新工科背景下《机械原理》课程教学的探索

陈 磊 杨长牛 黄文权 孙泽刚 刘郁葱

四川轻化工大学 四川 自贡643000

为推动工程教育改革创新，“新工科”建设复旦共识已经达成[1]，快速推动全国高校在工程教育领域掀起了一场教学模式的改革。新工科是在新经济和新产业的背景下，以科技创新为核心，在新兴领域实际应用中形成创新创业机制，新工科建设通过设置和发展新兴工科专业来完成，也可以是传统工科专业应对新科技的革新[2][3]。《机械原理》课程作为高校机械类专业人才培养中的一门重要的专业基础课，衔接着前面基础课程与后续专业课程，起到承前启后的作用，在新工科背景下必须快速适应新工科对高校人才培养的要求，主动改革。由于目前关于《机械原理》课程在新工科背景下如何改革的研究较少，故本文结合我校机械工程学院开设的《机械原理》课程教学现状进行研究。通过前期调查，发现《机械原理》课程存在学时减少、教学内容、评价方式、与相关课程体系与内容的衔接等现象，与教学改革要求存在的差距较大。譬如传统的“死板八股文”教学模式，导致学生对学习无兴趣；“标准答案”的考试方式，限制了学生的创新思维等。针对我校机械原理课程教学中存在的不足，提出一种基于智能机械的机械原理课程改革与实践的方法。以新工科理念为指导，以学生为中心，开展以智能机械为载体的课程教学内容再设计和课程教学环节边界再设计，以促进学生创新思维的意识，主动实践，激发学生的求知欲望，提高学生独立工作和解决实际问题的能力，培养学生在开拓性与原创性上的能力和快速学习新事物的能力。

1 转变教学理念

传统机械原理教学理念测重于“传道授业解惑”，强调对知识的接受、汲取和运用，以教师为主体，对学生最终的掌握程度进行模糊评价，但学生存在的问题没有从根本上解决。新工科建设背景下，机械原理课程重点在以学习结果为导向，以学生为中心，让学生理解专业和道德责任，将来能做什么。因此，转变教学理念对课程建设与发展、培养满足新工科要求的机械类专业人才具有重要意义。

以智能机械为载体，进行课程体系改革与理论课程和实践教学环节评价环节边界再设计。侧重于机器人(智能机械)的结构、新型传动与机构学设计及应用；通过对几种主流工业机器人与服务机器人基本功能的分析及机构设计来实现多学科知识的融合，建立一套以方案设计能力、机构设计能力、创新思维能力、综合设计能力为依据的学生课程学习评价机制，以达到培养学生在开拓性与原创性上学生的能力和快速学习新事物的能力。

2 优化教学内容

在现有人才培养方案下，机械原理课程内容抽象、难懂、各章节之间逻辑性较强，学生仅靠强化记忆和习题练习难以达到调动学生学习积极性和兴趣。为了提高课程的教学质量和效率，优化教学内容显得十分重要。第一，调整理论课程内容。机械原理理论课程分为四大板块，分别为机构的结构分析、运动学分析、动力学分析、常见机构的分析及其设计。其中，运动学与动力学部分内容在实际应用中较少，可对其进行部分优化。第二，教学内容再设计和教学环节边界再设计。主要体现在：通过分析机器人(智能机械)的主要结构与组成特点，调整教学内容。减少解析内容和一般比较容易理解且能自学的内容(包括理论力学重复部分)；在相应章增加机器人设计的内容。第三，课程教学环节边界再设计。①课堂教学讲授基本概念与设计方法②课外通过现代教学手段理解教学内容③课程设计培养创新思维能力与工程实践能力④创新实践活动训练工程实践动手能力。

3 教学手段多样化

首先，应用现代多媒体对课堂教学进行教学手段优化，即利用计算机辅助教学。以可视、可动的方式部分替代传统板书讲授教学，将直观的机构运动和课程相关的理论知识相结合，通过Solidworks、Proe、UG 等三维CAD软件呈现给学生，实现大量难懂的知识点变得直观生动。其次，以学生为中心，开展学生讲，教师听的模式，尤其是相对简单的章节。将班级分为若干个小组，进行讨论总结，教师进行点评指正，训练学生的语言表达能力和组织能力，培养团队精神。

4 基于专业认证标准的课程评价体系

依据教育部专业认证标准，课程考核采用平时考核和考试考核。课程考核成绩由平时成绩和考试成绩构成。课程采用定量分析方法，数据来源于学习该门课程的所有学生在各考核环节取得的成绩。采用课程达成情况分析统计表，以课程目标为分析对象，确定各课程目标对应的考核环节及分值比例，录入学生在各考核环节取得的学习成绩，经统计后得到各课程目标的达成情况、毕业要求指标点达成情款以及学生个体的课程达成情况，并分别针对达成情况进行分析评价。

5 结论

根据新工科建设的要求，结合机械原理课程的特点，围绕机械类专业培养目标，在教学理念、教学内容、教学手段、课程评价体系上进行适当变化，适时引入相关领域最新知识与技术，紧跟学科发展方向，探索出一套适合本课程的有效的教学方法和手段，在一定程度上提高学生在开拓性与原创性上学生的能力和快速学习新事物的能力。