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面向卓越工程师的“机械制造技术基础”课程教学改革与实践

2023-02-26 20:15:07

陈晓昀

(梧州学院 机械与资源工程学院,广西 梧州 543002)

2010年教育部启动“卓越工程师教育培养计划”,2020年教育部拓展实施“卓越工程师教育培养计划”(2.0版),意旨高校、企业、政府及行业协会协同作战、合纵连横,实现未来科技创新领军人才的战略培养目标。十多年来,特别是最近几年来,同时基于“中国制造2025”、“关于开展新工科研究与实践的通知”、“高等学校人工智能创新行动计划”等战略部署及行动方案,卓越工程师教育培养取得了重要进展,为社会主义建设培养了大批优秀工程人才。然而,文献分析与实地调研显示,目前,我国卓越工程师数量及其质量,与制造业高质量发展对工程领域人才需求相差甚远,大国工匠更是凤毛麟角。“机械制造技术基础”作为新工科机械类专业的一门重要必修课程,肩负着培养高阶性机械工程技术人才的重任。然而,在新工科建设背景下,融合新兴技术,对“机械制造技术基础”课程的教学内容和教学方法进行研究的不多[1]。因此,针对“机械制造技术基础”特点和行业及社会发展需求,探讨面向卓越工程师教育培养的“机械制造技术基础”课程教学改革,培育新时代机械专业高阶人才,为中国制造和制造业高质量发展提供人才支撑与智力支持,具有重要意义。

“机械制造技术基础”内容抽象,枯燥无味,难以理解,涉及面宽广、知识点多,具有理论性、实践性、实用性、应用性、系统性、综合性强等特点,是一门理论与实践相结合的综合课程。目前,在课程教学中存在不少制约卓越工程师教育培养的亟待解决的问题。

1.1 双师型教师队伍薄弱

“机械制造技术基础”培养的是典型的应用型技术人才。面向卓越工程师的高质量工程技术应用型人才的培养,教师工程实践教学能力不可或缺。拥有一支理论知识过硬和实践经验丰富的双师型教师队伍,是实施“卓越工程师教育培养计划”的前提基础和根本条件。近年来,为了更好地适应高等教育发展需要,高校大量引进博士、硕士等刚刚左脚出校门、瞬间右脚进入课堂的“书生气”高学历教师人才,自身工程实践操作能力薄弱,具有工程背景的较少,较难生动诠释解疑“机械制造技术基础”教学内容和实训实验要求。

1.2 教材内容更新缺失

“机械制造技术基础”课程内容涉及机械加工概论、金属切削原理与刀具、金属切削机床夹具设计、机械制造工艺规程、机械加工精度与表面质量、典型零件加工等教材教学内容,这些内容需要根据知识经济和智能时代发展需要与日俱新,才能培养出适应经济社会发展的卓越工程师。目前,“机械制造技术基础”教材出版上百个不同版本,课程教材内容趋同且滞后,部分内容与工程实际严重脱节,缺乏智能制造、人工智能、大数据、先进制造系统等新兴技术和新知识,以及绿色制造理念,课程内容新颖性不足,无法更好地适应社会发展诉求。而且随着网络日趋发达,除课堂教学外,课外知识点拓展较多,涉及其他知识信息量大,单纯依靠课本知识很难使学生掌握其教学内容。

1.3 教学模式陈旧单一

教学方法和教学手段单一,理论授课满堂溉,三尺课堂教学多,实践环节学时少。课程实验也局限于验证性实践操作,缺乏自主性、创新性、综合性的课程实验开发及其教学,是学生缺乏学习“机械制造技术基础”的积极性、主动性和兴趣的重要原因。偶尔参加生产实习,基本上也是到生产车间现场参观为主,这种视角式实践,学生很难掌握生产流程、机械加工技术要义等“机械制造技术基础”课程内容的实质性内涵,自然而然影响课程教学效果和人才培养质量,很难培养工程技术人才理论联系实践的工程能力、工程素养和工匠精神。本应该在理论和实际相结合的情况下学习的课程,却因为未能找到结合点,而没有学到本课程的精髓。

1.4 考核方法呆板偏窄

教学考核既是学生学习效果与教师教学质量的检验与体现,更是课程学习价值与学习方法的“导向器”[2]。良好的学业评价对师生和教学起到激励、诊断和促进的积极作用[3]。教学考核评价是教学过程的重要环节,也是考查人才培养质量的重要手段。目前,部分高校教学考核方法仍然以考核知识点为主要内容的期末卷面考试为主,试卷成绩占总成绩的70%,这种考核既缺乏教学过程考核评价,也无法形成卷面考试+课程实践报告+工艺规程设计+课堂讨论+课后作业+课外拓展学习心得+文献报告等为一体的课程教学考核评价体系。

