和師資隊伍等方面對機械設計課程群建設進行了探索與實踐。由所取得的建設成果可以看出,本課程群建設在學生機械設計能力培養(yǎng)和教學團隊成員能力素質提升方面取得了顯著成效。

本課程群建設緊密結合“應用型、地方性、行業(yè)性”辦學定位,具有特性鮮明的特點和為其他課程群建設提供了參考和借鑒。同時,作為遼寧省教育科學“十四五”規(guī)劃立項課題(2021年度)、遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目(2021年度)的部分成果,本課程群所取得的建設成果對我校省級一流本科專業(yè)建設點機械設計制造及其自動化專業(yè)的建設起到了良好的支撐作用。