導(dǎo)語(yǔ)：精密機(jī)械與儀器設(shè)計(jì)課程教學(xué)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

新工科建設(shè)是新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革形勢(shì)下推動(dòng)高校工程教育改革，培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型工程科技人才，支撐我國(guó)高等教育強(qiáng)國(guó)目標(biāo)的必然要求。新工科教育的要求體現(xiàn)在新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量和新體系五個(gè)方面[1]。這些要求不僅涵蓋對(duì)傳統(tǒng)工科專業(yè)進(jìn)行改革后的新模式建設(shè)，也包括全新工科專業(yè)的開設(shè)。新工科同時(shí)也提倡開展多學(xué)科的交叉與融合，培養(yǎng)綜合性“雙創(chuàng)”人才[2]。開展新工科教育，需要從多方面深入地推進(jìn)教學(xué)改革來(lái)提升教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效率，已成為高等工科教育內(nèi)涵發(fā)展的核心任務(wù)。精密機(jī)械與儀器設(shè)計(jì)是面向測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要內(nèi)容包含工程材料、精密機(jī)械設(shè)計(jì)、誤差理論、儀器設(shè)計(jì)原則和方法等。課程教學(xué)目標(biāo)包括：（1）掌握常見機(jī)構(gòu)的基本特性和設(shè)計(jì)方法，具有精密儀器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論知識(shí)，培養(yǎng)分析和解決問(wèn)題的能力；（2）運(yùn)用所學(xué)的設(shè)計(jì)方法和理論解決精密機(jī)械與儀器設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，制訂技術(shù)路線和實(shí)施方案，培養(yǎng)不同應(yīng)用領(lǐng)域中檢測(cè)設(shè)備、測(cè)試技術(shù)和儀器的研發(fā)能力；（3）加強(qiáng)科學(xué)知識(shí)與工程實(shí)踐結(jié)合，提高對(duì)精密機(jī)械與儀器設(shè)計(jì)中所涉及的工程問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別和研究的能力，培養(yǎng)工程意識(shí)和創(chuàng)新能力。通過(guò)課堂講授、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)常見機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法、零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算以及儀器精度設(shè)計(jì)過(guò)程，具備測(cè)控儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，并注重理論知識(shí)的應(yīng)用和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。然而學(xué)生反饋和教學(xué)數(shù)據(jù)分析表明，現(xiàn)行的教學(xué)工作已不能實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的預(yù)期達(dá)成度，更無(wú)法適應(yīng)新工科背景下的培養(yǎng)需求，教學(xué)改革勢(shì)在必行。雖有采取網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的MOOC翻轉(zhuǎn)課堂和線上線下混合教學(xué)模式探索和嘗試，但仍需要對(duì)課程教學(xué)活動(dòng)作進(jìn)一步的分析和總結(jié)[3-4]。本文對(duì)精密機(jī)械與儀器設(shè)計(jì)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行梳理，分析新工科教育背景下測(cè)控儀器專業(yè)教學(xué)的目標(biāo)和新要求，探討新培養(yǎng)模式下專業(yè)課程教學(xué)改革的新方法和新舉措。

一、課程教學(xué)存在的問(wèn)題

精密機(jī)械與儀器設(shè)計(jì)課程是在講述精密機(jī)構(gòu)和儀器精度理論的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。在課程教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)上仍存在許多問(wèn)題和不足，如課程內(nèi)容散亂、缺乏知識(shí)主線、教學(xué)授課多、實(shí)踐操作少、考核方式單一，等等，已不能適應(yīng)新工科教育的要求，亟需進(jìn)行梳理和整合。

