机械工程导论课程建设的探索与实践
殷增斌 袁军堂
摘 ?要：机械工程导论是机械类专业的一门专业启蒙教育课程，对学生认识专业具有重要的作用。当前机械类专业学生普遍存在对专业了解不全面、专业认同感低、学习目标不明确、对未来从业领域迷茫等问题。文章分析总结了当前机械工程导论课程存在的问题，以南京理工大学机械类专业的机械工程导论课程为例，在机械工程导论的课程定位、教材建设、授课模式和内容建设、课程考核和思政融入等方面进行了改革和实践。通过2018级、2019级本科生的教学实践表明，机械工程导论课程改革取得了预期的效果，课程目标已达到。
关键词：机械工程导论;课程建设;教学内容
中图分类号：G642 ? ? ? ?文献标志码：A ? ? ? ? 文章编号：2096-000X（2021）13-0092-04
Abstract： The course of Introduction to Mechanical Engineering is a major enlightening education course of enginery profession; it has great importance on the understanding of major. At present， there are several problems for the students of mechanical major， such as partial understanding to major， lack of identification to their specialty， unclear learning objectives and confusing about the future of employment area. In the paper， the problems of the course are analyzed. The paper takes the course of Introduction to Mechanical Engineering of Nanjing university of science and technology as an example. And in paper the course orientation， textbook， teaching mode and content， course assessment and ideological and political education were reformed and practiced. The teaching practice of the classes of 2018 and 2019 indicated that the reform of the course was successful and the course objectives were achieved.
Keywords： introductory to mechanical engineering; course construction; teaching content
專业导论课程的学习是新生专业入门教育至关重要的一环，具有专业启蒙教育的作用。通过专业导论课程的学习能够使学生对专业培养目标、专业发展、研究领域、课程体系有一个全面的了解，对今后的从业领域有比较清晰地认识。专业导论课在专业课程体系中占据基础性地位。
机械工程导论是机械类专业学生入学后的第一
门专业入门课。通过本课程的学习，使学生了解机械工程的起源、发展现状和发展趋势，机械工程学科在国民经济和国防现代化中的地位和作用，机械工程学科的内涵和主要研究方向，机械工程专业学生应具备的知识、能力和素质，以及机械工程专业课程体系。通过课程学习使学生了解专业，激发专业兴趣和学习动力，为学生尽早进入专业学习起到积极的引领作用。
各高校在机械工程导论课的教学内容、教学模式及考核方式等方面开展了改革和实践[1-5]，但是对机械工程导论课的认识和教学研究尚未达成广泛的共识，机械工程导论课程还存在许多问题有待进一步研究与探讨。
