“大工程观”视域下机械基础系列课程改革与实践.pdf
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1、Aug.JOURNALOFMACHINEDESIGN20232023年8 月No.8Vol.40第4 0 卷第8 期计设机械“大工程观”视域下机械基础系列课程改革与实践金鑫,肖贵坚,杜静,岳勇,宋朝省1(1.重庆大学机械与运载工程学院,重庆400044;2.新疆农业大学机电工程学院,新疆维吾尔自治区乌鲁木齐830052)摘要:在新工科背景下,根据机械工程人才培养的“大工程观”理念,开展机械基础系列课程改革与实践。文中以重庆大学机械基础系列课程为例,从顶层设计优化课程群结构,深度融合创新实践体系,将软件工具一理论教学一实验一项目贯穿于机械基础系列课程教学环节。探索了与一流机械工程专业人才培养相适
2、应的机械基础系列课程体系和培养模式,同时引入现代虚拟教研室支撑“大工程观”的机械基础课程改革和实践实施。关键词:“大工程观”;机械基础系列课程;创新实践;虚拟教研室中图分类号:G40-057文献标识码:A文章编号:1 0 0 1-2 3 54(2 0 2 3)0 8-0 1 7 1-0 6Reform and practice of mechanical foundation series courses in thecontext of“Engineering-with-a-Big-EJIN Xin,XIAO Guijian,DU Jing,YUE Yong,SONG Chaosheng(1
3、.College of Mechanical and Vehicle Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044;2.College of Mechanical and Electrical Engineering,Xinjiang Agriculture University,Urumqi 830052)Abstract:In the context of Emerging Engineering,based on the concept of“Engineering-with-a-Big-E in the cultiva-tion o
4、f mechanical engineering talents,efforts are made to carry out reform and practice of the mechanical foundation seriescourses.In this article,with the mechanical foundation series courses in Chongqing University as an example,the coursesystem is designed and optimized from the top level;the structur
5、e of innovative practice is deeply integrated;the softwaretools-theoretical teaching-experiment-projects are combined into all the links of the mechanical foundation series cour-ses.Thus,both the system of the mechanical foundation series courses and the related training models are set up,which ares
6、uitable for the cultivation of first-class mechanical engineering talents;the modern Virtual Instructional Research Platformsare introduced to support reform and practice of the mechanical foundation series courses in comply with“Engineering-with-a-Big-E,Key words:Engineering-with-a-Big-E;mechanical
7、 foundation series courses;innovative practice;Virtual InstructionalResearch Platform我国高校培养的学生普遍存在创新意识不足、创新能力差的特点。建设创新型国家,让更多“中国制造”变成“中国创造”,对工科专业尤其是机械专业大学生创新能力的培养提出了更高的要求。未来的优秀收稿日期:2 0 2 3-0 1-1 8;修订日期:2 0 2 3-0 7-1 2基金项目:重庆市高等教育教学改革研究项目(2 1 3 0 2 3,2 1 2 0 1 1);新疆维吾尔自治区高校本科教育教学研究和改革项目(XJCXPTJG-2022
8、15);重庆大学校级教改项目(2 0 2 2 KC01);新疆农业大学校级教研教改项目(2 0 2 3 HHSY20)172第4 0 卷第8 期计设机械工程师需要具备“大工程观”,即具备多学科知识和系统认知,能够从多学科视角审视工程问题 1-2 。在“新工科”背景下,机械基础课程教学作为机械工程人才培养的重要基础环节,迫切需要开展“大工程观”视域下的机械基础系列课程改革与实践,形成面向“大工程观”的机械创新型人才培养实践教学新体系、新内容、新方法和新模式。1传统的教学方法与问题机械基础课程在传统教学内容、教学方法、课程体系上延伸、拓展及合并,实践环节以演示性、程序化实验为主体,教学改革动力不足
