“机械制造技术基础” 国家精品课程的建设与实践[J].pdf

中国大学教学2008年第5期34“机械制造技术基础”国家精品课程的建设与实践吕明轧刚王时英摘要：太原理工大学“机械制造技术基础”国家精品课程构建了以素质教育为目标的新机制，形成了课程教学系统的新方法和新手段，建成了高水平的网络课程教学平台，开展了持续有效的大学生课外活动科技活动，为创新性人才培养提供了广阔的知识摄取和能力强化空间。关键词：精品课程；工程素质；课程体系；教学研究太原理工大学机械制造及其自动化专业成立于1953年，原专业名称为机械制造工艺及设备，是全国成立较早的机械工程类专业。“机械制造技术基础”是机械制造及其自动化专业的主干课程，也是实践性很强的一门专业基础课程。半个多世纪以来，经过几代太原理工大学“机制人”的共同建设和发展，已形成了定位准确、求实创新、科研驱动、教学相长的课程特色。1998年，机械工程学院在全国较早完成了专业调整，面对相关教学资源不配套的严峻形势，大力推进教学改革，形成了以培养工程实践能力为目标的教学体系；建立了与时俱进的高水平系列教材建设体制；进行了十年不断线的教学改革项目研究；取得了丰硕的教学成果。2007年度“机械制造技术基础”被评为国家精品课程。一、课堂教学追求理论实效现有的教学方法和教学手段，主要是宏观的教学效果提高，对于教材中的基本概念的理解，学生的学习积极性、主动性提高的确有较好的教学效果，这是因为对于基本理论，大学生在上大学前近15年的学习过程中，已经形成了好的思维方式，也容易取得好的教学效果。而对于一些新的教学内容，尤其是机械类专业基础课、专业课中大量出现的原理结构图及实例结构图，由于学生缺乏感性认识、实践知识和基本结构素材，仅靠学生的兴趣和教师讲授效率的提高是难以奏效的。为了提高机械结构课堂教学效果，利用多媒体教学手段，采用动态解剖方式教学模式，做到：（1）形象生动展现系统结构及原理；（2）爆炸图展现组成零部件及相互位置关系；（3）按授课讲解顺序实现结构零件的动态装配过程；（4）全剖、局部剖、向视图等展现结构细节；（5）三维视频实现机构的动态运动仿真，从而解决学生非主观因素造成的学习效果不好的矛盾，从方法论上帮助学生提高学习效果。在教学内容的组织上，采用综合应用实例缩短课堂与实践的距离；采用工程实例照片增加学生的感性认识，加深对理论知识的理解；教学内容深入浅出，适应了学生基本知识和基本能力的培养；增加了理论提高内容，为学生获取更深的理论知识创造条件；采用多种形式介绍一些新技术新知识及相关的发展史，扩大学生的知识面，增加学生的创新意识，提高学生的创新能力。二、实践教学培养运用能力机械制造技术基础课程有两个重要的实践环节，教学实验和课程设计。为了提高学生的实践能力，培养学生的发现问题、分析问题和动手解决问题的能力，将教学实验分为必做实验、选做实验、观摩实验三级，实验过程分为三层指导，课程设计采用方案制订、生产实习及修订方案、课程设计的模式，使课程设计更加靠近生产实际，增加了学生学习兴趣，避免了闭门造车，很大程度上提高了学生的实践能力。课程实验分为必做实验、选做实验、观摩实验。必做实验主要适应大纲培养目标要求，再现基本理论实质，兼顾能力培养，指导学生自主学习，加深学生对基础知识的理解，提高学生的学习兴趣，学习探究知识的方法，真正培养动手能力和实践能力。选做实验主要培养学生自主探究能力，激发学习兴趣及主动性。通过亲自设计实验方案、亲手制作调试实验装置，完成实验开发全过程，学会发现问题、提出问题、解决问题，拓展学习内容、空间，丰富想象力、创造力，使学生有了强烈的成吕明，太原理工大学副校长，教授；轧刚，太原理工大学机械工程学院副院长，教授；王时英，太原理工大学机械工程学院副教授。35就感、满足感，膨胀了继续深入探究的欲望。观摩实验主要通过学科前沿和生产热点项目实验，引领学生了解先进技术及学科发展动态，为走向社会后形成发展方向、确定研究领域打下基础。