?基于工程教育认证的机械制造技术基础课程教学改革研究

    张太萍 郝用兴 仝玉萍 冯鑫

    

    

    

    摘? 要 基于工程教育专业认证背景，分析机械制造技术基础课程现状，从专业认证视角，提出该课程改革的思路和方法并实施，包括：以学生为中心，以毕业达成度为目标，精炼教学大纲;以产出为导向，围绕教学目标和学生毕业要求的达成，丰富教学活动形式;以实践环节自主化为途径，提高学生工程实践能力;将工程教育专业认证理念贯彻始终，不断加强机械制造技术基础课程建设，保证课程目标全面达成。

    关键词 工程教育认证;机械制造技术基础;金工实习;工艺实习;实验教学;课程设计;CDIO

    中图分类号：G642.0? ? 文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2019）10-0095-03

    Abstract Based on the background of engineering education pro-fessional accreditation， this study analyses the current status and existing problems of the course on “Fundamentals of Machine Manufacturing Technology”. From the perspective of professional accreditation， the ideas and methods of the curriculum reform are putforward and implemented. The syllabus is refined with the concept of?students as the center， graduation achievement as the goal. The tea-ching activities forms are enriched guided by the output and oriented toward teaching goals and graduation achievement of students. The practical courses are self-regulated to improve students engineering practice ability. The concept of engineering education professional accreditation will be implemented consistently and the construction of “Fundamentals of Machine Manufacturing Technology” curricu-lum will be continuously strengthened to ensure that the objectives of the curriculum are fully achieved.Key words engineering education accreditation; fundamentals of?machine manufacturing technology; mentalworking practice; tech-nics practice; experiment teaching; curriculum design; CDIO

    1 引言

    工程教育认证旨在为相关工程人才进入工业界从业提供预备教育质量保证，获得其认证的专业意味着被国际工程教育界认可。按照工程教育认证的基本理念，所有的教学安排和资源配置都是紧紧围绕培养目标和全体学生毕业要求的达成而进行。工程知识的应用能力作为培养目标和毕业要求的一项重要指标而被各课程重视[1-2]。

    “机械制造技术基础”课程是机械工程学科中一门重要的专业基础课程，是将原“机械制造工艺学”“金属切削机床”“金属切削原理及刀具”“机床夹具设计”等课程进行精简后形成的整合課程，涉及知识面广，信息量大，与工程领域密切相关，具有较强的实践性和应用性，对培养学生的工程能力具有重要作用[3]。笔者结合华北水利水电大学机械设计制造及其自动化专业学生的特点和多年的教学实践，按照工程认证的标准，找出目前课程教学中存在的差距，进行课程改革探索和研究。

    2 存在的主要差距

    根据专业认证要求，课程以应用型工程技术人才的培养为中心，教学过程中亟待解决以下几个矛盾。

    1）课时设置与课程特点、教学目标的矛盾。课程只有48学时，如何修订教学大纲来协调内容多、学时少，成为一个突出的问题。“机械制造技术基础”原本整合了四门课的内容，基本概念和基础知识繁多，重难点知识分散，学生在短时间内掌握有一定的困难。

    2）教材理论性与课程实践性的矛盾。目前大多数教材多是系统而全面地介绍理论知识，而在知识的应用性方面做得不够，缺少知识在实践中大量应用的实例。以金属切削基本规律为例，着重讲述切削过程中切削层的变形及切屑的形成过程以及切削力、切削热和切削温度的来源、测量，而在实际中的应用却是一掠而过，在实际加工中如何更高效地选择和控制相关影响几何参数？这些有血有肉的实例的缺乏，一方面不利于培养学生的工程应用能力;另一方面使得理论知识单调、乏味，学生的学习兴趣大大降低。

