時間：2022-09-05 01:16:09
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課程設計（CurriculumDesign）是大學某一課程的綜合性實踐教學環節。一般是對該課程的理論和實踐內容的綜合性應用和考察，旨在使學生獲得促進其遷移的進而促使學生全面發展的具有教育性經驗的計劃和方案。課程設計突破了課程局限于課堂教學中的界定，把積累、遷移、促進學生創新能力培養等多方面因素作為指標，是教育過程中不可或缺的重要環節。機械制造技術基礎課程設計是工科類院校機械專業針對《機械制造技術基礎》這門課程展開的綜合性實踐教學環節，該課程整合了機械加工方法、機床、刀具、夾具和工藝規程設計等原來分屬多門課程的主要內容，其涵蓋內容廣、理論聯系實際密切，是在學生學習完理論基礎課和機械專業基礎課的基礎上開設的一門綜合性技術學科。本課程設計則是在課程理論教學的基礎上展開的，是對學生理論知識進行考察、鞏固和加深的非常好的實踐環節，其目的是“培養學生掌握機械零件的加工工藝過程所需要的機械制造技術知識，包括機床、夾具、刀具、量具等工藝裝備的選擇與使用，培養學生應用現代設計方法和手段解決工程實際問題的能力”。課程設計的創新性改革是進行《機械制造技術基礎》課程教學創新能力培養改革中不可或缺的一個環節。
二、課程設計主要內容
通常，機械制造技術基礎課程設計采用理論教學、生產實習、課程設計分段實施，學生在經過72學時的理論基礎課程學習后，由指導教師帶領，深入合作企業進行為期一個月的生產實習。通過觀察和學習，進一步了解和熟悉機械零件的典型加工和工藝過程，并在此過程中，對課堂學習所掌握的理論知識進行反復加深、掌握。接下來，學生們返回學校，集中三周進行課程設計，對所學習的理論、實踐知識加以應用。本課程設計的主要內容按下面四個階段進行：第一階段，由指導教師下達設計任務，為學生提供零件圖、設計要求，講解設計過程及注意事項。第二階段，學生針對設計題目進行零件的結構分析和工藝設計，通過分析、討論、計算，確定毛坯結構和尺寸，并設計完成該零件的詳細工藝規程，制作出工藝過程卡片及工序卡片。第三階段，針對工藝規程設計結果，選擇典型表面的加工工序進行專用夾具結構設計，通過方案分析，選取和設計定位元件、夾緊機構、導向元件、夾具體等關鍵部件，并做出夾具裝配圖、典型零件圖若干。第四階段，學生完成設計報告，提交設計成果，然后根據每個人的設計內容、平時成績，進行成績的評定。
三、教學問題及改革方案
近年來，隨著課堂教學的改革，工科院校的擴招，計算機等相關學科的發展，傳統的機械制造技術基礎課程設計逐漸顯現出教學質量下滑的傾向。因此，研究和探討如何改進和加強這一環節，切實提高機械制造技術基礎課程設計教學質量，充分利用課程設計培養學生的工程實踐能力，成為擺在我們面前的一個重大課題。通過對機械制造技術基礎課程設計的深入調查研究，并結合多年來的教學工作經驗，筆者針對課程設計中存在的幾方面問題提出相應改革方案。
1.充分調動學生積極性，解決學生對課程設計的重要性認識不足的現狀。在進行本課程設計時，學生已進入大四上學期，很多同學進入畢業前的忙亂或茫然階段，找工作、考研或對即將離校后的生活不知所措，對課程設計興趣不高，學習態度不夠端正，沒有正確認識到課程設計對學習和培養工程師基本設計素質的重要影響，這些不良情緒往往會造成他們不能積極主動地投入課程設計工作。在以往的教學實施過程中，總有部分學生對待課程設計不負責任、敷衍了事，無法達到預期的教學要求和課程設計目的。為改善現狀，本文筆者深入學生中與他們進行交流、溝通，了解學生所處的狀態，積極引導、解決他們面臨的問題。在課程設計開始之前集中召開動員大會，向學生講清楚課程設計的重要性和必要性，使學生明確課程設計的作用、地位以及對今后學習和工作的影響，同時結合設計任務對學生進行講解，使學生提高認識，端正態度，自覺地投入到課程設計工作中去。
2.注重課程設計選題的新穎性、先進性，避免選題單一，重復率高。多年來，大多數學校開設的機械制造技術基礎課程設計都是針對撥叉類零件進行加工工藝設計和機床夾具設計，這類零件結構典型，大多是金屬切削機床的操縱部件，可以很好地將教學和設計內容聯系起來，既有助于加深對機構的理解，又易于切入設計任務。但長期重復單一設計題目，很容易使學生懶于思考、相互抄襲，限制了學生的創新設計思維。結合《機械制造技術基礎》課程特點，通過參觀機械制造綜合實驗室熟悉各類機床零部件，同時結合生產實習環節中常見的零件進行考察、分析，遴選出結構典型、難度適中的零件進行設計題目的擴充和更新，盡量做到設計選題新穎、難度適中。同時，指導教師還積極鼓勵學生通過各種途徑自選題目，經老師審核后選用，保證各組題目不重復，組內每人的任務各有特色。這樣的設計不僅激發了學生的主動性，培養了學生創新能力，同時也減少或杜絕了抄襲現象。
3.合理安排設計時間，采用先進設計手段解決時間緊任務重、繪圖手段落后問題。機械制造技術基礎課程設計內容涉及大量的分析、計算和繪圖工作，設計難度較之前的課程設計大大增加，這就要求學生在設計過程中要積極思考，充分運用所學結合實踐來完成。而設計時間只有三周甚至是兩周，這往往會使學生在設計初期不知如何下手，自我思考的時間受到限制，解決工藝參數計算和定位誤差分析等問題時，為了趕進度加班加點，過于勞累。還有個別同學急于求成，照搬甚至抄襲別人的設計內容。在學生的設計中，多數仍采用手工繪圖，一方面手工繪圖時間長，增加設計的任務量；另一方面目前絕大多數企業均采用計算機繪圖技術，且學生們在校期間也學習過多種計算機繪圖方法，手工繪圖手段不能很好地鍛煉學生的計算機繪圖能力，與實際工作脫節。如此一來，課程設計的質量大大受到影響，無法達到預期的設計效果。針對上述現象，本文從改進課程設計的時間及安排著手，將課程設計融合到《機械制造技術基礎》理論課程的教學和生產實習環節中，提前下達設計題目，讓學生在課程學習的過程中熟悉設計任務，引導其積極、主動地學習相關知識，并在生產實習環節安排有針對性地參觀和學習，這樣既可以讓學生提前了解課程設計中零件的結構、特點和功用，也大大激發了學生的學習興趣。
4.課程設計中注重創新思維的培養，避免學生限于傳統陳舊的思維框架。一直以來，機械制造技術基礎課程設計都是基于傳統的設計模式，指導教師也是以簡單練習為出發點，讓學生按部就班地按照課本上的步驟、題目進行設計，雖說也可以讓學生得到一定的鍛煉，但也限制了學生思維的創造力。“設計”從一定意義上來說就是一種“創新”。沒有“創新”的設計只能是模仿別人的一種陳舊的設計，只有創新設計才有可能超越過去，創造未來，只有創新才能在激烈的市場競爭中占有一席之地，才有可能超越對手。
5.改革成績評定方式，進一步規范。由于設計過程中三四個學生一組，進行同一個零件的工藝分析和夾具設計，難免會有個別同學偷懶抄襲的現象，那么僅憑平時表現和設計成果由指導教師直接判定成績難免會出現偏頗，無法達到全面、公平的評定效果。我們應該在設計過程中采取自評、互評、教師置疑、小組答辯的方式，公平、公正地對學生的設計給予合理的肯定和評定，營造良好的學風和教風。自評即在設計過程中由學生結合評分標準進行自我評價，找出不足進行改善，爭取取得更好的成績；自評結束后，讓學生兩兩結合進行互評，給出成績并互相學習互相促進；最后由教師組織分組答辯，結合自評、互評、答辯成績給出最終成績。
四、改革成效
近年來,受多種因素的影響,普通工科院校的機械制造工藝學課程設計普遍存在著一些問題。
(1)學生不重視課程設計,缺乏興趣,存在應付了事的思想。
(2)機械制造工藝學課程設計教學時間安排不合理,在課程設計專周期間,學生還要準備其他各種考試,或者忙于求職等,無暇顧及課程設計。
(3)由于高校擴招后,生源素質有所下降,部分學生對理論知識掌握不好,課程設計自然無從下手,因而抄襲現象時有發生。
(4)學生缺乏吃苦耐勞精神,在處理課程設計這種比較復雜的問題時,不愿意積極主動地尋求解決途徑,同時不愿意反復修改課程設計成果,存在畏難情緒,學生總是希望老師告訴他們應該怎樣去做,成為“復印機”。
2機械制造工藝學課程設計的改革探索
機械制造工藝學課程設計要求學生針對一個中等復雜程度的零件編制一套機械加工工藝規程,設計一副教師指定的加工工序的專用夾具,并撰寫設計說明書。學生應該在老師的指導下,認真地、有計劃地、獨立完成設計任務,整個課程設計側重于讓學生掌握機械零件加工工藝編制的完整過程。針對機械制造工藝學課程設計所出現的問題,從多方面入手,綜合應用多種教學手段提高課程設計的教學質量。
2.1重視設計題目選擇