（一）課程內(nèi)容廣、散、亂

本課程是在整合多門課程內(nèi)容后形成的專業(yè)基礎(chǔ)課，包括了工程材料、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、誤差理論、儀器設(shè)計(jì)原理以及典型儀器結(jié)構(gòu)等，各部分內(nèi)容相互聯(lián)系卻又自成體系，成為一個(gè)個(gè)相對(duì)孤立的知識(shí)點(diǎn)。由此可見，課程所涉及的知識(shí)范圍廣、知識(shí)點(diǎn)散、缺乏有效的關(guān)聯(lián)主線，沒有形成一個(gè)完整的知識(shí)體系。相對(duì)松散的知識(shí)結(jié)構(gòu)同時(shí)對(duì)教學(xué)過(guò)程和教學(xué)效果都帶來(lái)不利影響，不便于系統(tǒng)性地組織和開展教學(xué)活動(dòng)，教學(xué)效果更無(wú)法有效的保障。學(xué)生不能通過(guò)關(guān)聯(lián)性的知識(shí)推導(dǎo)來(lái)加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解，只能采取被動(dòng)式跟隨學(xué)習(xí)，缺少主動(dòng)參與的體驗(yàn)，最終導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳。多次課程考試成績(jī)分析顯示，課程目標(biāo)達(dá)成度都低于預(yù)期的目標(biāo)。

（二）講授多、實(shí)踐少

在內(nèi)容多、課時(shí)少的實(shí)際情況下，課程教學(xué)更多地采用課堂講授方式，實(shí)踐環(huán)節(jié)則僅安排了課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩部分。其中課內(nèi)實(shí)驗(yàn)以認(rèn)知和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺少綜合性實(shí)驗(yàn)。課程設(shè)計(jì)一般在課程結(jié)束后3周內(nèi)進(jìn)行。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生不僅要對(duì)設(shè)計(jì)題目詳細(xì)了解，而且完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和說(shuō)明書撰寫，存在時(shí)間短、任務(wù)重等問(wèn)題，導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程都在疲于完成各類近乎程序化的任務(wù)。設(shè)計(jì)作業(yè)多以生搬硬套設(shè)計(jì)手冊(cè)和課堂知識(shí)為主，缺乏對(duì)設(shè)計(jì)題目的深入思考和更具有創(chuàng)造性方案的嘗試，無(wú)法有效支撐學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力與非技術(shù)性能力的培養(yǎng)。

（三）考核方式單一

現(xiàn)有的考核方式仍基本沿用了期末考試的方式進(jìn)行學(xué)業(yè)成績(jī)?cè)u(píng)定。這種以試卷為主的考核方式，形式單一，評(píng)價(jià)效果差，已不能全面地反映課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度。試卷只能體現(xiàn)出學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的背誦能力，通過(guò)死記硬背、考前突擊的方式通過(guò)考試，并不能反映對(duì)整個(gè)課程知識(shí)體系的理解貫通和綜合應(yīng)用能力，也與課程教學(xué)目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。另一方面，本課程涉及的知識(shí)內(nèi)容較多，試題形式和難易程度把握困難，無(wú)法做到全面檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。課程組雖然已通過(guò)減少單純知識(shí)記憶型題目，增加綜合性應(yīng)用題型比例的方式對(duì)試題形式進(jìn)行改進(jìn)，但仍無(wú)法達(dá)到預(yù)期的考核目標(biāo)。

二、課程教學(xué)改革對(duì)策

精密機(jī)械與儀器設(shè)計(jì)知識(shí)內(nèi)容廣、體系大，涉及的學(xué)科門類多，需要將不同學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)融合起來(lái)才能真正掌握精密儀器設(shè)計(jì)的理論知識(shí)和內(nèi)涵要求。為達(dá)到新工科教育培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型技術(shù)人才的要求，需要從課程內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式、實(shí)踐環(huán)節(jié)和課程思政等方面進(jìn)行全面設(shè)計(jì)，改善課堂教學(xué)以提高學(xué)習(xí)效率。