本文分析总结了现阶段机械工程导论课程存在的问题，以南京理工大学机械类专业的机械工程导论课程为例，在机械工程导论的课程定位、教材建设、教学模式和内容、课程考核和思政融入等方面进行了改革和实践，旨在提高本课程作为第一门专业入门课对学生专业学习和职业规划的解惑和指导作用。
一、现阶段机械工程导论课程存在的问题分析
（一）以学生为中心，以问题为导向的机械工程导论课程建设亟待加强
现在的机械专业导论课程没有很好地贯彻专业工程教育认证的理念，对课程目标定位不准，站在学生视角看问题的课程改革还需加强。学生对专业的认识不足从根本上导致了各种学习问题。学生对机械工程专业的学习目标不明确，选择专业方向时不知道什么专业更适合自己;部分学生因对专业认识不全面导致专业偏见，缺少专业认同感，失去了专业学习的兴趣和动力。
（二）机械工程导论课程未能完全支撑专业工程教育认证标准中的毕业要求
机械工程导论是一门重要的学科教育课，课程支撑若干个毕业要求，但是，目前机械工程导论课程的教学内容和教材内容都未能很好的一对一完全支撑机械工程专业工程教育认证标准中的毕业要求及其指标点。
（三）机械工程导论教材未能及时融入机械工程的
最新发展成果以及学科交叉内容
21世纪以来，第四次工业革命的浪潮正在兴起，机械工程与信息、控制、生物、材料、文化等交叉、渗透、融合，各种新的设计方法、制造技术、控制理论等不断推陈出新。但是，现有的机械工程导论教材对机械工程前沿发展的介绍缺失或内容较为陈旧，导致学生不能准确把握机械工程技术的发展现状和趋势;现有教材大多侧重于机械专业技术介绍，对机械的相关交叉学科的介绍较少，对于机械类新生来说，一是教材内容过于专业，二是限制了学生对机械工程相关交叉学科知识体系的了解。
（四）机械工程专业方向介绍的授课内容偏重于授
课教师的科研方向
目前，绝大多数的机械工程导论课程由若干不同专业的骨干教师讲授，在进行专业方向介绍时，授课内容没有紧扣课程目标，过多的集中在自己擅长的某一具体科研方向，没有对该专业的研究领域和热点研究内容进行全面介绍。
（五）机械工程导论课程与思政融入还需加强
作为专业导论课，应紧密结合我国国情，紧密围绕“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”这一重大命题，把我国机械工程技术取得的重大成果，以及工程技术专家和大国工匠顽强拼搏、精益求精、追求卓越的先进事迹和精神等思政元素融入课堂，使学生深刻理解社会主义核心价值观，增强担当民族复兴大任的责任感和使命感。
二、机械工程导论课程的建设
针对目前机械工程导论课程教学中存在的问题，从秉持以学生为中心、以问题为导向、紧贴机械工程专业工程教育认证标准的角度出发，南京理工大学对机械工程导论课程进行了探索和改革，具体的建设措施如下：
（一）课程定位
机械工程导论的课程目标为：通过本课程的学习，使学生了解机械工程的起源、发展现状和发展趋势，机械工程学科在国民经济和国防现代化中的地位和作用，机械工程专业大类中各专业（专业方向）所涉及的研究领域及毕业后从事的工作，机械工程专业学生应具备的知识、能力和素质。解答刚入校机械工程专业大学生的疑惑，让学生了解专业、热爱专业，激发学生的学习兴趣和动机，提高学生对专业的认同感，引导学生明确自己新时代的奋斗目标，增强责任感、使命感。
（二）课程与专业工程教育认证标准中的毕业要求
的支撑关系
根据认证标准中对毕业生的毕业要求，结合本专业多年来人才培养的实践与积淀，该课程支撑毕业要求的3个指标点，分别是：1. 毕业要求5的其中一个指标点：能够熟练运用文献检索工具，获取机械工程领域理论与技术的最新进展;2. 毕业要求6的其中一个指标点：能够客观地认识和评价现代机械工程的发展对社会、健康、安全、法律和文化的影响;3. 毕业要求12的其中一个指标点：能对个人或职业发展具有清楚的认识，了解机械工程专业的概况，能及时跟踪专业的发展现状，并将其与个人的职业规划相联系。其中，课程对毕业要求指标点2、3是强支撑。
（三）教材建设
紧扣课程目标，紧贴工程教育认证标准，满足机械类新生专业认知需要来编排教材内容。在保证机械类专业介绍系统性的前提下，不涉及过深的专业内容，力求内容精炼、深入浅出，解答刚入学新生对机械类专业感到困惑和最关切的问题。教材除介绍机械工程所涉及到的基本知识外，大量融入现代机械设计、先进制造、车辆工程和工业工程的最新发展成果，使学生對机械类专业的研究领域和热门研究方向有一个全面的认识。