選題要能充分實現教學目標,針對應用型本科培養的目標,機械制造工藝學課程設計所指定的零件應有很強典型性和現實性。首先,所用零件要有典型性,課程設計用到的零件應該是軸類、盤蓋類、箱體類和異形零件中的代表性零件;其次,所選零件結構相對簡單,加工工藝要求不高,旨在讓學生能夠掌握加工工藝設計的全過程,能夠獨立完成;最后,要鼓勵學生從生產實踐中或從生活中自選零件作為設計用零件。課程設計中選定的零件復雜程度不同,所造成的零件加工和夾具設計的難度也大不一樣,學生可以根據自己的實際情況和興趣愛好自由選擇。教師在評定成績的時候應該將零件加工的難易程度等因素考慮其中。這樣就有利于不同能力學生水平的發揮,提高學生對專業課課程設計的積極性,增強學生的自信心。選題要能承接先修課程,選題要承接先修的機械測繪課程設計、金工實習及生產實習等課程。機械測繪課程設計使學生初步了解典型零部件的結構、裝配關系和零件的連接方法;金工實習和生產實習有利于在課程設計中合理的選擇加工方法和定位方案,機械零件的三維造型的學習,為學生提供了比較直觀的設計成果,有效地克服了目前學生中普遍存在空間想象力問題所導致的二維制圖錯誤百出的問題。課程所選題目能夠緊密聯系先修課程,這樣既有利于培養學生工藝設計和夾具設計等方面的能力,又能訓練計算、繪圖、查資料、執行標準等基本技能。
2.2改進教學組織模式
改變傳統的設計小組分組模式,在學生安排方面可根據零件的復雜程度確定每一個組的學生人數,但是在確定每一組學生時,指導老師往往根據學生理論課成績的高低,把成績好的和成績差的分在同一設計小組,以圖能夠完成設計任務和減少教師的指導難度。而今大學生個性心理普遍較強,這樣的分組方式會引起部分成績較差學生的誤解,認為這是教師的一種歧視,因而對設計有抵觸情緒,不利于學生的課程設計。指導教師可以根據學生名單的順序依次分組,實踐表明,學生們之間的互相幫助和討論并非一定要在同一小組內進行,所以順序分組并不會影響學生間的相互協助。改變傳統教學組織模式,一般工科院校采用兩周左右教學專周來組織課程設計,這樣雖然便于教學組織管理,但是設計任務過于集中,在此期間,學生既要完成課程設計,可能還要忙于其他考試,往往使得學生應付課程設計,缺少充足的思考時間。為了改變這一現狀,指導教師在理論課程開始時就下發課程設計任務書,這樣,學生會帶著任務或問題學習理論課程,學生有充分的課外時間查資料、定方案、改錯誤。教師也有充足的時間解答學生的疑問,更可把課程設計中具有代表性的問題作為案例教學,將課程設計的問題與難點分解到整個教學過程。經過理論教學和課程設計同步進行,學生在設計專用周里能夠很快進入狀態,有充足的時間思考和修改,提高了設計質量,同時也豐富了理論教學。
2.3計算機輔助課程設計全過程
隨著計算機技術的發展,現代工程技術人員在實際工作中廣泛采用計算機輔助設計。但在傳統的機械制造工藝學課程設計中,出于訓練學生工程設計基礎技能的需要,指導教師往往要求學生手工繪制設計圖紙,這與工廠工藝技術人員實際工作情況相背。因此,我們要求學生盡量采用計算機輔助設計方式。首先,利用成熟的CAPP軟件進行工藝設計,其次,運用三維CAD軟件設計專用機床夾具并轉化為二維圖紙用于生產制造,然后,利用有限元分析軟件進行夾具關鍵零件的強度和剛度分析,最后,利用常用辦公軟件撰寫課程設計說明書等。通過全程計算機輔助設計,培養學生的計算機應用能力,提高了設計效率,把更多的時間用于思考,同時也彌補了學生空間想象能力差和二維制圖錯誤多的狀況。
2.4提高教師的指導效果
現代教育強調以學生為主體,教師為主導。課程設計應由學生獨立完成,不能依賴教師。但是機械制造工藝學課程設計包括工藝路線制訂、定位夾緊方案設計、工藝參數選擇、夾
具結構設計等,學生往往感到已知條件太少而無從下手。實踐表明,機械制造工藝課程設計應借助教師的步步引導,不能完全放任,教師的指導是課程設計能否完成的關鍵。改善指導方式,教師應采用集體與個別相結合的指導方式。設計前一定要把任務交代清楚;中間穿插集體指導,解決共性問題;后期主要是檢查與糾正細節。針對學生能力和基礎上的差異,教師要注重因材施教。學生完成一部分設計后,送交教師批閱作為總評的依據,教師能對每個學生的設計情況進行動態檢查。建立正確的指導理念,教師應有正確的指導理念。 (1)要有參與意識,教師不能只作旁觀者,教師的參與往往起到很好的示范效果。
(2)對學生在設計中的遇到困難,指導教師不要急于給出解決方案或者過早地給問題下結論,要多引導和啟發學生,給出解決問題的思路或者需要查閱的參考資料等,不可代替學生去做。
(3)要把握好指導的度,指導教師不要過分地強調合理性而過多或頻繁的指出學生設計中的“錯誤”,這樣會使學生“不敢”設計下去,對設計失去了信心。對于學生的某些設計成果,只要不是原則性錯誤,指導教師應該多肯定同時也要指出這樣設計的弊端,多鼓勵學生大膽獨立地設計。
(4)要引導學生樹立正確的設計思想,設計是一個反復推敲、反復修正、不斷創新的過程,引導學生從錯誤和失敗中找到問題所在,在反復地修改中體會理論知識。
2.5成績評定
在設計完成后,安排時間分組進行答辯,答辯是教師檢查設計質量高低和辨別抄襲的有效手段,也是對暴露出來的共性問題進行的一次集中答疑。同時通過答辯也鍛煉了學生的口頭表達能力。答辯既不能流于形式,也不能拘于形式,師生要認真做好答辯的準備和組織工作。答辯時,首先將本組完成的工藝卡提交給教師,由一名學生擔任主要答辯人,對該組在零件工序設計的理由和每位組員在設計過程中所做的工作描述,闡述在設計過程中出現的各種問題以及組員是如何解決這些問題的等,其他小組成員協助主答辯人回答教師的提問;然后小組的每一位同學相老師展示自己所設計的夾具圖紙,指導教師對每一位同學的設計成果的相關問題提問并對學生的回答和設計成果進行點評,當場給出課程設計成績等級。課程設計成績評定應該以圖紙、計算說明書和答辯成績為主,兼顧設計態度等表現;同時,評定成績要有一個相對固定的考核標準,但又不拘泥于該標準,要鼓勵學生大膽合理創新,創新意識在考核成績中應有所體現。課程設計的最后成績由工藝設計成績和夾具設計成績兩部分組成,工藝設計成績占40%,夾具設計成績占60%。工藝設計部分的成績根據小組提交的工序卡和答辯情況總體給分。夾具設計部分成績是根據個人的夾具設計成果、答辯表現和平時表現等綜合給分。
關鍵詞：機械制造技術基礎；教學方法；課程設計
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）30-0218-02
引言
“機械制造技術基礎”課程設計是“機械制造技術基礎”課程結束后的實踐性教學環節，是對該課程所學知識的鞏固和系統應用。該課程設計專業性特色突出，培養鍛煉學生在獨立檢索資料、查閱相關設計手冊、綜合分析論證設計方案、理論計算、工程制圖、計算機應用、編寫技術文件等方面的工程實踐能力。[1]
一、課程設計存在的問題
1.“三多三少”問題。該課程設計是將綜合知識合理運用并有機結合起來的訓練過程，涉及機械制造工藝學、金屬切削原理與刀具、金屬切削機床及機床夾具設計等內容，應用知識較多；設計內容工作量較多，包括專用刀具、工藝規程制定、專用夾具設計三方面內容；參加設計的學生人數較多。同時，學生綜合運用理論知識和信息資料的能力較欠缺；為期3周的設計時間較少；指導課程設計的教師人數較少。
2.“三不”問題。學生自主性不強。首先，學生對課程設計重要性認識不夠，比較懈怠，造成前松后緊的設計局面。其次，設計初始階段，不能從設計題目和任務中發現主要問題，不會和設計內容相結合，一味等待和依靠指導教師，甚至需要指導教師提出設計方案。再次，針對一些參考資料提供的設計思路和方法，不能進行合理選擇，生搬硬套，導致設計方案不合理，設計思路混亂，不能體現創造性。有小部分同學對設計中出現的種種困難產生畏難情緒，等待抄襲別人的成果，獨立自主性較差。圖紙繪制不規范，說明書撰寫不規范。部分學生圖紙標注錯誤，零件制造工藝和裝配工藝差。設計說明書中對設計方案的提出，解決問題思路和方法不能明確表述；設計原理、計算方法闡述條理不清；目錄和內容不對應，缺少參考文獻，參考文獻格式錯誤等。
3.“三部”問題。課程設計成績評定一般依據三部分：一、出勤及平時表現；二、設計圖紙及說明書質量；三、答辯情況。指導教師不能長期在設計教室，出勤靠學生的自覺性；學生圖紙內容相似，說明書內容相同，存在拷貝現象；答辯時間較短，提問問題有限。據此評定成績，必然存在弊端。
二、采取的教學管理措施
為保證“機械制造技術基礎”課程設計的質量，培養學生創新能力，提高學生綜合素質，采取以下教學管理措施。
1.教師授課同時下達課程設計任務。當講授“機械制造技術基礎”課程內容與課程設計內容相關時，教師下達設計任務，讓學生帶著任務聽課，逐步探索解決實際問題的方法，激發學習興趣。當相關授課內容結束時，有目的的指導安排學生查閱相關資料，既鞏固知識，拓寬思路，又可以深層研究課程設計內容。將授課內容和課程設計任務有機結合起來，為學生提前一步進入課程設計做好準備。
2.調整課程設計內容安排。課程設計內容安排，“刀具設計”部分，安排15組數據，2～3名學生一組，繪制刀具圖；“機械加工工藝規程”安排5個零件，6～8個同學一組，要求每組同學至少安排兩套方案，這樣3～4名同學一套方案，制訂機械加工工藝卡片1套；“機床夾具”設計，要求在自己制訂的工藝方案中，選取相應工序的專用夾具進行設計，一般2人一組，繪制夾具裝配圖；撰寫課程設計說明書一份。學生既有分工又有合作，同組的學生之間可以共同討論，互相協作，互相督促，更快地設計出合理的零件機械加工工藝規程；指導教師對學生選擇設計題目的難易程度做到整體把握。指導教師指導內容既集中又分散，集中在5個零件，分散在不同的工序安排，不同的夾具設計方面；既避免學生一人一題的大工作量，又可使實現設計題目的多樣化。
