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摘 要：本文以教育部建设一流本科课程的要求为基准，开展了《机械制造工程学Ⅰ》课程的教学改革实践研究。本文概述了课程建设和教学改革的背景和意义，并针对课程教学的现状开展了以提升学生综合能力和建设一流课程为目标的课程教学改革实践。首先，对教学内容和课程体系进行了优化。其次，将慕课平台课程和自建线上课程与线下面授有机结合，并开展翻转课堂教学，提升了课堂的互动性。然后，将学术研究、科技发展前沿成果引入课程教学，提高了学生的学习积极性。最后，引入学生互评机制，注重学生综合能力的评价，提升了学生的参与度。本次教学改革实践有效提升了课程的教学质量，为今后建设一流本科课程奠定了基础。
关键词：机械制造工程学；一流课程；教学改革；翻转课堂；人才培养
本文引用格式：赵啦啦，李宝林，董光明，等 . 面向一流课程建设的《机械制造工程学Ⅰ》课程教学改革实践 [J]. 教育现代化 ,2021,8(40):73-77.
Teaching Reform Practice of “Mechanical Manufacturing Engineering Ⅰ” Facing theFirst-class Course ConstructionZHAO Lala, LI Baolin, DONG Guangming, LI Ling, YANG Haifeng, LIU Hao
(School of Mechatronic Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou Jiangsu)
Abstract: Based on the requirements of the Ministry of Education of the People’s Republic of China to build first-class undergraduate courses, a practical research on the teaching reform of “Mechanical Manufacturing Engineering I” is carried out in this work. The background and significance of curriculum construction and teaching reform is summarised. According to the current situation, the curriculum teaching reform practice aimes at improving students’ comprehensive ability and building first- class curriculum is conducted. Firstly, the teaching content and curriculum system is optimised. Secondly, the MOOC platform courses and self-built online courses are organically combined with offline teaching. And flipped classroom teaching is carried out to enhance the interactivity of the classroom. Then, the frontier achievements of academic research and scientific and technological development are introduced into the course to improve students’ learning enthusiasm. Finally, the introduction of a student mutual evaluation mechanism, focusing on the evaluation of students’ comprehensive abilities, has improved student participation. This teaching reform practice has effectively improved the teaching quality of the courses and laid the foundation for the construction of first-class undergraduate courses in the future.
Keywords: mechanical manufacturing engineering; first-class course; teaching reform; flipped classroom; talent development