9、。系统性设计理念缺乏引导,多学科交叉融合不足。主要问题如下 3-5(1)机械基础教学课程内容与社会发展需求相脱节传统机械基础教学课堂内容更关注本课程知识和技能,对跨学科知识及人文学科知识关注偏少,对新技术和新产业发展的新知识更新滞后。学生缺乏全局思维、大工程视野及解决复杂工程问题的能力,与未来工程人才需求不相符。此外,教学模式单一、重知识传授、轻能力和素质培养,学生自我体验、自主学习和自由创造的环境配备还不充分(2)工程设计与实践教学环节缺乏学业挑战度实践教学是机械基础课程的重要环节。由于师资情况、学校教学设备的供需失衡、教学改革进程滞后、实践教学方法过于传统、创新驱动较弱,使工程实习、课程设
10、计等环节程式化、形式化,学生在程式化的实践环节中得到的训练挑战度不够,难以激发和调动学生的创新意识和创新思维。(3)机械基础课程教学学术生态有待改善机械基础基层教研室普遍存在教研学术生态失衡、缺失或弱化的严重现象,如教研活动个体化、碎片化和教学传承虚无化。课程教师提升教学质量的内动力不足,难以有效提升教师自身的教研水平。此外,各高校教育资源配置不平衡、差距大和资源共享程度低,高质量机械基础教研室的建设需求迫切。2机械“大工程观”2.1“大工程观”内涵“大工程观”(Engineering-with-a-Big-E)是由麻省理工学院院长Joel Moses提出的工程教育和实践的理念,强调将工程实践
11、与工程教育紧密结合,通过培养广阔的视野、跨学科的综合能力和社会责任感来培育工程专业人才。要求具有广阔的工程视野、跨学科的综合能力,强调将科学原理、技术手段和工程实践结合起来进行教学和研究,培养工程师的创新思维和创业精神,鼓励学生从事技术创新和创业活动。“大工程观”教育是以培养工程应用型人才为目标,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着重培养工程意识、工程素质和工程实践能力的现代工程教育观。在“大工程观”教育中,融合是其思想价值观的精髓,体现在将工程教育、自然科学教育及人文、社会科学教育相融合,以培养学生的全面发展,使其具有跨学科的综合能力和全局观。综合是“大工程观”教育的核心方法,在教育过程中
12、,要突破学科边界,培养学生的综合素质,使其具有扎实的学科基础知识,并能够将多学科知识进行应用和整合;实践是“大工程观”教育的基础认识,强调学生通过实际工程项目和实践活动来学习和实践,在实践中获得真实的体验,培养其独立解决实际问题的创新能力;素养是“大工程观”教育对现代工程师人格要求的体现,除了在专业技术上具备扎实的基础和专业知识外,还要具有良好的道德品质、团队合作能力和创新精神,以适应现代社会的需求和挑战2.2构建机械工程专业课程体系重庆大学机械制造及其自动化专业基于“大工程观研究机械工程专业人才成长规律,提出了机械工程专业人才“迷茫一追逐一悟道一得道”4 重境界认知模型 6 ,如图1 所示。
13、首先,让学生认知、感受工程和工程思维,消除工程迷茫;其次,通过理论课程构建知识体系,进行简单的产品设计与开发,引导学生知晓、强化机械工程知识框架。同时设置系列课程实践环节,让学生在工程实践活动中不断领悟机械工程的内涵;最后,通过校企实践、终身学习,培养学生复杂机电系统设计与开发能力和终身学习能力1732023年8 月金鑫,等:工程观”视域下机械基础系列课程改革与实践境界4:得道境界3:悟道境界2:追逐境界1:迷范创新意识职业道德素质团队合作校企实践、终思辨精神素质表达沟通身学习热爱专业素质哲学思想机械工程专业能力复杂机电系统服务社会工学基础理论能力知识框架构建设计与开发能力认知、感受工知识体系
14、构建机械系统开发设计方向选修课程程思维能力简单机械产品开发机械设计制造技术智能制造方向选修消除工程迷范材料力学理论力学测控技术流体力学知识机电控制方向选修工程导论高等数学程序设计机械原理知识精度设计机电控制综合项目实践工程制图大学物理知识系统工程热工学专业工程实践科研创新实践工程认知实践创新实践学科竞赛毕业设计.图1面向“大工程观”的机械工程专业课程知识-能力-素质体系3机械基础课程内容改革与实践在机械工程人才“大工程观”的培养背景下,机械基础系列课程需要针对当前形势做出改革与实践,具体包括以下几方面(1)顶层设计优化课程群结构传统机械基础课程群架构关联松散,边界模糊,课程边界知识点设计不周全
15、,学生学习理论有余,解决复杂工程问题的能力不足。为适应新工科建设的需要,培养机械工程人才“大工程观”,以“工程项目为导向,教、学、做于一体,引导+互动+研讨+自主探索研究”为主线,研究机械基础课程群“知识体系、能力体系、教学平台、教学模式和教学方法”的映射关系;顶层设计优化新工科背景下课程群生态结构,开展课程群一体化项目式训练推进路径与实践研究,加强课程高阶性、创新性及挑战度,建好、建强机械基础课程群。图2 为重庆大学机械基础课程群架构,包含机械制图、机械原理、机械设计和机械基础实验等4 门课程线上学习设计与图形表达机构原理分析与设计机械结构设计虚拟仿真运动学尺寸设计零件设计与校核设计准则与方
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