以南京理工大学编写的《机械工程导论》教材为例，该教材于2020年8月由清华大学出版社出版，是“十三五”江苏省高等学校重点教材。教材在参照《中国机械工程学科教程》和《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》机械类专业介绍和知识领域有关描述的基础上编写而成。
新编的《机械工程导论》教材全书共分9章：第1章 绪论，主要介绍机械工程发展简史，机械工程对人类社会发展的两面性，机械工程伟大成就以及机械工程技术发展趋势。让学生了解中国机械制造业面临的挑战，明确机械工程在建设制造强国中的地位和作用，使学生对本专业有一个感性的认识，提升专业认同感，增强建设国家的责任感。第2章 机械工程师，从工程师职业概述、机械工程师的职业前景、机械工程师应具备的知识结构与能力以及机械工程师的培养展开叙述。让学生深刻认识到机械工程师对社会和经济发展的驱动作用，了解机械工程毕业生从事的工作领域，激发学习热情，明确自己新时代的奋斗目标。第3章 机械工程的相关交叉学科，本章主要介绍了与机械工程相关的交叉学科，包括力学、材料、数学、控制、计算机、人文和环境。本章旨在让学生提早了解与机械工程密切相关的其他学科，学生可以对感兴趣的其他学科知识提前自学，对于希望继续深造的学生也可以提前了解其他学科知识。第4章 机械设计及理论、第5章 机械制造及其自动化、第6章 机械电子工程、第7章 车辆工程和第8章 工业工程，除了介绍各专业（专业方向）的内涵、特点和基础专业知识外，重点介绍各专业（专业方向）的研究领域，将近年来新的设计方法、制造技术、控制理论，如智能制造、3D打印、智能机器人、物联网、自动驾驶、生物制造、纳米制造、绿色制造等先进研究成果融入各章中进行介绍，让学生了解专业方向，后期便于学生结合自己的兴趣进行专业分流。第9章 机械类专业工程教育认证，内容包括工程教育专业认证概述，机械工程专业毕业要求及课程体系，让学生了解毕业生应具备的知识、能力和素质，了解本专业核心知识领域、课程体系、主要实践性教学环节以及专业实验等，了解各课程先后修读关系，帮助学生制定学业规划。
（四）授课模式与内容建设
机械工程导论课主要以课堂讲授为主，在保证机械类专业介绍系统性的前提下，尽量减少过深的专业技术内容介绍，力求讲授的内容对大一新生来说通俗易懂。按照教材内容编排和专业方向介绍的需要，该课程共分5讲，授课团队由各专业（专业方向）负责人组成。在实际授课过程中，授课内容紧扣课程目标和工程教育认证标准，每一讲的教学内容除了能够将教师的科研成果有机融入课程，做到专业内容介绍和工程实践案例相结合外，全面介绍各专业方向涉及的研究领域和热门研究方向。课堂教学中，借助智能制造、3D打印、机器人、物联网、自动驾驶等反映学科前沿的视频和重大工程纪录片等素材，让学生感性认识专业，提升专业认同感。
除了课堂授课外，同时还建设慕课课程和网上课程教学资源库，资源库包含与每一讲密切相关的图片、视频，以及技术专家、大国工匠和重大工程的纪录片等教学素材，为学生远程网上学习提供良好条件。
（五）课程思政建设
机械工程导论课程的德育目标：通过课程学习让学生了解中国机械工程技术发展历史和取得的先进重大成果，激发学生的民族自豪感和民族自信心，坚定中国特色社会主义的道路自信、理论自信、制度自信、文化自信;利用工程技术专家和大国工匠的爱岗敬业、坚毅顽强、精益求精、追求卓越的精神激励学生奋发图强，勇于攀登科技高峰;课程内容融入社会主义核心价值观，培养学生的爱国主义信念，明确自己新时代的奋斗目标，增强担当民族复兴大任的责任感和使命感。