（一）重組課程內(nèi)容，構(gòu)建系統(tǒng)性知識(shí)體系

本課程內(nèi)容是由多門課程整合而來(lái)，但僅是依照專業(yè)培養(yǎng)需求對(duì)不同課程內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的縮減調(diào)整后形成的專業(yè)課程。雖然能滿足專業(yè)培養(yǎng)的知識(shí)需求，但各部分內(nèi)容只是簡(jiǎn)單地組合在一起，缺少系統(tǒng)性知識(shí)主線關(guān)聯(lián)，而沒有形成完整的知識(shí)體系。因此在課程內(nèi)容重組時(shí)選擇“誤差和精度設(shè)計(jì)”為主線對(duì)各章節(jié)進(jìn)行整合。在連桿、凸輪、齒輪、螺旋機(jī)構(gòu)等章節(jié)，除了基本的傳動(dòng)特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景外，不再?gòu)?qiáng)調(diào)受力、強(qiáng)度、效率等傳動(dòng)方面的計(jì)算問(wèn)題，更多地突出機(jī)構(gòu)傳動(dòng)規(guī)律和誤差問(wèn)題，研究提高傳動(dòng)精度的設(shè)計(jì)方法。誤差理論章節(jié)則對(duì)儀器的誤差進(jìn)行系統(tǒng)性研究，分析各種誤差來(lái)源、合成以及分配策略，以提高儀器的整體精度。儀器設(shè)計(jì)理論部分則以精度設(shè)計(jì)理論對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程提供指導(dǎo)，保障整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程順利進(jìn)行。課程內(nèi)容、知識(shí)主線、主要知識(shí)點(diǎn)如圖1所示。課程內(nèi)容重組可按照不同的知識(shí)點(diǎn)屬性，將其分為不同的層次分別教學(xué)[5]。根據(jù)不同的知識(shí)屬性可將課程知識(shí)分為基礎(chǔ)理論、綜合應(yīng)用、實(shí)踐掌握、創(chuàng)新創(chuàng)造四個(gè)層次，分別采取不同的策略進(jìn)行知識(shí)整合。對(duì)屬于必須掌握的基礎(chǔ)理論知識(shí)，需要進(jìn)行詳細(xì)的理論講解和實(shí)證，便于學(xué)生準(zhǔn)確地掌握。對(duì)綜合應(yīng)用知識(shí)，則輔以成功應(yīng)用的工程實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明，保證學(xué)生通過(guò)思考后能夠正確理解和接受。對(duì)于需要通過(guò)實(shí)踐才能掌握的知識(shí)，則需安排相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在實(shí)際操作中對(duì)知識(shí)點(diǎn)有準(zhǔn)確的感受和把握。最后，對(duì)于屬于創(chuàng)造創(chuàng)新性知識(shí)，則需多聯(lián)系科學(xué)發(fā)現(xiàn)、科研進(jìn)展?fàn)顩r，引入不同學(xué)科知識(shí)和多樣化的設(shè)計(jì)方案，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到促進(jìn)“雙創(chuàng)”能力培養(yǎng)的目標(biāo)。

（二）改革教學(xué)方式，加強(qiáng)綜合性實(shí)踐訓(xùn)練

本課程教學(xué)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和課堂展示性，灌輸式教學(xué)已無(wú)法對(duì)全部知識(shí)點(diǎn)做出講解，更不利于學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。改變重講授、輕實(shí)踐的教學(xué)模式，將具有高實(shí)踐性的知識(shí)改為實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過(guò)教學(xué)和實(shí)踐的不同減增，改變的不僅是知識(shí)獲取方式，也更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。教學(xué)方式的改變不僅僅是講授時(shí)間上簡(jiǎn)單地減少，還應(yīng)按照不同的知識(shí)層次開展教學(xué)，改善課堂氛圍提高學(xué)習(xí)效果。對(duì)已經(jīng)詳細(xì)解釋的基礎(chǔ)知識(shí)，減少講解鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)、自查、自糾，達(dá)到掌握的目的。對(duì)于綜合應(yīng)用知識(shí)，需要通過(guò)對(duì)應(yīng)用實(shí)例講解去啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行討論和探索，提高學(xué)習(xí)熱情和參與度以提高教學(xué)效果。實(shí)踐環(huán)節(jié)則不僅有實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作，還可以進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，通過(guò)觀察驗(yàn)證等方式獲取知識(shí)，同時(shí)必須增加綜合性實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的多學(xué)科交叉能力和復(fù)雜工程問(wèn)題解決能力。對(duì)于創(chuàng)造創(chuàng)新性知識(shí)，更多地鼓勵(lì)學(xué)生自由探索，充分調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)興趣和獨(dú)立思考精神。