    3）课堂教学及实验教学、实习与工程能力培养的矛盾。课堂教学大部分采用“填鸭式”，教学内容上注重理论知识的深入性、系统性和完整性，学生被动接受深奥复杂的理论知识。实验课也是教师进行讲解并演示，由学生进行验证，导致学生理论知识与实验联系不足，或者是理解不够，模糊不清。在工艺实习过程中，实习单位出于安全考虑和不影响生产前提下，大多采用讲解性参观，学生只是了解眼前局部内容，而不能了解整个产品的加工过程、生产流程及加工设备的特点、工艺范围等实质性内容。这些环节都缺少了学生主动参与的过程，忽视了培养学生分析问题、解决问题的能力以及理论联系实际的应用能力和创新能力。

    3 教学改革思路

    教学大纲精炼化? 在工程认证标准的指导下，课程大纲以学生为中心，以毕业达成度为目标，大纲中所规定的所有内容均应与毕业要求的指标点相对应[4]。为避免“一人一纲”所造成的弊端，使编写的大纲受限于个人知识水平和能力，“机械制造技术基础”教研组全体成员齐上阵，集体分析讨论、研究教学目标、课程教学内容及基本要求、每个知识点的教学方法和课时、课程考核知识点以及考核方式与成绩评定办法;同时指出通过本课程的学习，学生哪些能力可得到培养和锻炼，从而完成课程支撑的毕业要求指标点。由此形成大纲的初稿，再以教研室为单位，由其中一位教师执笔完成大纲的电子稿件，完成后再由教研组所有教师逐项审核、定稿并报学院教学部。

    在大纲修订过程中，在学时和内容安排上，本着以机械制造工艺为“主线”，以金属切削机床、刀具、夹具，金属切削基本规律，加工质量分析的基础知识为“点”，贯彻到制造、装配的“面”中。撇开理论公式的烦琐推导，注重理论知识本质与核心要点掌握，以及对知识的综合与应用。例如：弱化机床传动链误差的推导过程以及工艺系统刚度计算式的推导过程，重点学习其本质内涵，强化学生的工程应用能力和创新能力。

    教学活动多样化? 摒弃教师“满堂灌”，学生“全堂听”，采用教、引、交模式。教师所占课堂时间控制在一半左右，发挥教师只扮演引领者的作用，让教师与学生、学生与学生之间更多交流，让学生主动参与学习中，成为学习过程的主角。在教学模式上，采用直观教学、现场教学、案例分析教学，或穿插情境引导、启发提问，或采用CDID理念讲练结合，以及采用学生自学或助讲，充分利用Flash或者三维软件制作的动画、图片、视频资源，将课堂模式逐步转向对话式、开放式、问号型和能力素质型，真正打破“黑板上开机床”的局面[5-8]。

    对2015级机械制造及其自动化专业学生的授课方式也注入新的元素，在课程内容讲授到三分之二时，开展学生微视频比赛，要求学习机械制造技术基础的274名学生自愿参加，内容自己确定，到课程结束时结合网评和现场打分方式评出一、二、三等奖，作为平时成绩的一部分。学生积极参与，极大地巩固了课堂知识，拓宽了知识面，很好地锻炼了各方面的综合能力，反映非常好，计划以后每年坚持开展类似的活动。

    实践环节自主化? 实践环节是培养学生分析问题、解决问题、自主学习能力的最直接的一环，必须重视。“机械制造技术基础”课程的实践环节主要包括实验、“两实习”（即金工实习和工艺实习）、“一设计”（即课程设计）四个阶段。

    1）对于金工实习，一般安排在课程之前，为期两周，是对常见的加工方法（车、铣、刨、磨、钻等）、机床、刀具、夹具的初步认识。鉴于目前大部分高校教师缺乏工程实践经验，而聘请的兼职教师有限的现状[9]，金工实习带队教师可采用“两师制”，一名是负责操作、具有工程经验的技术工人，另一名是授课教师。在这个环节中，授课教师现场讲授理论基础知识，可让学生了解机床各个部分的内部结构，如机床的布局、传动、结构、操纵，刀具的构成及夹具的结构等;技术工人讲授相关的工程经验，如刀具角度的选择、切削用量的选择等，并指导学生亲自动手操作。这样理论和实践就很好地结合起来，让学生在实践中加深对理论的理解，既避免了两者的脱节现象，又有效地解决了学时压缩与教学内容多的矛盾，更加有利于培养学生的工程素质。