3.指導方法改進。一對一指導：改變答疑式指導方法，采用一對一指導。在每個工作日，逐個了解學生的工作進度，鼓勵進度快的同學，督促進度慢的同學，重視每一個學生。及時了解每個學生具體的設計思路，查看草圖，校正設計錯誤和不妥之處，和學生一起探討改進的措施，對個別的問題單獨解決，如遇共性的問題，及時向全班同學提出，希望大家引以為鑒，使設計順利進行。
階段性指導：將整個設計過程分為三個階段，即刀具，工藝和夾具。學生每完成一個階段的設計任務，教師針對繪制的總圖和該階段的說明書做出相應的評判，審核圖紙，指出錯誤和欠妥的地方，指導學生及時修改，說明書指出計算方法，方案論證的優缺點，及說明書撰寫格式的謬誤，為下一階段的設計打下基礎，避免同樣的錯誤重復出現。
利用現有資源條件，開拓指導方法。“機械制造技術基礎”課程設計實踐性強，可以參考相似結構圖進行指導。利用多媒體教學手段，繪制所給零件的三維圖，使學生用最短的時間明確零件的結構，各種夾具的虛擬裝配視頻演示，掌握夾具各部分結構的功用，細致觀察，拓寬設計思路。鼓勵學生獨立分析、思考解決問題，指導過程中，細心聽取學生設計思路，引導學生，不將教師的主觀意見強加給學生，遇到難題，建議學生查找哪些資料，共同探討解決方案。開發利用筆記本電腦這一資源，調動學生積極性，鼓勵學生探討進行CAD/CAM在該課程設計中的應用。
4.成績評定方式。課程設計成績評定采用針對圖紙及說明書，指導教師置疑、自評、答辯和同班同學點評4個環節相結合的方式進行。既要設計學生明白自己設計的優缺點，又要使其他同學從中得到收益。
課程設計前，要明確設計標準，包括考勤、圖紙和說明書質量、答辯三項內容。指導教師置疑階段：繪制圖紙質量反映刀具設計是否正確，夾具結構設計是否緊湊合理，是否符合國家制圖標準。設計說明書反映零件加工工藝規程制訂是否合理，計算是否準確和詳實，說明書撰寫是否規范等等。所以指導教師置疑階段和階段性指導評價同步，既可以完成對所指導學生一一進行當面置疑，使學生設計中存在的問題及時更正，又可以使學生最后對自身的評價更趨于合理。自評階段：設計過程中，同學之間互相觀摩圖紙，參考說明書，對自身設計水平、設計質量有一個客觀認識，同時根據圖紙上指導教師置疑記錄，結合實際情況給自己一個客觀的評價，以此成績作為課程設計的自評分。答辯階段：課程設計完成，要進行課程設計的答辯，根據學生回答教師提出的問題情況，進一步了解學生獨立完成課程設計的程度和創新能力[2]，更準確地把握學生的實際水平。根據答辯的情況，在自評分的基礎上進行分數調整。同班同學點評：針對某些學生而言，自評可能不太客觀，答辯比較緊張，都可能影響學生的成績。同學互相比較了解，由同學之間點評成績，綜合之后適當調整成績。調整之后公布所有同學的成績，如果有爭議，就個別同學的成績探討；如果大家沒有意見，作為最后的成績。
三、結語
“機械制造技術基礎”課程設計教學是一個復雜的過程。設計初期，學生要了解課程設計的目的、性質、任務和基本要求、設計過程、時間安排；教師對設計工作提出嚴格要求，按時完成設計任務，避免學生最后趕工的現象。設計中期，學生需要結合設計題目和教師提供的圖紙靈活地運用所學知識，獨立完成設計任務；教師選用合適的教學方法指導學生，講解可能出現的問題給學生借鑒，同時啟發設計思路。設計后期，結合設計實際情況，給予學生綜合評價。“機械制造技術基礎”課程設計給學生提供一個學習和培養能力的空間，更好地完成教學任務。
參考文獻：
[1]鄒青.機械制造技術基礎課程設計指導教程[M].北京：機械工業出版社，2004.
[2]李傳芳，林麗純.課程設計實操成績評分標準的探討[J].廣東工業大學學報，2008，（8）：268-269.
關鍵詞：機械制造技術基礎；精品課程建設；工程能力培養；教學改革
作者簡介：王（1966-），女，河南鄭州人，北京信息科技大學機電工程學院，教授；張懷存（1956-），男，陜西延安人，北京信息科技大學機電工程學院，副教授。（北京 100192）
基金項目：本文系北京信息科技大學市級精品課程建設項目、北京信息科技大學2010教學改革項目（項目編號：2010JG06）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）01-0087-03
一、“機械制造技術基礎”精品課程建設的背景
隨著高等教育改革的不斷深入和發展，課程作為高等學校培養計劃的基本組成單元，是實現高等學校教育目標的基本保證。課程體系、內容的合適與否影響著培養目標實現。教育部在2003 年正式啟動國家精品課程建設項目并在《教育部關于啟動高等學校教學質量與教學改革工程精品課程建設工作的通知》中指出“國家精品課程是具有一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等特點的示范性課程”。[1]即精品課程應該具有體系的整體性、內容的先進性、資源的開放性和師生之間的互動性并具有強烈的示范作用。要求精品課程以多媒體信息技術為實現手段，基于互聯網，包括課程的歷史沿革、網上教學資源如大綱、電子教案、多媒體課件、教材和課堂錄像、教育理念、師資隊伍、教學方法手段與教學改革、學生和專家的評價考核等建設要素。[2]精品課程不單純是教學方法和教學模式的改革，更是一個包含教師、學生、教材、教學技術手段、教學制度等多種要素的系統工程。精品課程建設一般分為內容建設、隊伍建設、教學方法和手段建設、教材建設、實驗內容建設及機制建設等六個方面。[3]
1997年國家教委工科處委托制圖與機械基礎兩課委員會組織全國重點工科高校就工程材料和機械制造基礎課程召開會議，對原金工系列課程改革的必要性和基本思路進行了探討，會議通過了《高等工科院校金工系列課程改革指南》。提出根據“以培養學生創新能力為核心，以CAD/CAM為主線，拓寬基礎，重視實踐”的總體改革思路；重新規劃了機械制造系列課程的內容體系。按照其改革方案而設置的“機械制造技術基礎”課程是機械制造基礎系列課程中的一門主要專業基礎課程。1998年配合北京信息科技大學拓寬專業口徑和人才培養模式改革，進行專業改革，將原機械制造及其自動化、機械設計和機械電子等專業合并為機械設計制造及其自動化專業。為了適應擴寬機械類專業人才培養模式的需要，將“機械制造工藝學”、“金屬切削原理與刀具”、“金屬切削機床”和“機床夾具設計”四門課程按照重基礎、少學時、新知識、寬面向的原則整合優化合并為“機械制造技術基礎”。[4]“機械制造技術基礎”不僅是機械設計制造及其自動化專業的專業基礎課程，也是工業工程、車輛工程等專業的專業基礎課程。目前北京信息科技大學機械設計制造及其自動化、工業工程、車輛工程等專業均設置該門課程。機械設計制造及其自動化專業計劃80學時、工業工程專業計劃72 學時，其中實驗8學時；車輛工程專業計劃40 學時，其中實驗6學時。
北京信息科技大學一直以來非常重視精品課程建設。為了適應當今社會對機械專業人才需求，實現機械設計制造及其自動化專業應用型人才專業核心能力的要求，[5]學生既要具有必備的理論基礎，又要具有快速適應工作崗位的工程能力。2006年“機械制造技術基礎”被列為北京信息科技大學重點建設課程、2007年被評為校精品建設課程。經過多年的建設和完善，2009年被評為北京市精品課程。在精品課程建設過程中進行了深入思考，特別注重教學內容的與時俱進；注重教學方法和教學模式的改革；構建了公益勞動、金工實習、課程內實驗、生產實習、綜合實驗周、課程設計、制造綜合能力學科競賽的基于工程的實踐教學體系，實現對學生工程能力的培養。
二、與時俱進優化課程體系和教學內容，適應學科最新發展
“機械制造技術基礎”課程內容涉及知識面寬、知識點多、綜合性強，與實際工程結合緊密，圖多、層次多。科學技術的迅猛發展不斷促進制造技術的發展，新材料新技術不斷涌現。要實現與工業企業的無縫連接，教師需密切關注學科發展，與時俱進優化課程體系和教學內容，協調傳統內容與先進性。
課程的內容圍繞產品的加工制造，以機械加工工藝為主線，以優質、高效、低成本、節能減排為宗旨，將涉及到的機床設備、金屬切削原理與刀具、工藝裝備等有關內容有機結合起來，并根據這條主線的需求作為取舍的原則，強調以產品質量、生產率、經濟性、可持續發展為中心融入節約能源和綠色制造的理念。從培養學生的綜合工程素質出發，使學生熟悉和掌握基本理論和專業知識，具有能夠在理論上進行分析、在實踐上具有解決一般技術問題能力。補充新知識，增加現代工業領域采用的新刀具材料、新加工方法、數控機床的基本介紹、數控加工工藝的特點、計算機輔助工藝設計、綠色制造等內容，使教學內容能夠充分反映現代制造技術的發展。
目前，“機械制造技術基礎”教學內容多課時少，在教學內容的講授上既要加強基礎，又要拓寬知識面；既要保持經典，又要體現先進制造技術的發展；既要掌握基本理論，又要加強工程實踐能力和創新思維的培養。在教學內容上以少、精、寬、新為原則，對教學內容進行必要的調整，如減少車床進給和螺紋加工運動傳動鏈的講授，而將這部分內容放在實驗課中，學生在現場對著實物進行感性觀察，學得更快、記得更牢。對于機械加工工藝擬定、加工精度部分等重點內容仍進行重點講解，但是更加注重對實際工程問題的分析和理解，強化學生在實際工程中應用所學知識解決問題的能力。