1.5 课堂融入思政教育不足

“机械制造技术基础”是面向机械类学生的一门专业课程,重点为学生介绍金属切削基本理论、机械加工方法以及装配工艺等专业知识。教师在传授专业时,往往容易忽略了对大学生思想教育方面的重视,未能将思政内容融入教学,而使学生在专业知识和思想教育方面的联系认识薄弱,未能培养出德才兼备的优秀人才。

“机械制造技术基础”课程教学在双师型教师队伍、教材内容、教学模式、考核方法等诸多方面,不同程度地存在这样那样的问题。这些问题既有主观原因,也有客观原因,概括起来,主要由如下因缘引发的。

2.1 实践型教师成长路长久

1999年大学扩招后,高校师资队伍数量得到较大充裕,尤其是基于评估、合并、更名等因素,高校师生比基本达到教育部要求的1∶18合格办学标准。调研分析显示,其中90%是纯理论类教师,既具有理论水平又拥有行业背景、工程实践的双师型教师屈指可数。毋庸置疑,实践型教师成长成才之路,既需要学校顶层设计战略规划,提供相应的培养资金与实践平台,也需要教师的理论知识和实践经验长期不断积累与沉淀,不可能一蹴而就,而是任重道远。

2.2 教材讲义更新难度偏大

“机械制造技术基础”不仅仅需要教材满足教学要求,而且更需要与时俱进地配套教材、讲义、实践实训指导书。调研发现:受“一本通书读到老”传统教育观念和拿来主义思想,以及重新编写时间长、难度大等因素影响,部分高校教师仍然沿用5年,甚至10年以上的纯理论体系的“机械制造技术基础”教材。科技发达、智能时代的当下,与5年或10年前企业生产流程、技术指标、生产工艺、社会需求的变化,早已不能同日而语。

2.3 传统教学模式根深蒂固

“机械制造技术基础”是一门理论内容多、涵盖知识面广的专业技术基础课。部分高校安排的课时有限,有些高校仅安排48学时[4],远远不能满足“机械制造技术基础”教学任务和人才培养目标要求。为了全覆盖讲解“机械制造技术基础”教材教学内容,很多教师不得不采取传统的重课堂、轻实践的“赶鸭式”满堂溉教学模式。尽管有的高校安排68学时,但部分教师缺乏实践教学经验,导致教学理论知识与生产实践严重脱节,不但影响学生的学习兴趣及其学习效果,而且也影响到教师的反馈修正能力,教学相长可望而不可及。

2.4 教学考核方法积习已久

受传统观念影响,部分高校缺乏完善的课程教学考核体系。对课程考核方法,普遍存在忽视过程跟踪考核的现象,往往在课程教学结束后才进行,并且仍然沿用传统的死记硬背的卷面考试成绩作为考核结果来衡量学生的学习效果。此外,部分高校也淡化教师的全面教学效果考核尤其是过程教学绩效的考核评价。这种根深蒂固的传统单一的教学考核方法,导致学生轻视上课吸取知识养分、重视考前突击照本宣科,很难对“机械制造技术基础”教学内容融会贯通,培养学生实践能力、创新能力和工程素养的达成度大打折扣,也无法实现教学相长。

2.5 思想教育没有深入课堂

很多教师,尤其是青年教师,在传授专业课时容易忽略对学生的思想教育。一方面认为思政内容生硬,枯燥乏味,应由思政老师来传授;
另一方面自身对思政理解不深,没有深刻理解思政的真正含义。专业课和思政课看似是一对矛盾,其实两者相辅相成,想培养出德智体美的优秀学生,二者缺一不可。进入大学学习后,学生接触专业课的时间要远比思政课要多,为了不使学生“偏科”,更应该重视思政的重要性,使思政内容贯穿课堂,提高学生的思想认识。

按照“卓越工程师教育培养计划”目的与要求,针对现行“机械制造技术基础”课程教学存在的问题,“机械制造技术基础”课程教学改革刻不容缓,探索面向卓越工程师的“机械制造技术基础”课程教学改革措施成为当务之急。

3.1 教师数量质量双管齐下

面向卓越工程师的培养,教师作用事关重大,加强“机械制造技术基础”课程双师型教师队伍建设势在必行。根据机械类专业的具体情况,除了适当增加教师数量外,务必提升教师的综合素质尤其是工程实践教学能力。通过与地方企业的合作,有计划地锻炼教师学习企业文化,加强“走出去、请进来”专兼职教师培养方法,以工程实践能力提升为目标,强化教师工程背景和工程意识,不断拓展教师工程视野和工程素养。一方面,高校制定提升双师型教师尤其是青年教师成长的激励制度,鼓励教师利用假期到企业生产一线上岗砺炼或定期选派教师全脱产挂职到企业锻炼,提升教师实践操作能力,解决教师在课堂中遇到的复杂抽象工程问题。另一方面,通过校企合作,聘请具有丰富工程实践经验和良好语言能力的兼职教师入校授课。专兼职教师双管齐下,协同提高学生的工程意识、创新能力和实践能力,为培养卓越工程师奠定良好基础。