    而在工艺实习环节，采用“教师预习制”，教师先到实习企业了解企业的实际生产状况，确定出企业生产轴、齿轮、轴套、箱体等典型零件加工工艺规程;实习时给学生布置任务，要求写出类似于企业生产的零件的加工工艺规程，让学生带着任务跟随这些典型零件的生产线现场参观、学习，能够结合企业的生产情况，查阅相关手册和文献资料，自主完成任务。这种在真实工程环境下制定典型零件加工工艺规程的教学方法，对于提高学生在生产现场解决实际问题的工程能力有很大的作用。

    2）實验教学也以学生为中心，将验证性、演示性实验调整为综合性和创新性实验。对于可验证和演示性的知识点，教师可在实验室边讲授理论知识边操作。如刀具角度，教师在实验室结合刀具实物讲授完刀具的角度后，即可在现场让学生进行刀具角度的测量，既调动学生的学习兴趣，又将理论现场和实践结合起来，使学生对理论知识有更深层次的理解和掌握，提升学生的认知度和实践能力。而对于能够将所学课程内容综合应用或创新的知识，教师只布置实验目标，由学生自行设计实验方法，对实验过程进行总结，或对实验数据进行分析，完成实验任务。如组合夹具拆装，教师只需要布置加工工件的具体情况，然后由学生自行选择适当的元件进行组合、拆装。这个过程不但使学生了解了夹具的基本组成、夹具的基本要求、定位原理等相关知识，而且充分调动了学生的自主性，锻炼了学生分析、思考、总结、运用的思维能力。可通过实验室开放并建立完善的管理体制促进实践环节的质量保障[9]。

    3）课程设计既是对机械制图、机械原理、机械设计等相关课程的巩固和综合运用，也是对机械制造技术基础课程的总结与应用。设计任务即夹具设计和零件加工工艺规程设计要与生产实际紧密结合，以企业产品为对象，确保真题真做。将设计任务在工艺实习之前进行布置，让学生在实践时就有观察有思考有方案，一方面巩固课堂所学知识，培养学生解决实际问题的能力;另一方面提高实习质量，也为将来的工作奠定一定的基础。

    4 结语

    总之，在工程教育专业认证理念的引导下，“机械制造技术基础”课程建设也在不断改革与完善。本文主要从课程大纲、课堂教学和实践环节三个方面提出改革的意见和方案并实施，所有改革措施都是围绕教学目标和学生毕业要求的达成进行。下一步的工作是制定科学有效的教学过程质量监控机制，以进行持续改进，使得教学质量不断提升，为培养学生分析、解决机械设计制造中复杂工程问题的能力打下全面而坚实的基础

    参考文献

    [1]林健.工程教育认证与工程教育改革和发展[J].高等工程教育研究，2015（2）：10-19.

    [2]毕家驹，陈以一，何敏娟.建立工程专业评估制度 尽快提升工程教育质量[J].中国高等教育，2006（1）：48-50.

    [3]张树仁，刘薇娜.“机械制造技术基础”课程教学方法的探索与实践[J].中国大学教学，2012（10）：65-66.

    [4]穆浩志，等.工程教育专业认证背景下工程制图课程大纲的改革与实践[J].图学学报，2016，37（5）：711-717.

    [5]魏效玲，等.机械制造技术基础课程教学方法改革研究[J].河北工程大学学报：社会科学版，2016，33（1）：85-87.

    [6]伍国果，等.基于工程应用型人才培养的机械制造技术基础课程教学改革研究[J].教育教学论坛，2016（6）：104-105.

    [7]YAO G， et a1.The research and practice of tea-

    ching reform in mechanical design based on educa-

    tional philosophy CDIO[J].WIT Transactions on Infor-

    mation and Communication Technologies，2014（56）：609-614.

    [8]刘宝，李贞刚，等.基于工程教育专业认证的大学课堂教学模式改革[J].黑龙江高教研究，2017（4）：157-160.

    [9]林礼区，等.工程教育认证背景下机械类专业实践教学体系改革[J].实验技术与管理，2017，34（9）：204-207.