（三）多樣化考核方式，注重學(xué)習(xí)過(guò)程評(píng)價(jià)

課程考核用于檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握程度和運(yùn)用能力，評(píng)定課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度。為全面檢驗(yàn)課程教學(xué)情況提高實(shí)踐環(huán)節(jié)權(quán)重，這里將學(xué)習(xí)成績(jī)和課程設(shè)計(jì)分別考核。學(xué)習(xí)成績(jī)主要反映對(duì)課程知識(shí)掌握和綜合運(yùn)用情況，主要構(gòu)成部分有平時(shí)作業(yè)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、綜合訓(xùn)練、期末成績(jī)，所占總成績(jī)的比例分別為15%、15%、20%和50%。課程考核方式變化見表1。除了增加課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)外，期末試題類型也進(jìn)行改變。以知識(shí)記憶為主的題目只占試題總分的30%~40%，而以考察學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力的分析、設(shè)計(jì)類題目則占比60%~70%，大大提高分析和解決問(wèn)題能力的考核。最終的評(píng)定成績(jī)將用于計(jì)算各個(gè)課程目標(biāo)的達(dá)成度，并用于對(duì)課程整體教學(xué)效果的評(píng)價(jià)。

（四）改革課程設(shè)計(jì)，突出創(chuàng)新能力培養(yǎng)

為加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐的學(xué)習(xí)效果，課程組從設(shè)計(jì)題目、組織實(shí)施、考核方式三方面進(jìn)行了改革嘗試。設(shè)計(jì)選題上改變了已往采用的大載荷機(jī)械傳動(dòng)強(qiáng)調(diào)力和強(qiáng)度計(jì)算校核，突出儀器專業(yè)所需要的輕載機(jī)構(gòu)，更加注重傳動(dòng)精度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如選用機(jī)械式百分表、壓力表、光學(xué)比較儀、二維精密平臺(tái)等，在滿足課程目標(biāo)要求的前提下，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行探索性研究———引入光、電、控制等知識(shí)進(jìn)一步提高機(jī)構(gòu)的精度。課程設(shè)計(jì)時(shí)間由3周延長(zhǎng)到15周，改集中進(jìn)行為分散時(shí)段開展，避免因時(shí)間倉(cāng)促而引起的照抄作業(yè)、敷衍了事的情形。在課程開始后就布置設(shè)計(jì)任務(wù)，每周安排定期檢查設(shè)計(jì)進(jìn)度并對(duì)所面臨的問(wèn)題進(jìn)行集體討論。在時(shí)間充裕的基礎(chǔ)上，允許自主提出具有實(shí)際應(yīng)用背景的設(shè)計(jì)題目和嘗試更具有創(chuàng)新性的方案，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課程設(shè)計(jì)的積極性。在組織方式上鼓勵(lì)以項(xiàng)目小組方式完成任務(wù)，通過(guò)組內(nèi)分工協(xié)作逐步培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作精神。考核方式除了提交設(shè)計(jì)報(bào)告、圖紙、說(shuō)明書等相關(guān)資料外，特別設(shè)置小組答辯環(huán)節(jié)對(duì)整體設(shè)計(jì)任務(wù)完成情況和個(gè)人的貢獻(xiàn)分別進(jìn)行評(píng)定，杜絕抄襲現(xiàn)象。答辯環(huán)節(jié)的資料整理和講述進(jìn)一步鍛煉了學(xué)生的獨(dú)立思考和表達(dá)能力。