高水平教材的建設是課程建設的基本，本課程選用韓秋實和王主編《機械制造技術基礎（第3版）》作為教材。該教材是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材和北京市精品教材立項，該教材還獲得中國機械工業科技進步三等獎。編寫出版與之配套的《機械制造技術基礎習題集》，分為學習指導和習題（包括填空題、選擇題、判斷題、簡答題、分析題、計算題和參考答案）。編寫《機械制造技術基礎實驗指導書》和實驗報告，用于實驗教學。編寫《綜合實驗周大綱》和《綜合實驗周指導書》用于指導學生完成綜合實驗周的學習。建設了“機械制造技術基礎”的課程教學網絡化平臺。制作了網絡課件、編寫了多媒體教案，網上提供教學大綱、教案、電子講義等資料，實現教學資源的共享。開設網上答疑和交流通道。學生利用網絡資源鞏固課本知識的同時，進一步拓寬知識面，增強理論學習的深入性，使課堂教學得到擴展。
三、以工程能力培養為中心，構建層次式的實踐教學體系，實現理論教學和創新實踐活動的有機融合
深入企業調研，分析整合和提煉典型生產流程所需的知識、技能、核心能力和態度，構建專業認知與實踐－金工實習－課程實驗教學－生產實習－課程設計-綜合實驗周－制造綜合能力-數控加工學科競賽“多元結合”的實踐教學體系。在實踐性教學體系構建的過程中，特別注重學生實踐能力的培養，努力實現從模擬型向實戰型轉變，由限制性向自主性轉變，由驗證性向綜合性轉變，由理論性向應用性轉變。注重讓學生建立起工程的系統概念，了解工藝設計、制造、檢驗等過程。從機械制造技術基礎—先進制造技術—數控編程—實際加工操作，注重層次化、從設計、仿真到實際零件加工的動手能力培養，體現漸進性教學方式。
金工實習使學生了解基本的機械制造知識和方法；生產實習使之了解機械產品加工與裝配工藝過程和工藝裝備，將所學理論知識與生產實際緊密聯系起來；課程實驗教學將科研成果引入教學，教師運用現代實驗手段開出綜合性、設計性實驗，讓學生親自動手，提高了學生實驗技能和實際動手能力；課程設計選自實際生產課題，要求學生獨立完成，同時注意發揮團隊作用。重點培養學生制訂零件機械加工工藝規程和分析工藝問題的能力；綜合實驗課使學生受到一次接近實際的工程訓練，全面實踐和了解產品從設計、分析、制造、裝配的全過程，提高學生綜合分析能力、解決工程實際問題能力、協同工作能力和系統集成能力。制造綜合能力-數控加工學科競賽滿足學生進行創新的需求，進一步融合理論與實踐，使學生的工程能力得到進一步提升。
在課程建設過程中，本校進一步強化和加強生產實習組織、指導教師隊伍的建設，設立長春一汽生產實習基地，使生產實習取得實效。綜合實驗周通過學生對產品的設計建模，進行工藝設計、數控編程和在機床上加工出產品，使學生綜合運用知識解決問題的能力大大提高。
實驗指導教師在實驗中只講述實驗中的難點、應注意的事項，而實驗原理、儀器的工作原理和使用方法由學生自己在實驗預習中完成。另外，安排學生生產實習，使學生對機械制造工藝及設備有一個切身的感性認識，每年還鼓勵學生參加各種比賽和見習工程師考試，取得了較好的效果。
在專業課程設計中融入現代計算機工程軟件的應用，實現與先進制造技術和信息技術的融合。從計算機輔助設計進行產品的建模分析，然后基于計算機輔助制造軟件進行零件的數控編程，通過DNC系統將程序傳到數控機床上進行加工，得到零件。通過實驗為學生建立起制造系統的概念。專業課程設計過程中教師的指導和討論環節規范化，使學生的課程設計真正取得實效。
面向工程實際，為學生營造現代工業背景的工程大環境。利用北京市的相關資源為學生提供實踐機會。與機床協會密切合作，每年組織學生參觀機床展覽會并進行討論和研討。邀請相關企業的技術工程師到校講座、聯系北汽福田、現代等現代化企業組織學生進行參觀，為學生創造機會接觸了解先進制造技術的最新發展動向和行業發展趨勢，增加對現代化企業實際的感性認識。學校購置了各種教學模型、高檔加工中心、數控車床、FMS系統、機床靜剛度測試儀、主軸動態特性測試試驗臺等實驗設備，設有專門的制造實驗室，為學生構建了實際的工程環境，使從未接觸過工程實際的學生建立應用的整體概念，突出實驗的演示性、設計性和綜合性，追求實驗手段的先進性。
為了適應應用型高級人才培養目標的實驗體系研究和實驗環節的建設，學校開設綜合性和設計性實驗，構建實驗平臺，編寫實驗指導書和任務書；編寫相關的課程設計指導書。開設綜合性和設計性實驗，初步設想設定加工某零件要求達到的精度目標，讓學生自主設計實驗項目和方案，并獨立完成實驗。利用綜合實驗周的時間開設計算機輔助工藝設計和先進制造技術實驗等。主要安排反映制造工程領域技術先進性和技術發展動向的實驗，包括數控機床加工操作、計算機輔助工藝設計、計算機輔助制造等實驗，使學生了解先進制造技術的研究發展和基本技術方法，建立現代制造工業先進技術的實際概念，完成先進技術設備實際操作的基礎訓練。
四、實施工程意識培養和實踐能力提高的基于項目的教學改革
1.以建構主義理論為指導，以工程應用為主線，研究基于項目的教學模式，注重工程能力的培養
針對目前普遍存在的教學與科研相脫節，課堂教學內容缺乏現實感，學生缺乏對先進制造技術的認識和專業學習積極性；課堂教學與企業的實踐操作彼此割裂，學生運用學科理論與方法解決工程實際問題的能力得不到培養和鍛煉；校園生活與工業實際彼此分離等問題，以建構主義理論為指導，在機械制造及其自動化專業方向實施基于項目的教學模式改革的實踐，整個過程貫穿學習—實踐—再學習—再實踐，以項目引領、任務驅動、教學做一體化課程教學模式設計和組織教學內容。
從“機械制造技術基礎”課程的第一節課，提出基于項目研究的學習。給每個同學發一份項目研究任務書，一個“機械制造技術基礎課程”項目研究活動一覽表。學生自愿組合，1～3人為一個小組，以小組為單位開展研究。隨著教學內容的開展，基于項目的要求，在教師的指導下，學生通過課堂學習、下課到圖書館查閱相關資料，遇到問題請教教師，循序漸進地完成項目的研究。學生成為學習主體，充分調動學生的主觀能動性，將教師的教學與學生的學習活動融為一體。學生以小組為單位通過解決實際問題而學習，通過討論與小組其他成員進行積極的良性互動，相互交流想法、相互鼓勵和溝通，培養了學生的團隊合作意識和工程能力。實行新的教學模式后，學生的學習積極性和主動性提高，解決工程實際問題的能力得到了鍛煉和提高。
2.課堂討論法
在課程講授過程中常注意提出一些思考問題啟發學生積極主動思考。結合課程的重點、難點，設計課堂討論題目，通過討論、質疑和總結提高學生學習的興趣和課堂活力，使學生對知識易于理解和掌握。對于習題中的錯誤，教師設計題目，供同學們討論。比如對于機械加工關鍵工序的工序尺寸的擬訂，如何判斷封閉環是關鍵，教師給出一個實例，給同學們討論，然后通過正確和不正確方法的比較，和同學們一起總結出“尺寸鏈很重要，基準轉換用得著；先看封閉環，再判增和減，極值和概率法幫計算；多尺寸計算，圖表法最有效” 等朗朗上口的口訣，便于學生記憶。注重結合生產實踐，講課過程中還經常結合科研項目中的問題與學生進行課堂討論得出解決方案。
3.案例教學法
本課程主講教師近年承擔國家高檔數控機床科技重大專項、國家和北京市自然基金、北京市科技計劃等多項科研項目，得到科研經費上千萬，獲得省部級科技獎勵7項。在高端數控裝備的研制和開發上取得多項科研成果。在教學過程中，將科研成果作為案例介紹給學生，從實際需求、方案的構思、方案的設計和實施方式，使學生較真實地接觸工程實際，將其中的科學規律與教學內容有機地結合起來，培養學生科學思考問題的工程能力。比如在講到提高生產效率的時候，將研制的復合機床作為實例，使學生深刻理解提高效率的各種不同途徑。在講到機床傳動鏈時，介紹傳動鏈的長短的優點和不足。在介紹數控機床時，以研究的電主軸為例，提出電主軸概念的來源，在于縮短傳動鏈，揭示機械制造科學技術進步內在規律，開闊了學生的學術眼界。其次，鼓勵學生參與科研，積極拓展第二課堂，吸收學生參與教師科研項目，依托科研項目培養學生的綜合素質、實際解決問題的能力和創新能力。
在“機械制造技術基礎”精品課程建設中，基于工程能力培養的精品課程的建設是一個長期的工作，需要不斷凝練課程特色、持續完善課程體系和優化教學內容、在教學模式和教學方法的改革等方面不斷探索實踐改進，才能將“機械制造技術基礎”課程建設成真正意義上的精品課程。
參考文獻：
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關鍵詞 產學研 協同創新 機械制造技術基礎 教學設計
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2016.01.035