3.2 教材教学内容与时俱进

“机械制造技术基础”教材教学内容,要符合《中国教育现代化2035》《中国制造2025》等国家大政方针政策,坚持“理论知识、技术能力、职业素养”三位一体人才培养理念,突出新工科背景下“机械制造技术基础”课程特征及具有工匠精神、实践能力和创新精神的高阶性机械工程技术应用人才培养目标。我国目前大力推动制造业高质量发展,在教学大纲的基础上,应以知识点为教学载体,以任务为驱动设计教学场景,与数控技术、信息技术、工程力学、机械设计、机械制图等高度相关学科贯通起来,把工程背景和机械制造技术前沿理论及最新案例融入到教材教案中,尤其是树立绿色制造教学理念、先进设计原理和创新理念,与时俱进地更新和开发绿色制造、智能制造、机器人、人工智能等工程研发及其应用的知识点、例题、实例或习题,促进学生对“机械制造技术基础”理论知识和实践能力的拓展与升华。

3.3 教学模式立体动态变局

改革传统的单一教学模式,使其向立体动态教学模式转型。建立健全课堂理论教学、企业实践教学、课外拓展教学三位一体的“机械制造技术基础”教育教学体系。课堂理论教学主要围绕机械制造技术基本原理、基本方法如机械加工概论、金属切削原理、典型零件加工工艺等教材内容进行授课及实验验证,使学生对“机械制造技术基础”理论知识感性认识;
企业现场实践教学,是在课堂理论教学基础上,通过校企合作协议,深入企业一线或社会实践调查,教师会同企业实践专家共同现场授课,现场观看、讲解、操作,使学生理论联系实际,全面深入体验制造业设备、技术、工艺、标准、流程等工程实践的理性认识,了解工程师在企业的实践操作、能力展现及其业绩与不足;
课外拓展教学,要求教师引导学生自主学习,课外文献阅读、创建工程案例数据库、参加先进制造技术专题讲座、小组讨论、假期社会调查等方式,培植学生学习兴趣,拓宽学生知识面和实践力。

3.4 考核评价方法灵活多样

突破传统的考核评价观念,“扭转不科学的教育评价导向,坚决克服唯分数、唯升学、唯文凭、唯论文、唯帽子的顽瘴痼疾,从根本上解决教育评价指挥棒问题”[5]。根据“机械制造技术基础”教学特点,从工程能力和职业素养出发,建立健全多元化考核评价制度。可以利用互联网等手段更加客观、真实、综合的对学生进行考核。尤其是对于应用型大学,更加应该重视学生的实际解决问题能力,而不是理论性的期末考试。加大过程考核,改革传统的“出勤+作业+考试”的考核评价模式[6],而应该从课堂讨论,课后提问、课程设计等过程性考核与结果性考核有机结合,注重增值性评价和培优性评价,把控多方面结果评价[7],加大“对学生学习热情、学习兴趣、知识、技能、情感、态度、价值观等多维度的教学过程综合评价”[8],构建“卷面考试+课程实践报告+工艺规程设计+课堂讨论+课后作业+课外拓展学习心得+文献报告”为一体的课程教学考核评价体系,提高过程考核在总成绩的占比,促进学生工程素养、实践能力、创新能力和综合能力全面提升。

3.5 思政内容融入课堂

思政课程对学生立德树人具有重要作用,一个优秀的人才除了有扎实的专业知识,更应该具备品德。要以“机械制造技术基础”这门课为例,课堂上利用多媒体播放“大国重器”视频,使学生在学习专业知识的同时引导学生树立正确的三观,这样才能回报社会,为国家强盛发展做出贡献。

目前,“中国制造”正在向“中国创造”转型,大国工匠时不我待、只争朝夕,卓越工程师已成为促进我国制造业高质量发展的中坚力量。以强化学生工程实践能力和创新能力为目标的卓越工程师培养计划,是我国高等工科院校实现教育改革,满足国家产业结构调整和发展战略新兴产业所需复合型人才需求[9]。卓越工程师的培养,要梳理“机械制造技术基础”课程内容特点和教学过程中存在的问题及其根源,坚持“理论知识、技术能力、职业素养”三位一体人才培养理念,通过加强双师型师资队伍建设、丰富教材教学内容、创新教学模式、优化考核评价方法等系列课程教学改革措施,实现教学相长,促进学生知识、技能、素养三目标全面提升,为有力推进卓越工程师培养计划落地生根及其开花结果奠定良好的基础。

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