教学实验要求实验前预习，实验中教师讲解理论，工程师讲解实践，技师讲解操作，学生完成数据分析，重点突出实验后的改进分析，做好优秀改进方案的实施（以学生为主）；实验设置采用必做实验验证理论为主，选做实验培养能力为主，观摩实验扩展视野为主，实验改进以学生完成为主。在实验中把握教学目标，正确处理基础和发展的关系，使所有学生的能力普遍提高；实施因材施教，让每一个学生在自己的基础上都能有所提高；保证学生参与学习的时空，使每一个学生都有必需的学习机会和学习时间。课程设计先进行一周，完成零件工艺性分析、工艺路线初步拟定、确定主要表面加工的定位夹紧方式后，带着问题深入工厂进行生产实习，观察实际零件的加工过程，熟悉工艺路线的安排，认识机床设备的工作特点，掌握各种切削刀具的加工性能，分析典型夹具的工作原理及组成结构，感悟切削规律、工艺规程在生产实际中的应用，师生共同探讨改进设计方案。实习结束后，继续进行课程设计，根据课本理论，结合生产实践知识，做出了工艺规程正确、工装结构合理、图面表达清晰规范的完整课程设计。为了实现课程设计的科学化、标准化、规范化，建立一套完善的课程设计零件图库，零件图来源于生产实践、并经过移植、借鉴、严格筛选，对其技术参数等按教学要求进行相应修改，优化组合成内容、性质不同，覆盖面广、难度适中、技术参数完备、区分度强的图库。图库具有开放性，可以不断积累、充实。三、教学研究解决热点难题我校承担的山西省重点教学研究项目“地方高校机械类创新人才培养模式探讨与实践”，内容广泛，涉及机械类全部课程；研究面宽，涉及机械学院的各个教学及管理部门。项目研究伊始，就成立了一个由院长牵头、教授挂帅、高工参加、学生工作机构配合的班子，保证了研究工作优质高效地顺利完成。通过课题研究，我们：（1）制定了一整套机械类专业课程体系，编著了相应的面向21世纪课程系列教材，研究了新的教学方法，形成了高质量的技术素质和创新思想培养的理论教学体系；增加实验室建设投入，完善教学实验，增大设计性综合性实验比例，自行开发实验设备，改进实验教学方法，保障了高质量的实验教学；稳定实习基地，加强课程设计内容与生产实际的结合，提高毕业设计题目的真题比例；使实践教学内容进一步深化，达到了创新能力培养的要求。（2）研究了课外科技活动开展的内在规律，实施了“培养兴趣、导师引导、课题依托、竞赛促进”的运行机制，达到了培养学生创新实践的要求，并取得了良好的成绩。（3）创造性地将学生管理工作纳入教学体系建设，通过丰富的校园文化建设，陶冶了学生情操，促进了学生心理健康发展；建立完善了社会实践基地，培养了学生的知识运用能力和初步管理才能。我们承担的另一山西省教学研究项目“双金字塔式实验教学及开发系统的研究”，有效地解决了教学实验研究中领导、教师、实验人员、学生之间的关系及所处地位，为教学实验的开发研究提供了一整套的科学管理体系和组织体系，成功解决了大型高值实验设备数量有限的矛盾，主要是采用了在大型高值实验设备前追加一定数量的低值设备，将耗时的实验准备工作由低值设备作预处理，节约大型高值实验设备宝贵的运行时间，大大提高了大型高值实验设备的有效利用率。学生从低年级就开始参加教研项目的开发研制工作，提前了他们接触实际工作的时间，使他们早早理解了“书到用时方恨少”的内涵，激发了学生的学习热情，提高了学习效果并增长了实践能力，因此是一种培养创新人才的好举措。以学生为主体开发项目，使学生可以实践科学研究的全过程，应用理论解决问题，掌握设计方法，克服了大型先进设备技术面宽、封闭性强的弊病，提高了学生分析问题动手及解决问题的能力。根据教学中出现的新思路、新问题进行了教学改革的探索与实践，取得了多项成果，现继续承担着多项国家级和省级教学研究项目。