一 课程建设背景
为贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神，落实新时代全国高等学校本科教育工作会议要求，教育部发布了“关于一流本科课程建设的实施意见”（教高〔2019〕8 号）。意见中明确指出“课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量，必须深化教育教学改革， 必须把教学改革成果落实到课程建设上。”
中国矿业大学机电工程学院机械制造工程学课程组承担着机械类本科生《机械制造工程学Ⅰ》这门课程的教学和建设任务，每年为 300 多位本科生授课。该课程是学院制定的“2016 版课程教学质量标准”中机械工程专业本科生的一门专业主干课，主要讲述原《互换性与检测技术》和《工程材料》中的金属材料成型技术两个主题内容。课程的主要目标 [1-2] 是：
（1）通过本课程的学习，使学生了解机械制造工程发展的历史背景、主要应用领域及发展现状，掌握金属液态成型技术、金属塑性成型技术与金属焊接成型技术等方面的基础理论及专业知识，并熟练掌握和运用几何精度设计与零件之间的配合特性、零件形位公差、表面粗糙度及标准件配合性质等知识；
（2）指导学生实现从理论知识掌握进一步理解实际工程领域所需的知识， 掌握材料成型技术与尺寸参数设计与检测技术的应用；
（3）培养学生的创新意识和创新能力，提升综合运用所学知识，进行金属成型技术的加工与配合参数初步设计的能力；（4）为今后从事机械工程领域机械制造及机械设计技术方面的设计和研发工作奠定基础。
本课程是培养机械工程专业人才的重要课程之一 [3]，因此，在全面开展一流本科课程建设的背景下， 课程组不断更新课程建设理念，积极推进课程改革创新，持续夯实课程教学组织，注重提升课程组教师的教学能力，以形成多类型、多样化的教学内容与课程体系为目标， 开展了本课程的有关建设和教学改革实践，为进一步提升本门课程的教学质量，以及为建设《机械制造工程学》一流本科课程奠定基础。
二 课程教学存在的问题
《机械制造工程学Ⅰ》是一门联系机械设计和制造工艺的课程，是学生从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁 [4]。但由于课程教学内容繁杂、教学方式单一等原因，导致了教师讲课容易出现满堂灌、学生学习吃力、教学效果不佳等问题 [5-8]，与建设一流课程的要求相比存在较明显的差距，具体表现为：
（一） 课程教学内容繁多，与学时容量不匹配
课程的教学内容包含了两大部分：第一部分是尺寸精度设计与检测，主要讲述几何精度设计与零件之间的配合特性、零件几何公差、表面粗糙度及标准件配合性质等内容； 第二部分讲述金属液态成型技术、金属塑性成型技术与金属焊接成型技术。教学内容多，知识点多且分散性强，概念、术语及符号多，但课程的教学课时仅有 32 学时，很难在课堂学时内将所有知识点讲解透彻。
（二） 课程教学方式单一，课堂气氛活跃度低
课程的教学以教师课堂讲授为主，学生只是被动接受，尽管讲课过程中会穿插一些提问等互动环节，但学生的课程参与度仍较低，课堂的教学气氛活跃度也较低。此外，教师为了赶教学进度，容易出现满堂灌的现象，而学生在听讲过程中，遇到较难理解的概念时，学生一旦不理解，就容易出现走神、玩手机等现象，难以提升学生的学习兴趣。可见， 课程的教学方式单一，教学方法缺乏创新性，课程教学质量和学生学习兴趣有待提高。
（三） 注重教材知识的传授，知识与工程实践融合不足
限制于学时和课程教学质量标准中所要求的内容，教师在实际教学过程中，课堂时间往往主要用于讲授教材中的有关知识点，忽视了所讲知识的综合运用，缺少理论教学与工程实践教学的有效融合。学生对抽象的理论知识难以理解，更无法应用于工程实践，解决实际工程问题。仅注重教材知识的讲授， 而缺乏知识与工程实践的结合，同样能够影响课程的教学质量，不利于提升学生的实践和创新能力。
三 课程教学改革实践
鉴于本课程教学过程中存在的问题，结合目前教育部有关建设一流本科课程的要求，课程组在中国矿业大学教学研究项目（一般项目）“新工科专业背景下《机械制造工程学Ⅰ》一流课程建设及教学改革研究”的资助下，在课程的教学模式等方面开展了教学改革。
（一） 线上线下混合教学实践，提升课堂教学效率
线上线下混合式课程是一流课程建设的重要类型之一。在本课程的教学过程中，将教学内容进行合理划分，充分利用线上有关的教学资源（如图 1 所示），要求学生线上自主学习一部分的课程内容，课堂上则重点面授有一定难度的知识点，并利用线上学习部分所节省的课堂时间，通过具体实例对有关知识点进行详细讲解，有利于学生对有关知识点的理解和掌握。对于线上资源，课程组利用学校的超星泛雅平台建立了《机械制造工程学》和《工程材料及成型技术》两门线上课程（如图 1a）。
除了自建线上资源外，课程组充分利用慕课平台这个“他山之石”，选取平台有关的国家精品课程线上资源供学生参考学习。如图 1b 所示，课程组选取了哈尔滨工业大学的《互换性与测量技术基础》和山东大学的《工程材料与机械制造基础》两门在线课程资源供学生参考学习。
