新工科下机械设计课程建设探索

新工科下机械设计课程建设探索

[摘要]“新工科”是国家战略发展、应用型人才和创新人才新需求的背景下,提出的工科教育改革方向。机械设计基础作为机械专业的核心课程,需要遵循“新工科”的建设目标。因此,该课程教学目标、内容和方法的改革以及课程教学团队的建设,是保证“新工科”建设目标顺利实现的重要保证。

[关键词]新工科;机械设计基础;课程建设

一、引言

中国工程教育质量报告指出,目前我国高等教育已经形成层次分明、类型多样、专业齐全的世界最大工程教育供给体系[1]。“新工科”的建设目标是培养实践能力强、创新能力强、且具备国际竞争力的高素质新工科人才。因此,依据新工科的教育理念,结合国内工程教育建设的现状,实现全面、深刻的改革和创新,培养满足“新工科”建设要求[2-3]。机械设计基础作为机械专业核心课程是基础课与专业课连接的桥梁,课程知识体系全面复杂,涉及的知识广泛,课程内容具有深度与广度的特性。若该课程仍以授课为主、实践环节少和被动记忆知识,如此循环不利于培养学生创新意识,难以适应“新工科”建设要求。为适应“新工科”建设要求,在保证学生掌握基本内容的基础上形成一种创新能力,借此推动课程教学改革。因此,本文以“新工科”建设理念为指导,探索机械设计基础课程的改革方向。围绕课程教学目标、内容、手段和方法的创新,以及培养适应“新工科”发展的师资队伍展开相关研究。

二、机械设计基础课程建设的内容

(一)课程教学目标。机械设计基础课程以新工科教育理念为依托,以培养适应地方经济和产业规划的高技术人才。教学目标以应用型地方高校本科人才培养目标为出发点,突出实践和创新能力在课程教学过程的重要作用,必须深入了解地方经济发展和区域产业,同时把握企业行业人才需求方向,优化课程在基础课程的布局和培养目标,以适应“新工科”发展的需求[4]。以此达成课程教学目标,促进学生能力培养和夯实学生的理论和工程基础,着重培养学生的创新力、团队协作和学习能力。

(二)课程教学内容创新。教学内容创新应突出“新工科”建设理念在机械设计基础课程体系的运用。主要从以下三个方面进行教学创新:第一,以丰富教学内容为目的,结合地方经济需求,融入“新工科”建设理念。在不同工科类专业课程改革过程促进机械设计基础课程体系创新,如机电类专业完善机械设计环节方面的内容,控制类专业加强螺纹传动、轴承与联轴器等常用零部件的设计[5]。设计类专业应加强开合机构、自复位机构与加工工艺的内容。第二,课程应融入创新创业教育内容,在教学中将机械创新设计大赛参赛作品展示给学生,不断的激发、锻炼学生的创新思维能力,积极鼓励学生参加各种机械设计相关比赛。同时,积极引导学生参与课题组的科研项目和学术活动。第三,地方应用型高校应遵循新工科的人才培养规律,结合学校定位特点及教学目标,促进教学内容创新。利用线上教学优势,转变教学内容评价体系,以学生创新能力和实践能力为导向,依据学生在理论学习、实践学习、动手能力学习等方面考查,全面推动课程教学内容创新。

(三)课程教学方法的创新。机械设计基础课程教学方法的创新主要体现在教师与学生角色的转换,实现以学生为中心推进学生实践创新能力,达到从发现问题引导创新,解决问题的全过程[6-7]。课程教学方法的创新主要是从实践环节和理论环节两个方面入手:1.实践环节,采用虚拟样机和实物模型相结合的教学方法。在讲解时,将动力学软件引入机械设计基础教学,实时建立连杆机构的动力学模型,改变连杆的参数及分析连杆机构执行元件的条件,使学生更直观地了解机构运动规律,达到提高学习兴趣和增强求知欲望[8]。其中,运用仿真软件建立常用机构的虚拟仿真模型,再结合运动学和动力学内容仿真机构的运动过程,以此激发学生创新和动手能力,弥补实验设备的不足,增强学生的感性认识。2.理论环节,线上教学与线下教学相结合的方法是发展趋势。线上教学方法是近年来得到快速发展与研究的一种教学模式,主要以微课形式将课程难点问题细化录制回放,有利于提高学习能力弱、自控能力差的学生学习,通过反复观看微课及交流沟通,增强对学习内容的掌握。线下教学则是由教师选定课题,给学生讲解机械设计基础课程的核心理论。对于涉及课程的相关信息,鼓励学生通过线上观看视频、阅读相关材料、参与专业论坛等方式进行资料收集,在课堂上分享。教师针对知识点的疑问和困难,展开小范围讨论,激发学生学习的灵活性,从而对课程有更深层次理解。上述两个教学方法之间相辅相成,解决课时有限、理论课时多的问题,提高学生学习理论知识和实践知识的积极性。

(四)课程教师团队建设。在“新工科”背景下,其教育理念是:服务于国家战略,培养出满足新经济发展需要的创新人才[9-10]。教师团队建设可从以下三个方面展开:第一,瞄准地方经济与区域产业的发展需求,调整师资队伍结构布局,鼓励教师生产实践。同时,教研室可以通过与企业、科研单位合作的方式,推动教师团队能力的整体提高。第二,依据“新工科”教育理念加强教师队伍建设,在重视教师的已有成果,又要激励教师研究新成果。切实引导青年教师,加强“新工科”内容的系统性和持续性的培训,满足课程在人才培养过程的要求和任务。第三,教师不仅仅需要学好本专业的知识,还要关注与专业相关的新兴、交叉和前沿学科技术,拓展自己的知识面,不断积累解决各类前沿问题的经验。

三、总结

“新工科”建设需要长期坚持、不断探索、完善机械设计基础课程的教学改革。为了适应新时期的人才培养需求,必须从“新工科”建设理念出发,高度重视完善课程内容。地方应用型高校是“新工科”建设的责任主体,需要把课程教学目标、教学内容、教学方法和教师团队建设结合起来,不断推动创新,激发课程改革的活力。以此推动机械设计基础课程建设和应用型创新性人才培养。

作者:苏乃权 常晓筱 周瑞强 黄崇林 单位:广东石油化工学院 机电工程学院 经济管理学院