目前以主持承担的教育部高等理工教育教学改革与实践项目“地方高校工学类本科生工程实践能力培养的改革与实践”为研究目标，结合地方高校办学条件及实力，以国家级高等学校特色专业建设点太原理工大学最大的专业机械设计制造及其自动化专业（年招生数390）为基本载体，在全面加强工学类通识平台课程（数理、力学、外语、计算机应用、人文素质等）建设的前提下，注重分析和总结专业办学特色、具体课程设置及要求、主干课程的课程体系、教学内容和教学方法，优化课程链接，构建学科基础课程群、专业基础课程群和体现专业特色的专业模块多方向课程群。最大限度地开发与课程密切相关的实验和课程设计，合理安排独立于课程之外的实验、实践教学环节和工程综合训练，形成重在能力培养的实践教学体系。结36合分阶段专题讲座及工程训练、课外科技活动及社会实践活动，全面提升学生尽快适应社会需求的优良品质。通过培养计划的合理修订，综合构建“系统高效的知识积累、科学实用的能力训练、健全人格的素质培养”三螺旋式同步提高的应用型人才培养机制和模式，重点构建具有地方高校特色的工学类本科生工程实践能力培养体系。四、教材建设辐射教学成果太原理工大学机械制造技术基础课程组十分重视教材建设，强调通过出版教材的广泛应用，辐射教学先进成果。早在1955年，徐璞教授翻译出版了金属切削工具一书，该书被许多院校作为教材使用。20世纪70到80年代，太原工学院机制教研室的教师们积极从事教学改革和教学研究，并将教学和科研相结合，带领学生深入工厂、企业，为他们解决生产实际问题，取得了丰硕的教学科研成果。出版及合作出版了金属切削刀具、金属切削机床设计和测试技术。进入90年代，我国的高等教育开始了大规模的改革。根据改革形势需要，1997年我们主编了机械制造工程学。1998年按照教育部专业调整的精神，机械工程学院的原有专业机械制造、机电一体化、内燃机和动力机械、液压传动与控制、矿山机械、矿山机电控制和高分子材料加工机械专业合并成为机械设计制造及自动化专业，原有的课程体系和教学内容作了重大改革。“金属切削原理”、“金属切削刀具设计”、“金属切削机床概论”、“机械制造工艺学”和“机床夹具设计”五门课压缩合并成为一门课，90学时，是专业必修课。面对新的人才培养模式，积极创造教学环境，2000年，与华南理工大学合作编写了机械制造技术基础教材。实现了原金属切削原理和刀具、金属切削机床概论、机械制造工艺学与夹具设计等课程内容进行整合、优化。全书以切削理论为基础，以制造工艺为主线，兼顾工艺装备知识的掌握，增加了非传统加工技术与现代制造技术等内容并注重反映本学科理论与技术的新发展，顺应了高校教育改革的潮流，被教育部列为“面向21世纪课程教材”。本书得到包括我校在内的国内20多所高校的采用，从2001年至今已经6次印刷，出版26000册。2004年，为了满足双语教学改革的需要，又主编了相应的双语教材FundamentalsofMachineManufacturingTechnology，该教材被教育部列为“面向21世纪课程教材”，是全国较早的机械制造技术基础双语教材。为了继续推进课程体系、教学内容、教学方法和手段的改革，构建新的课程结构，积极推进弹性学习制度建设，为学生提供更多的自主学习的时间和空间，积极进行新体系教材建设，2006年承担了普通高等教育“十一五”国家级规划教材机械制造技术基础的编写工作。五、科技活动塑造工程素质大学生根据自己的兴趣和特长，选择研究课题，利用业余时间开展科技创新,科技可以激发研究问题的兴趣和创新愿望，促进和提高观察能力、想象能力、动手操作能力，运用基本理论、基本知识和基本技能解决问题的能力，进而锻炼独立思考能力和培养创新精神。科技活动对培养学生工程素质的有效性已经形成全社会的共识，但如何持续有效地开展课外科技活动，却是教育部门研究解决的热点问题。选取合适有效的科研课题并投入相应的研究经费，是科技创新活动能否进行的关键。机械制造精品课程组采用多种渠道解决上述难题，有效地开展了课外科技活动，获得多项“兴晋杯”、“挑战杯”竞赛奖。1钻研教材，发掘教材本身的研究课题。学生通过亲手制作解剖教学课件，加深了学生对理论内容的理解，锻炼了学生的结构设计能力，巩固了课堂教学效果。2利用教学实验改造契机，形成科技活动课题。教学实验内容与课程理