（二）“翻转课堂”教学模式，调动学生学习主动性
本课程的后半部分内容是金属材料成型技术， 主要涉及铸造、锻造和焊接三种成型技术。虽然这部分内容学生在工程训练环节中已有了一定的了解，但由于成型技术部分涉及的基础原理、工艺特点等内容， 知识点多而学时较少。如果单纯采用课堂授课的形式进行讲解，很难在有限的课时内将有关内容讲解清楚。因此，课程组基于线上课程教学资源，采用“翻转课堂” 的教学模式进行教学。
具体实施过程中，首先将学生进行分组，然后每一组布置一个材料成型技术有关的主题，由小组成员自行学习有关知识，并通过文献数据库、网页等途径检索、搜集和整理与主题相关的内容，按照规定时间在课堂上进行主题汇报。如图 2 所示，汇报的主题围绕铸造、锻造和焊接三类材料成型技术的发展概况。通过“翻转课堂”的教学模式，不仅提高了学生学习有关知识的主动性和积极性，同时也加深了学生对有关知识的理解和掌握。
（三） 注重学研融合，工程实践成果应用于教学，激发学生学习兴趣，提高工程应用能力
在教学过程中，课程组注重将有关的科研成果融入到课程的教学过程中，将课本上的理论知识和工程实践相结合，避免了讲解理论知识过程中，学生觉得枯燥而不认真听讲的现象。同时，讲解工程实例也很好地激发了学生的学习兴趣，也有利于提升学生知识的工程应用能力。
造成型技术有关内容时索引入的具体工程实例。图中的研究对象为齿辊式破碎机的关键零件齿帽，是一种典型的铸造件。通过介绍有关背景以及该铸件的价值，即可提升学生的学习兴趣和注意力。此外， 在介绍该铸件的制造工艺时，引用了新型的数字化建模、3D 打印等技术，拓展了学生的知识面。结合铸件的材料性能分析过程，又将此处的理论知识进行了有效的深化，并与其他有关课程的知识建立了
联系，有助于提升学生的知识应用能力和工程实践能力。
（四） 课程平时考核引入学生互评机制
课程组在教学过程中，除了考察学生平时的出勤、课堂活跃度等传统的做法外，更加注重学生综合能力的评价。如图 4 所示为开展“翻转课堂”过程中，学生做主题汇报时的评分表。当一个小组做主题汇报时，由任课教师和来自其他小组的两位学生组成现场评委组，对照评分表中所列出的评分项进行评分。所得成绩依据评委评分的权重进行换算， 得到最终的小组汇报成绩，并将该成绩作为平时成绩的一个重要参考依据。
四 课程教学改革实践结果
课程组在校级教改项目的资助下，以将《机械制造工程学Ⅰ》建设为一流本科课程为目标，在优化教学内容、更新教学模式、融合理论与实践以及创新考核方式等四个方面开展了教学改革实践，取得了如下的实践结果：
（一） 构建知识更新和结构优化的课程教学内容体系
基于慕课平台的有关国家精品资源课程和课程组自建的线上教学资源，对本课程的课堂教学内容和体系进行优化，将部分通识性的和易于理解的内容划分至线上自主学习内容，保留重点和难点内容进行面授，打造在线课程与课堂教学相融合的混合式课程。
（二） 建立多元化的课程教学模式
开展线上与线下面授有机结合开展“翻转课堂” 的多元化教学模式，打破传统面授满堂灌的单一教学模式，有效提升了学生的学习兴趣和课堂的互动性，提高课程教学质量，培养了学生的自主学习能力和实践能力。
（三） 建立理论与实践相融合的课程教学机制
将体现前沿性和时代性的科研成果及工程实践融入到教学内容中，提升课程内容的创新性，注重多学科思维融合、产业技术与学科理论融合，提高学生学习有关理论和知识的兴趣，有助于培养学生的工程意识和提高解决实际工程问题的能力。
（四） 考核方式改革
建立了注重学生综合能力的评价体系，在结合“翻转课堂”的教学实践中，引入了学生互评机制， 提升了学生的课堂参与度。学生平时成绩的给定更加合理和透明，学生之间形成良好的竞争和协作关 系，有助于提升学生的学习积极性。
（五） 课程教学改革效果检验
如图 5 所示为本人在实施上述教学改革前后两个班级学生的课程成绩情况。其中，图 5a 为教改实施前的一个班级成绩分布情况。该班级共 31 位学生，仅有 2 位学生刚达到 90 分以上，优秀比例仅为 6.45%， 而 38.71% 的学生成绩为中等水平。图 5b 为教改实施后的一个班级成绩情况。可以看出，成绩达到优秀的比例大幅增加，达到了 21.74%，并且处于刚及格的学生比例也大幅减少。除了课程成绩外，在教学过程中，也能明显观察到学生在课堂上的注意力更集中和互动性更好，学生在准备主题汇报的过程中，不仅学习了课本知识，而且还拓展学习了很多课本外的相关知识，学习的积极性和自主性明显提高。
五 结束语
本文概述了《机械制造工程学Ⅰ》课程建设和教学改革的背景和意义，并针对课程教学的现状开展了以提升学生综合能力和建设一流课程为目标的课程教学改革实践。课程组对教学内容和课程体系进行了优化，将慕课平台有关国家精品课程和自建线上课程与线下面授有机结合，开展翻转课堂、混合式教学， 将学术研究、科技发展前沿成果引入课程教学，提升了学生的学习积极性和互动性，提高了课程教学质量，为今后建设一流本科课程奠定了基础。
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