The Course Design for Fundamental of Mechanical Manufacturing Process Based on the Model of Industry University Research and Collaborative Innovation
FENG Chunhua， QIAN Wei
（University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093）
Abstract Fundamental of mechanical manufacturing is compulsory foundation courses related to machinery major， which involves important knowledge base of basic theory， basic knowledge and basic skills for product manufacturing process. The current curriculum is lack of effective communication between companies， research institution and fundamental of mechanical manufacturing process. This article presents course design for fundamental of mechanical manufacturing process based on the model of industry university research and collaborative innovation. The purpose is to improve curriculum knowledge and invite enterprises， research institutes， and engineer to explain the current mechanical manufacturing knowledge. Through connecting theory with practice， we can promote students' knowledge to understand， grasp and practical applications， and respond to the needs of sustainable manufacturing.
Key words Industry University Research; collaborative innovation; Fundamental of Mechanical Manufacturing Process; course design
0 引言
制造業作為國民經濟的主體產業，正朝著全球化、信息化、智能化、綠色化并與多學科融合的方向發展。然而隨著能源與資源的不斷消耗，環境、經濟與社會發展之間的矛盾逐漸凸顯，作為能源資源消耗大戶的制造業必須改進生產方式，利用清潔能源，并節約資源和能源消耗。
機械專業是支撐制造業發展的基礎學科，未來學生會成為各行各業設計、制造等相關行業的決策者，而機械制造技術基礎課程與產品加工緊密相關。因此，基于產學研協同創新模式不僅可實現社會可持續發展的基礎與保障，解決傳統的課程設計主要關注教學內容的完整性及專業性，較少考慮在教學設計環節增加協同創新模式的問題，而且促進可持續制造目標的實現。
栩栩如生、富有感召力的教學方能激勵學生的學習興趣和積極性，培養學生創新能力，本文基于產學研協同創新模式提出針對機械制造技術基礎的課程設計，以機械工程專業課程作為載體，將課程教學研究與機械專業課程相結合，探討技術專業課程的教學改革路線。
1 產學研協同創新模式的內涵
高校協同創新，主要圍繞多主體、多因素共同協作，培養具有交叉學科發展知識、創新體系機制的一體化人才。通過產學研協同創新模式，促進高校與科研院所、企業和政府的相互融合度，從而培養具有創新精神、學科創造能力、創新科研精神的一大批優秀人才。拓展高校專業人才的培養方式和培養空間，為創新體系的建立提供有效保障，使高校在國家創新體系中發揮更大作用，努力為建設創新型國家做出積極貢獻。①②產學研協同創新模式如圖1所示。
許多歐美名校都積極地為企業提供高質量的科研技術服務，以吸引企業與高校進行合作，同時，企業以實際設備為高校培養人才及進行科學研究提供便利條件。③同時，在全面考慮各方的意愿及利益的前提下，雙方致力于擴大項目合作模式，形成良性互動，以期建立長期合作的傳統。
同時，建立高校與企業之間人才的聯合培養模式，鼓勵企業為高校學生提供實習機會，從中發掘所需人才類型，并反饋給高校;高校則針對這種反饋進行人才培養模式的調整，從而充分發揮企業的人才培養導向作用。
2 基于產學研協同創新模式的教學設計
針對學生對實際應用知識缺乏的問題，創新教學方法，首先由主講教師講授理論知識，然后邀請科研院所工程師對實際科學問題的重要性進行分析，并組織學生團隊，每一團隊在課程之初即布置課程設計作業，并貫穿整個教學過程，最后邀請企業專家講授產品實際開發過程的相關知識，并對學生團隊的每一課程設計作業內容進行點評，反饋給學生并進行改進，從而培養學生的創新及實際應用能力。
以加州大學伯克利分校講授的“可持續制造”課程為例，在教學設計環節即將每組學生分成不同的組，并根據可持續相關知識，選擇或自選相關項目，并制定考核標準，形成一份報告，并集中在課程結束后進行答辯，期間每組同學可以自行制定不同的計劃，也可以求助于企業工程師，從而不僅有效促進了每位同學團隊意識，而且加深對可持續知識的應用背景。
針對學生對機械制造技術基礎涉及工藝理解較差的問題，邀請具有豐富經驗的企業工藝師傅，講授機械制造過程工藝對產品的重要性，工藝設計需要注意的問題，如材料選擇、工藝參數優化、裝配方案優化等。在傳統教案設計基礎上，結合產學研協同創新模式，進行課程設計，將講授內容分組，并針對不同內容，邀請不同行業的專家進行講座，機械制造技術基礎課程設計如表1所示。
3 分組團隊設計，團隊與個人考核相結合方法
鑒于目前教學方法多以個人為主體，缺少團隊合作，每人的參與感缺乏等問題，課程之初授課老師準備不同的項目名稱，根據個人興趣選擇不同項目，組成不同團隊，并布置完成的內容，最后通過個人與團隊成績不同權重計算總成績的方法，實現每位同學的參與感，培養團隊協同感。
所有學生在進行課程設計時，通過自由組合方式分成不同組，并確定組長，根據興趣點和專業特長，可以選擇老師提前準備的題目，也可以自由選擇相關專業的題目，從而實現課程設計的多樣化、自由性，并鼓勵學生獨立學習智能制造知識，利用現代化設計方法和相關軟件，完成課題研究，并最終形成書面論文，與此同時，在課程結束后，協調時間，每組進行現場答辯，展示各組成果，邀請相關企業人員，進行現場評價，并反饋，從而培養學生團隊精神，激勵主動學習意識。
4 可持續制造理念的貫穿
當前，中國制造業是以低成本、便宜的勞動力、廉價的能源和資源參與全球制造體系，但是隨著能源、資源、環境問題的凸顯，傳統制造業難以繼續生存，必須進行產業結構的升級、發展方式的轉型，當前可持續制造是其發展的必然模式。可持續制造的發展模式即在夯實傳統產業的基礎上，進行創新的制造模式，同時考慮環境、經濟、社會因素的一種新的制造模式，中國在這個大的背景下，應該培育新的競爭優勢，堅持創新領先地位，將中國低端制造大國轉變為中高端制造基地，提高制造業附加值。
結合傳統產業中占主導地位的制造業，在本專項領域中進行改革創新，發展具有中國制造產業特色的模式，重視基礎技術產業的發展，堅持自主創新，提高產品價值，重視環境、經濟和社會問題，最終形成自主創新能力和具有自主知識產權的技術和產品。
要實現可持續制造的有效實施，必須培養新一代技術性人才。可持續制造強調的是在制造中集成環境、經濟、社會因素，而目前的老一輩工程師及企業是以產業和效益為第一位的，這不符合可持續制造的發展方向，所以我們不僅需要加強對老一輩工程人員進行可持續制造的知識普及，而且需要培養新一代技術性人才，強調以人為本。
我國在今后幾十年中，工業仍將繼續發展、提高，制造業將為各行各業經濟的發展提供更好更多的裝備，為民眾提供更多更好的產品，也將與世界各國進行更多更密切的商品交換。而在整個發展過程中，只有不斷提高創新能力，提高制造業的價值含量，培養一批高技術人才，發展制造業特色產業，從而提高整個產品檔次，進而使產品步入國際先進行列，為人民、為社會造福、為子孫后代造福，才能屹立于世界制造大國、強國之列。
5 結論
通過基于產學研協同創新的教育方法研究，使得廣大師生的可持續設計及制造概念得到更新，并向廣大師生提出了新的教學要求和挑戰。結合機械課程專業教學改革，進行可持續探索，但機械學科可持續發展教學的實現任重而道遠，需要不斷進行教學設計改革，并與現有教學方式相融合，需要長期進行探索與研究。
注釋
① 丁曉紅，祝雁冰.工科設計學中的技術管理教育.高等工程教育研究，2007.5：032.