（五）加強(qiáng)課程思政，堅(jiān)持“立德樹人”根本任務(wù)

課程思政是當(dāng)前高校專業(yè)教育改革的新趨勢(shì)[6-7]。在專業(yè)課程教學(xué)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行價(jià)值觀、職業(yè)素養(yǎng)和愛國(guó)主義教育是新工科教育培養(yǎng)高素質(zhì)綜合型人才的必然要求。因此需要充分梳理、挖掘課程教學(xué)環(huán)節(jié)中蘊(yùn)含的思政元素，并轉(zhuǎn)化為教學(xué)載體融入專業(yè)課程，“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”，為課程教學(xué)引入新內(nèi)容、新問(wèn)題、新思考。例如在機(jī)構(gòu)傳動(dòng)教學(xué)中引入中國(guó)古代機(jī)械設(shè)計(jì)輝煌成就：地動(dòng)儀、木牛流馬等，以及現(xiàn)代國(guó)家重大裝備包括大飛機(jī)、高鐵、航空器等，提高對(duì)中國(guó)文化的自信、自豪和自強(qiáng)的意識(shí)。進(jìn)一步通過(guò)機(jī)械史與國(guó)家歷史結(jié)合，讓學(xué)生真實(shí)地感知“落后就要挨打”“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”，面對(duì)困難需要明白所肩負(fù)的責(zé)任，并具有勤奮鉆研的奮斗精神。在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，引入世界工程科技?xì)v史上由于細(xì)小誤差導(dǎo)致的嚴(yán)重后果和災(zāi)難事例，教導(dǎo)學(xué)生一個(gè)工程師所應(yīng)具有的職業(yè)操守：高度的責(zé)任感和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的態(tài)度。實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)中鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，不僅是培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作能力，更注重通過(guò)相互間的交流、溝通、協(xié)調(diào)過(guò)程促進(jìn)對(duì)團(tuán)體行為做出哲學(xué)性的思考，形成正確的判斷力和價(jià)值觀。強(qiáng)化課程思政需要對(duì)課程教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行改革，不斷挖掘新的思政元素并融入教學(xué)，真正做到學(xué)習(xí)工程科學(xué)技術(shù)的同時(shí)“立德樹人”。

三、結(jié)束語(yǔ)

新工科教育要求改革高校工程教育，培養(yǎng)適應(yīng)新形勢(shì)的工程技術(shù)人才。全面深入開展課程教學(xué)改革是提高教學(xué)效果、推動(dòng)工程教育內(nèi)涵發(fā)展的必然選擇。本文通過(guò)對(duì)精密機(jī)械與儀器設(shè)計(jì)專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行梳理和總結(jié)，從課程內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式、課程設(shè)計(jì)、課程思政五個(gè)方面分別進(jìn)行探討，說(shuō)明了精密機(jī)械課程教學(xué)改革的要求和方向。課程內(nèi)容重組將散亂的知識(shí)點(diǎn)整合為完整的體系，突出專業(yè)特點(diǎn)，適應(yīng)教學(xué)要求。課程教學(xué)中需改變重講授、輕實(shí)踐的方法，分層次分類別地開展教學(xué)活動(dòng)?？己朔绞絼t改變單一考試為多環(huán)節(jié)考察，分別評(píng)價(jià)課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度。課程設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)要求，提升學(xué)生參與程度和學(xué)習(xí)效果。課程思政通過(guò)將知識(shí)背后的思政元素融入課堂，對(duì)提高學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)和愛國(guó)精神都有重要意義。深化教學(xué)改革需要按照新工科教育的新理念和新模式展開，全面提升教學(xué)效果，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的綜合性工程技術(shù)人才。

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作者：王小章 王晶 梁霖 李想 時(shí)雪皎 楊萍 趙立波 單位：西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院