机械工程导论的思政融入应当充分结合授课内容来开展，在授课内容中有机融入思政元素，灵活利用课堂讲授、多媒体课件、视频短片、纪录片和研讨等授课形式，使学生在接受专业知识的同时潜移默化地吸收思政元素和德育元素。在每一讲内容中有机融入思政元素，例如，在讲述机械工程起源、发展历程，学科内涵和发展趋势时，介绍中国机械工程取得的伟大成就，在建设“制造强国”中的地位，以坚定学生“四个自信”，同时指出中国机械制造业面临的挑战，中国制造业“大而不强”，国家实施“中国制造2025”战略的深远意义，让学生明确新时代奋斗目标，为实现强国梦而奋斗。在讲授机械电子工程时，由微机电系统联系到导弹陀螺仪的研制，融入钱学森、邓稼先等老一辈专家在我国航空航天事业和国防事业中吃苦耐劳、坚毅顽强、勇于创新的精神，让学生深刻体会落后就要挨打。用“两弹一星”元勋的感人事迹，以及取得的辉煌成就激发学生的爱国奋斗精神、创新意识和奉献精神。在讲述机械设计与机械制造专业方向时，融入介绍高铁、三峡大坝发电机组、大型工程机械、神舟飞船、歼20隐身战机、C919大飞机、航空母舰、战略导弹等一系列重大装备首次自主研发成功，使学生了解机械工程在国家重大装备研发中发挥的重要作用，增强学生建设中国特色社会主义现代化强国的自信心和责任感。
（六）课程考核
机械工程导论课程考核以报告的形式进行，报告分为三部分：1. 综述机械工程技术最新发展成果。2. 如何理解机械工程与人类文明、社会发展的关系。3. 制定个人大学四年学习目标及毕业后职业生涯规划。课程考核基本要求与评价标准如表1所示，根据课程对指标点的支撑关系强弱，三部分内容的成绩分别占比20%、40%和40%。
三、实践效果
机械工程导论是南京理工大学机械类专业大类（包括机械工程、车辆工程、工业工程三个专业）第一门专业入门课，课程面向机械工程学院机械类专业、知识产权学院（机械专业方向）和中法工程师学院的新生，课程开设在大一上学期，年均上课人数350人左右。通过对2018级、2019级本科生的教学实践表明，基于上述教学改革举措的机械工程导论课程取得了较好的教学效果，课程目标已达到。学生们普遍反映该课程解答了他们入学时感到困惑和迷茫的问题，更全面地认识了专业，提升了专业认同感，激发了学习的主动性和积极性。同时，学生们对本科四年的学业有了清晰的规划，对毕业后个人的发展也确定了初步的目标，认为选择机械工程大有可为，增强了建设制造强国的责任感和使命感。
四、下一步工作思路
下一步课程建设目标为把机械工程导论打造为线上线下混合式金课，主要的工作思路：1. 线上平台和课程资源建设。选择超星学习通作为线上教学平台，每一讲按照授课内容划分为若干主题，根据不同主题建设和收集立体化、多样性的信息化资源，包括PPT课件、微课、视频、图片、思考题等资源形式。结合实际教学需要和学生反馈不断对课程资源进行完善，建立体现机械工程技术前沿性与时代性要求、符合学生专业认知需要的学习课件库、工程案例库、视频素材库和思考题库等教学资源，完成开放共享型教学资源库建设。2. 线下课程建设。适时调整课程教学目标和德育目标，使课程目标符合时代发展对人才培养的要求;授课教师应秉持“学生中心、产出导向、持续改进”的理念，主动运用信息化教学手段提高教学质量;教学内容与思政元素紧密融合，将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体;教学内容与时俱进，能够反映学科专业、行业先进的理论和成果，精心设计教学内容使线上、线下内容互补。3. 以教为中心向以学为中心转变，适当增加学生线上自主学习时间，运用数字化教学工具有效开展线上与线下密切衔接的全过程教学活动，提升教学效果。4. 加强过程考核，构建形成性考核评价体系，保证学生线上自主学习和线下教学活动的评价连贯完整。
参考文献：
[1]张春，何辉波，马永昌.学生视角下机械专业导论课教学内容新思考[J].高教学刊，2020（11）：97-102.
[2]茹煜，李建华，许蔷，等.机械大类招生背景下机械工程導论课程改革初探[J].高教学刊，2019（19）：118-120.
[3]丛娟.机械专业导论课程的教学探索与实践[J].辽宁科技学院学报，2016，18（1）：54-55.
[4]李增芳，郑高安，王红梅，等.基于CDIO理念的《机械工程导论》课程教学改革[J].浙江水利水电学院学报，2014，26（4）：81-83+88.
[5]吕艳，侯英苛.机械工程导论课程教学探索[J].亚太教育，2016（35）：195.
基金项目：南京理工大学本科教学改革与建设工程项目“机械工程导论一流课程建设”（编号：2020JX007）
作者简介：殷增斌（1987-），男，汉族，山东潍坊人，博士，副教授，研究方向：先进制造工艺与装备;袁军堂（1962-），男，汉族，江苏南京人，博士，教授，研究方向：先进制造工艺与装备。