Abstract： According to the features of machinery manufacturing equipment design course， the paper elaborates on the reform methods on the base of the machinery manufacturing equipment design course teaching status， aiming to improve the quality of machinery manufacturing equipment design course teaching and provide some references for further reform.
關鍵詞： 機械制造裝備設計；教學改革；研討
Key words： machinery manufacturing equipment design；teaching reform；seminar
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）33-0264-02
0 引言
隨著我國機床行業大力發展大型、精密、高效數控裝備及功能部件等重大技術設備，改變大型、高精度數控機床大部分依賴進口的局面，增強自主創新能力，培養掌握機械制造裝備核心技術的專業人才是當前我國制造行業的當務之急[1]。
機械制造裝備設計是機械設計制造及其自動化專業的一門重要的、涉及面寬、實踐性很強的專業主干課程，也是本專業課程教學中的重點和難點。為滿足企業對人才需求的日益提高，使學生能充分地利用自己所學到的知識獨立地、創造性地進行設計，我們在課程教學中不斷改革創新。下面結合本人在教學中的實際情況，談談機械制造裝備設計課程教學的特點及其對該課程教學改革中的一些認識思路。
1 機械制造裝備設計課程的產生及教學特點
20世紀70年代以后，由于微電子技術、控制技術、傳感器技術與機電一體化技術的迅速發展，特別是計算機的廣泛應用，不僅給機械制造領域帶來了許多新技術、新工藝、新觀念，而且使機械制造技術產生了質的飛躍，走上一個新臺階，這就要求高等教育事業跟上形勢的發展，進行一次重大的改革。隨著教學改革的深入，專家學者提出將原機制專業的機械方面的專業課進行課程的綜合化與內容的優化，將金屬切削機床概論與設計、金屬切削原理與刀具設計、機械制造工藝學、金屬切削機床夾具設計原四門專業課程進行整合，并對課程體系與內容進行摸索，不斷總結完善。經過重組優化后，建立了新體系而成為兩門課程——機械制造技術基礎、機械制造裝備設計[2]。機械制造裝備設計成為了機械設計制造及其自動化專業一門理論和實踐性緊密結合的專業課程。
從教師授課來看，這門課程包含的知識多、應用性強，如何將課程專業知識的應用融入到教學中，既取決于任課教師自身的理論水平和現場實際工程經驗的多少，同時也與教師的教學方法息息相關。此外，機械制造裝備設計課程與社會發展、科學技術的迅速發展密不可分，課程教學內容更新很快，需要及時跟上科學技術發展的步伐，這也對教師的教學提出了較高的要求。同時，如前所述，本門課程是之前老四門課程綜合優化后的一部分，教學任務重，教學學時相對較短。因此，教師在相對較短的時間內，講授較多的內容，上課學時相當緊張。
從學生學習來看，由于該課程的內容多、課程實踐性強，而學生實踐經驗少，因此學生們一接觸本課程總是不大習慣、不適應。另外，專業教材中的內容大多是一些基本的理論、裝備的結構與工作原理等，使得學生的思維容易處于被動狀態。因此，學生總認為本課程內容的系統性差，科學邏輯性不強等等，嚴重地影響了學生的學習積極性。
因此，本門課程無論是從教師教，還是從學生學來講都是較難的，需要不斷地在教學中摸索經驗、不斷地進行改革和創新。
2 課程教學中的改革思路
2.1 教學中應大力加強理論與實踐的相結合 機械制造裝備設計是一門重要的專業課程，主要內容是闡述機械制造中有關裝備的作用、工作原理、設計方法等。課程設置的目的是使學生在機械制造裝備方面獲得最基本的專業知識和技能，為設計和改造機械制造領域中的裝備及設備而服務。機械制造裝備設計課程的研究對象基本分為4個部分：①機床的總體設計，傳動系統設計和主要零、部件設計等。②常用機構設計，其主要研究對象為裝備中常用機構的設計和使用，其中還包括工業機械手等。③工夾具設計，其主要研究對象為刀具及機床夾具。④工件輸送裝備，其主要研究對象為機械制造車間中運輸機械的特性、工作原理、應用范圍等以及生產流水線等。
學生在大四上學期學習本門課程，之前他們已經進行了機床操作實習和生產實習等實踐類課程，這雖然為學生提供了一些寶貴的實踐經驗，但是作為機械制造裝備設計課程內容所涉及到的機床、機構、工夾具等的設計而言卻是不夠的。同學們掌握如何操作機床，卻對機床內部結構仍缺乏足夠的認識。在對課程各部分的教學中，雖然可以利用多媒體顯示各種機床或機構等的圖片進行授課，但是同學們的切身感受仍不強烈。因此，在課程的理論教學中，可使部分課堂教學內容在具有實踐條件的場所開展，力求教學、實驗、實訓、實踐、考核一體化。如果將課堂從教室轉移到學校實訓中心，面對機床或機構、夾具實物等進行授課，學生在接受理論知識的同時會對機床內部結構、操縱機構、制動機構、傳動機構等有了生動感性的認識，可以起到優良的教學效果。因此，我們在平時的教學中可以有針對性的彌補學生在這方面感性認識的不足。在實習工廠中，打開機床主軸箱蓋，讓學生了解機床主運動系統及其有關傳動結構，觀察主軸箱內各傳動布置及軸上傳動件布局、安裝、定位和結構形式，對機構進行操縱，裝卸夾具等，在實踐中掌握理論知識，以理論知識指導實踐。因此，在機械制造裝備設計課程教學中，教師應對教學內容進行分級和篩選，將適宜的理論教學內容轉變成實踐化表達的教學形式。這要求教師對課程進行細致分析，對每一部分教學內容進行合理安排規劃，使理論教學與現場教學有機的結合起來，相互協調、相互補充。使學生既能夠學習到機械裝備設計中嚴謹的理論基礎，又能夠親手操作、親身觀察不同裝備的結構和工作狀況，大大加強了理論聯系實踐的能力。
2.2 教學中應充分注重培養學生分析問題解決問題的能力 機械制造裝備設計課程其顯著特點是緊密結合生產實際、涉及知識面廣、綜合性高、特別強調知識的靈活掌握。而在多年的學習生活中，大學生們大都養成了書本學習和死記硬背的習慣，卷面上的考試并不能完全體現出學生對課程的真正掌握情況。對機械專業的學生來說，尤其要求教師在教學別要注重培養學生的分析問題和解決問題的能力，引導學生善于對具體問題作出具體的分析。
從培養學生分析問題解決問題的能力出發，在教學中，教師對整門課程的教學順序可采用與機械裝備設計步驟相一致的原則。以機床部分的學習為例，可使學生體會到學習課程就是在完成一臺機床的設計；學習的過程就是設計過程中困難的解決過程，讓學生變身為設計師，角色的變換使同學有了不同的思維方式，令學生帶著問題學習、帶著興趣學習。在教學過程中，教師可就教學中的關鍵點、難點問題詳細講解，而對于容易解決的問題可只對學生起引導作用。當學生在設計中遇到這樣或那樣的問題時，不是直接告訴學生答案，也不是讓學生繞過問題，而是鼓勵學生通過學習教材相關內容積極思考后，老師和學生共同討論來解決，讓學生體會到自主學習解決問題的能力，充分調動同學的積極性，鍛煉同學們的思考能力。
例如，在講授機床傳動系統設計時，在授課中可有目的的講授機床傳動系統的主要設計步驟、特點和功用，鼓勵學生從收集到的設計資料中認真分析總結，可以多設計幾個不同的方案，從不同的角度多思考、多比較，并可采用課堂專題討論法讓同學們展開討論，分析不同傳動方案的優缺點，討論其設計的合理性對機床性能等關鍵指標的直接影響。在討論時，老師不能放棄主導作用，但又應作為普通一員來參與，設法讓學生自己來主持討論。當學生提出觀點時，設法引導向正確方向發展，既對同學們容易忽視的設計細節加強提醒，又同時盡可能培養學生的學習主動性與創造性。最后由學生自己確定合理的傳動方案和結構形式，以加深鞏固同學們對本部分內容的掌握。
另外，在針對學生們實際設計水平有高有低的問題時，教師在設計指導中應該有所區別。針對設計中出現的多種可能的方案和結構，要做到開拓思路、活躍思想，使學生在設計中達到較寬、較深的要求。針對設計中準備的一些設計資料與設計圖冊，則要求學生應根據設計內容消化理解，做到多看、多想、多思考，切忌死搬硬套，應做到消化理解后的合理選用。
2.3 教學中應充分利用優質網絡資源 早在2007年教育部就明確提出，要加強課程優質網絡資源建設，并把信息技術作為提高教學質量的重要手段，廣泛采用信息技術，改變高校人才培養模式，不斷推進教學資源的共建共享，逐步實現教學及管理的網絡化和數字化[3]。
目前，在我校網站我們完成了機械制造裝備設計課程網站的建立。主要內容包括課程的教學大綱、電子教案、課程設計指導書、學習指導、練習指導、課程樣卷及其相關學習網站推薦等，我們還在不斷地對其進行完善與擴充。改革開放后，我國機械制造裝備業獲得迅速發展，目前我國已能生產出多種精密、自動化、高效率的機床及自動生產線，并達到一定的技術水平。而在學校的教學過程中，即使最新的教材也不能完全展現出我國乃至國際裝備水平的發展狀況，教師和學生都需要與時俱進。任課教師一方面應關注教材，選擇最新的權威教材；另一方面應將教材中來不及反映的最新發展動態補充到教學內容中來，使學生能夠掌握最新的專業知識。
運用網絡平臺，一方面給予學生更大的自，激發學生的學習興趣；另一方面教師可引導學生緊跟時代步伐，使學生能夠充分了解自己所學專業的發展狀況，加強學生的學習動力。這對培養學生的創新意識，開闊學生的視野，緊密聯系企業發展等都具有重要的意義。
3 結語
總之，機械制造業提供的裝備水平對國民經濟各部門的技術進步有著很大的和直接的影響，時代的發展對機械裝備行業人才的培養提出了新的要求。這就要求教師進一步轉變教學理念，切實加強教學中的理論聯系實際，從學生的成長和社會的需求出發，推進學生在學習中分析問題、解決問題能力的培養，并應充分利用網絡資源，與時俱進，全面提高學生的創新設計能力及綜合工程素質，使學生得到更多的鍛煉和培養，努力使其成為我國機械裝備行業的優秀人才。
參考文獻：
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機械設計制造及自動化專業主要課程有哪些
主要課程：工程力學、機械設計基礎、電工與電子技術、微型計算機原理應用、機械工程材料、制造技術基礎。主要實踐性教學環節：包括軍訓，金工、電工、電子實習，認識實習，生產實習，社會實踐，課程設計，畢業設計(論文)等，一般應安排40周以上。
主要專業實驗：現代制造技術綜合實驗、測試與信息處理實驗。
專業選修課：機械動力學、軟件工程、網絡技術、多媒體技術及應用、數據庫原理及應用、機械創新設計、工業機器人基礎、機械故障診斷學、文獻檢索、專業外語、有限元方法、機械優化設計、工藝過程自動化、先進制造技術、特種加工、成組技術與CAPP、智能機械概論、微小機械概論、虛擬樣機技術、市場營銷學、在線檢測與控制、實用控制系統設計、數控機床與編程。
機械設計制造及自動化專業就業前景如何
機械設計制造及其自動化專業的學生們將來可以從事科技研發、運行管理、應用研究、銷售等機械制造領域的一些職位。該專業的學生們需要具備機械制造方面的一些基礎知識，學會運用專業知識解決實際工作中的一些相關問題。畢業生們可以參加到機械制造以及設計、機械、電氣、氣壓、液壓等控制設備的維修維護的一些工作中去，為我們國家的機械工程作出自己的貢獻。
機械制造與自動化專業控制類課程教學設計機械制造與自動化專業的各門控制類課程之間有著一定的聯系，部分內容在某些課程中甚至是重復進行，因此可將《傳感器與檢測技術》《PLC與電力拖動技術》《機電一體化》等機械制造與自動化專業的控制類課程進行整合。采用理論與實踐教學一體化的職業教育課程模式，以職業任務和行動過程為導向，將課程歸納出若干個典型工作任務，通過實施一個完整的工作任務進行教學活動。由于課程部分內容不成系統。因此，在工作任務中未涉及到的教學大綱規定的內容可通過其他形式的教學活動完成。
一、課程總體設計思路
結合機械制造與自動化專業課程體系的建設目標，在本專業的控制類課程設計時，分析《傳感器與檢測技術》《PLC與電力拖動技術》《機電一體化》等課程的教學大綱。同時，分析所培養學生的能力、就業趨勢與職業技能，使理論知識緊緊圍繞工作任務的需要選取十個左右的能基本涵蓋課程教學內容的典型工作任務，通過工作任務為單元，使學生在完成工作任務的過程中學習專業知識，培養職業能力。
二、典型工作任務教學設計案例
1.典型工作任務選取原則
學習單元中的工作任務來源于企業或生活實際的典型案例，通過歸納、提煉，找出適合學生的學習型的工作任務。同時，課程模塊的設計結合職業能力的培養規律，從簡單到復雜地設計學習單元。
2.典型工作任務教學設計
（1）“控制門”案例包含的知識點
通過對“控制門”整個裝置的研究，可發現“控制門”這個案例中包含有氣動和電動元件知識，包含有能實施控制的繼電器，同時應包含有關于安全方面的知識。
細分各部分知識可知，整個“控制門”裝置所涉及的知識點包括：傳動器、閥、氣缸、控制器、氣動裝置、氣動管線、壓力測量、電力元件、電壓源、電路圖、安全知識、PLC、控制系統基本組成。將這些知識點進行分類和歸納后整理出如下幾類知識：控制方面基礎知識，包括電路元件、閥、空氣過濾器、氣缸、氣動裝置、控制器、控制系統基本組成；氣動液壓參數，包括參數計算、編程；動力源，包括電壓源、氣動管線、空壓機；電氣氣動控制圖，包括電路圖、氣動圖、編程；信號及壓力值，包括壓力測量、傳感器；安全知識包括安全知識、門以及經濟學及環保知識。
（2）課堂教學設計
①課堂教學設計整體思路
在進行課堂教學設計時，不僅注重培養學生的專業能力，也應注重方法能力和社會能力的培養。課堂理論教學設計時同時應分階段、目標明確，注重培養學生的資料收集整理能力、制訂實施及鞏固計劃的能力以及檢查、判斷能力，同時還應學會將理論知識綜合應用的能力。教學內容也不能僅限于工作任務涉及的知識點，針對這些知識點所輻射的部分知識點，也應在課堂理論教學中進行學習。如“控制門”中雖僅涉及氣動方面的知識，但與氣動相關聯的液壓的基本知識、液壓參數的計算也應進行相應學習。
在教學方法的設計上，應注意培養學生的溝通能力及團隊協作精神、培養學生自主分析問題、解決問題的能力，最重要的是，一定不能忽視培養學生的安全意識及自我保護能力。
②課堂教學設計舉例
本文以安全知識為例說明通過階段目標的完成來進行教學設計，如表1所示。
3.考核方式設計
為了考核學生的綜合能力，加強過程考核，同時將學生的工作與職業操守、學習態度、團隊合作精神、交流及表達能力、組織協調能力作為工作任務的公共考核評價納入考核項目，以此來對學生進行綜合評價。
在工作任務的實施中，項目采用了專業知識占30%，專業技能占30%，職業素質占30%及總體評估占10%的評價權重。
三、教材建設
職業教育的教材建設與傳統的大專、本科教材是有所區別的。在教材建設的思路上，絕不能套用本科教材的思路。因此，從項目實施至今，筆者與同事們一直致力于校本教材的建設，突出職業教育的特點，將理論與生產實際相結合，突出動手能力的培養，以典型工作任務為載體，通過學生自主的行動和教師有效的組織、合理引導實施教學進程，以此來滿足職業教育中工學結合的教學改革的需要。
四、總結
工學結合的教學模式是目前職業教育的發展方向，而典型工作的任務的選取又保證了基本工學結合教學模式的教學改革順利進行的前提。我國職業教育的諸多模式許多吸取了德國的職業教育模式的經驗進行的創新與試驗。只有結合各校的實際情況，考慮我國學生的真實文化水平、學習態度及學習現狀，才能完成符合各校實際情況的課程改革，才能推動我國職業教育的發展。
參考文獻：
[1]王子媛.基于工作過程導向的高職機械制圖課程設計.新課程，2010，（8）：152-153.
關鍵詞：卓越工程師；專業課；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A ？搖文章編號：1674-9324（2013）18-0021-03
“機械制造裝備設計”是工科院校機械工程自動化專業學生必修的一門專業課，不僅需要溫習前期所學多門基礎理論課知識，而且要接受新的專業課理論知識，另外它還是一門實踐性很強的課程，它要求以機械制造過程所需的裝備為對象，闡述機床設計、夾具設計、刀具設計、物流倉儲裝置設計、專用工業機器人等搬運工具設計和自動化生產線設計的基本理論，使學生能夠將理論應用于典型的案例工作中，初步具備機械制造裝備的設計能力、實踐動手能力、綜合分析和解決實際問題的能力。
“卓越工程師”培養計劃是教育部2009年推出的一項教育改革項目，旨在培養工科專業各類層次學生，使其達到知識、能力與素質等新的要求，需要以實際工程為背景，以工程技術為主線，培養造就一大批創新能力強、適應企業發展需要的多種類型的優秀工程師。
我校自2010年開始，以鐵路部門需求專業為對象，實施了依托產學研合作的“3+1”培養模式改革試點，幾年來的實踐表明，我們的產學研合作“3+1”培養模式具有鮮明的獨特性，專業課教授采取傳統的形式或方法已經不適應新的培養要求，故必須進行有針對性的教學改革，才能切實支撐“3+1”培養模式的實施和人才培養目標的實現。
一、課程現狀及存在的問題
“機械制造裝備設計”課程強調知識綜合性和實用性，培養綜合分析解決生產實際問題的能力，這正是“卓越工程師”培養計劃所要求的，但是目前傳統的教學方式或方法并不易達到這一目的，存在的主要問題如下：
1.現有課程內容體系是建立在知識的系統性和完整性之上的，沿用傳統的教學理念，新材料、新技術和新工藝方面的知識點較少，所用教材缺乏生產實際要求的內容。
2.現有課程實驗教學多為演示性內容，學生缺少自己動手和動腦思考的機會，難于通過實驗悟出機械制造裝備中有關部分的結構、力學性能、熱性能和實際應用之間的內在聯系。
3.企業的就業需求決定了我們學校的“卓越工程師3+1”的培養模式具有其獨特性，每家企業需要多個專業的學生構成一個培養班，而且每個專業的學生數是動態變化的，有時兩三個，有時八九個，這樣采用集中大課講授方式已經不妥。
4.現行的課程教學限于課時安排和教學大綱的要求，靈活性不足，缺少學生自主的研究性學習內容，主動積極學習的能力培養方面比較欠缺。
二、課程建設與教學改革
課程建設是一項長期而艱巨的工作，需要不懈的努力和不斷的改革，才能取得良好的效果。“機械制造裝備設計”是一門歷史發展悠久的專業課程，幾十年來其教學內容、形式一直在不斷地變化與改革中，而卓越工程師培養計劃要求其適應社會需求而再進行教學改革，我們對此進行了如下的教改工作。
（一）教學內容更新
結合當前高等教育的改革形勢和卓越工程師培養計劃的目標要求，我們走訪了五家具有代表性的企業，收集意見和建議，了解其對課程教學內容的需要，并且查閱了國內外有關本課程的教學資料，通過調研討論等一系列活動，明確了課程的最新基本目標和任務，提出了強化教學內容的先進性和應用性，明確了重要知識點，形成了新的各章教學內容體系。
（1）機械制造裝備設計方法，主要講授機械制造裝備設計的類型、方法和評價。
（2）金屬切削機床設計，主要講授與金屬切削機床設計有關的基礎理論知識，如機床運動學原理、工件表面形成方法、機床功能原理圖設計、剛度、抗振性、熱變形、噪聲、磨損和低速運動平穩性，金屬切削機床總體設計方法和總體結構方案設計及機床主傳動系統、進給傳動系統、主軸部件、支承件、導軌、機床刀架和自動換刀裝置的設計。
（3）工業機器人及其作業線設計，主要講授工業機器人及其分類、工業機器人運動學設計、動力學設計方法、工業機器人機械系統設計和控制系統的設計方法。
（4）機床夾具設計，主要講授機床夾具設計的要求、夾具功能、夾具機構、刀具導向機構，分析典型機床夾具結構。
（5）物流系統設計，主要講授物流系統的功能和應滿足的要求、物流系統總體及上料裝置設計、機床間工件傳送裝置設計和倉儲系統設計方法。
（6）機械加工生產線總體設計，主要講授機械加工生產線設計應遵循的原則、基本組成、生產工藝方案設計、生產線工藝方案制定原則、總體設計方法、加工設備的選型、生產率及經濟性核算和柔性制造系統的設計特點。
（二）教學方法和教學手段改革
（1）從國家戰略需求的高度激發學生學習熱情。為使學生充分認識到裝備制造業是國家的重要支柱產業，在緒論中以近幾年鐵路高速發展所需重大裝備為例，詳細講解動車制造所需重大裝備設計制造中的關鍵技術與難點問題，激發學生的學習興趣，鼓勵學生學好機械制造裝備設計這門課程，面對強大的市場和國家戰略需求，學生有責任和義務發展中國自己的制造裝備產業，搶占技術的制高點。
（2）引入最新研究成果豐富授課內容。①在講解《機床支承件》這一單元時，主講老師結合自己的科研成果，分析目前常用支承件材料性能，總結其各自的優缺點，提出應用復合混凝土技術制造精密機床支承件的優越性，其不但技術性能優良，而且制造成本低廉環保，符合國家發展綠色制造的戰略要求。②在講授機床夾具設計環節時，引入教師科研工作中經典的機床夾具實例，圖文并茂地講解夾具定位布局優化技術以及設計中應注意的問題，開拓學生的視野，增強學生對實際工作的感知力，同時吸引學生對今后實際工作的向往。③在講授《物流》這一章時，鑒于課本上的內容非常凝練和概括，為便于學生直觀理解，結合工程中的實際案例“汽車生產廠新線物流系統設計思路和方法”進行有針對性的講解，使學生的印象加深，更加符合學生的認知規律。④緊跟機械制造裝備的發展趨勢，在增大演示實驗比例的同時，讓學生們盡可能動手參與實驗，引發學生的深度思考與理解。
鑒于數控加工和工業機器人裝備的廣泛應用，開設工業機器人和五軸數控加工演示實驗的同時，讓學生盡可能在指導教師的引導下動手參與實驗，使學生了解這些先進裝備的基本原理、國內外差距以及結構設計、自動控制和運動幾何規劃在先進裝備開發與操作中的重要性。
（4）應用現代教育技術和現代化教學手段。由于講授內容增加和學時減少，促使我們改進傳統授課方式。針對教材自制了內容豐富的多媒體課件，在電子教案中，不僅有大量的機床單元部件等實物圖片，還有刀庫自動換刀、部分加工中心、自動立體倉庫的錄像演示。采用板書、多媒體、視頻與網絡等多種教學手段完成教學。
（5）教學方法、作業、考試等教改措施。作業形式多樣化，除了常規作業以外，還要有學生進工廠的參觀學習心得、參加工程實際項目的總結報告等。考試由實驗成績、作業和筆試三部分組成。根據每章節內容的不同，分別采用直觀感知教學法、抽象思維和形象思維并行教學法、啟發式教學法、師生互動教學法、交互分析教學法、多彩描述突出重點法和個性表述法等。
上述教學方法在每個教學環節中分別不同程度地得到了體現，以形象逼真的啟發式教學，為學生創造了一種分析理解問題、歸納和推理、聯想或想象的思維空間，并輔以精心設計的題目，包括課堂作業、課程設計、實驗各個教學環節的題目，找到了一條達到教學目標的有效途徑。它具有交互性、集成性、自適應性和可編輯等特點，大大地提高了教學效果及效率。
三、結束語
本文通過“機械制造裝備設計”專業課的教學改革，針對傳統教學中不適應卓越工程師培養計劃要求的問題，提出了該課程的教學改革的思想和在工作中實施的教學改革方式與方法，經過幾年的實踐，不僅提高了教師系統化并多樣化教學能力，而且使學生的學習積極性和主動性有了較大提高，綜合分析和解決實際問題的能力培養環節也得到了進一步加強，通過調研就業于社會的幾屆“3+1”卓越工程師畢業生及所在單位的反饋意見，證明我們的專業課教學改革是成功的，收到了良好的效果。
參考文獻：
[1]林健.面向“卓越工程師”培養的課程體系和教學內容改革[J].高等工程教育研究，2011，（5）：1-9.
[2]梁利東，許德章，于華.機制專業卓越工程師培養模式下的教學內容和實施方案的研究[J].科技創新導報，2011，（29）：187-188.
