基于工程教育认证的“机械制造工艺学”课程教学改革探索.pdf

模具制造 2023年第11期基于工程教育认证的“机械制造工艺学”课程教学改革探索*张宪明，周知进（贵州理工学院机械工程学院，贵州贵阳 550003）【摘要】基于工程教育认证理念，结合机械设计制造及其自动化专业人才培养方案要求，进行“机械制造工艺学”课程教学改革探究，主要从课程目标、教学过程、达成度计算及教学评价等方面展开，为本课程在教学大纲制定、教学改革实施等方面提供指导，为机械设计制造及其自动化专业工程教育认证奠定基础，最终达到提高教学效果的目的。关键词：“机械制造工艺学”；教学改革；工程教育认证中图分类号：G712 文献标识码：B DOI：10.12147/ki.1671-3508.2023.11.025Exploration of Teaching Reform in“Mechanical Manufacturing Technology”Course Based on Engineering Education CertificationZhang Xianming，Zhou Zhijin（School of Mechanical Engineering，Guizhou Institute of Technology，Guiyang，Guizhou 550003，CHN）【Abstract】This article is based on the concept of engineering education certification,combined with the requirements of the talent training program for mechanical design,manufacturing,and automation majors,to explore the teaching reform of the mechanical manufacturing technology course.It mainly focuses on the course objectives,teaching process,achievement calculation,and teaching evaluation,providing guidance for the development of the teaching syllabus,implementation of teaching reform,and other aspects of this course,to lay the foundation for engineering education certification in mechanical design,manufacturing,and automation,and ultimately achieve the goal of improving teaching effectiveness.Key words：mechanical manufacturing technology；teaching reform；engineering education certification*基金项目：贵州理工学院教学改革课题：基于工程教育认证 及 课 程 思 政 的“机 械 制 造 工 艺 学”课 程 教 学 改 革 探 究（JGYB202120）；教育部2021年第二批产学合作协同育人项目：基 于 工 程 教 育 的 机 械 设 计 制 造 类 实 验 实 践 课 程 改 革（202102327008）。1 引言2006年我国教育部启动工程教育认证工作，2013年6月我国成为 华盛顿协议 预备会员，2016年6月我国成为 华盛顿协议 第18个正式成员国。意味着我国获得的认证专业的工程教育水准与国际工程教育水准具有实质等效，也标志着能够为工程教育类学生提供具有国际互认质量标准的“通行证”和将来走向世界打下基础，标志着我国工程教育国际化迈向了重大步伐，能够促进我国工程类产业走出门、走向世界、具有划时代的意义12。截至2021年底，全国共有288所高等学校的1,977个专业通过了工程教育专业认证3，略高于本科工程专业的总量的1/104。2 课程目标的确定“机械制造工艺学”是机械设计制造及其自动化专业一门非常重要的专业必修课程。通过教学使学生理解机械制造工艺相关的概念和原理，逐步培养学生中等复杂程度零件的机械加工工艺规程的设计能 模具专业教学与实践 83模具制造 2023年第11期力及夹具设计能力。理解机械加工精度及表面质量的影响因素及控制方法。了解机器装配工艺过程设计中的基本概念及方法等。通过本课程学习，培养学生从事机械制造工艺的能力，塑造工程素养，为以后从事机械制造、智能制造等相关行业奠定基础5。根据机械设计制造及其自动化专业人才培养方案的培养目标、毕业要求及课程体系的知识能力矩阵，结合本课程的特点，确定课程目标如下：课程目标1：理解“机械制造工艺学”的基本概念，能够对机械制造工艺过程中的定位、夹紧等方案进行分析；能够分析工艺过程中影响加工精度及表面质量的因素，提出改进思路和方法；能够理解并分析机器装配工艺。课程目标2：能够运用机械制造工艺规程设计的基本知识设计出机械零件的制造工艺规程文件，并体现出创新意识。课程目标3：能够理解并运用机床夹具设计的基本知识，提出机械制造工艺过程中机床夹具的设计方案。课程目标与毕业要求及指标点的对应关系如表1所示。表1 课程目标与毕业要求及指标点的对应关系3 教学过程本课程教学过程主要由课堂教学、实验及项目3个环节组成。课堂教学中，主要参考王先奎主编的“机械制造工艺学”（机械工业出版社）第四版教材，教学章节包含：第一章 绪论，主要内容包含机械制造的发展历程及现状，工艺过程、生产类型、装夹与定位等基本概念。第二章 机械加工工艺规程设计，主要介绍如何设计机械零件的工艺规程，是本课程的重点章。第三章 机床夹具设计，主要是针对工艺过程中的工序对工件的装夹要求进行夹具设计，是为机械加工工艺过程服务的，也是很重要的一章。第四章 机械加工精度及控制，第五章 机械加工表面质量及控制，第六章 机械装配工艺过程设计。教学过程中通过雨课堂等多媒体平台，采取课前预习、课中教授讨论重点难点、课后做作业复习巩固的形式进行教学，教学过程中充分利用视频、微课、MOOC等教学资源。鼓励学生以多种形式如上台演讲、讨论等积极参与到课堂教学环节中。实验包含两个实验项目。实验1：机床夹具设计实验。实验2：机床工艺系统静刚度测定实验。项目教学环节，在每个行政班级内将学生每56人分成一个项目小组，设立小组长。组长全面负责组织协调本组项目的实施，要求组员合理分工、相互研讨方式共同完成本组项目任务。项目实施的主要内容包含：选定并完善零件图；设计零件的工艺规程文件及一套专用夹具方案；在实验室进行零件的实物加工；答辩交流，总结改进。课程目标、教学章节、内容、教学考核方式及课时对应关系如表2所示。表2 课程目标、教学章节、内容、教学考核方式及课时对应关系毕业要求1.工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和机械工程专业知识用于解决机械产品设计、制造工艺及其检测与控制等有关的复杂工程问题。3.设计/开发解决方案：具有针对复杂机械工程问题、根据特定功能需求，进行解决方案、系统、单元（部件）和工艺流程设计的能力，并能将创新意识和社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素体现在设计环节中。4.研究：具有依据科学原理、采用科学方法对复杂机械工程问题开展研究的能力。能够针对问题进行实验设计、建模分析和解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。指标点1-4：能够利用数学、自然科学知识、工程基础和专业知识，解决机械工程复杂问题的基本思路和方法，具备比较与综合应用所学知识解决复杂工程问题的能力。3-3：能够针对复杂机械工程问题，设计满足特定需求的机械零部件或制造工艺流程，体现创新意识。4-1：能够基于科学原理并采用科学方法针对机械工程领域的复杂工程问题设计实验方案。课程目标123课程目标123对应章节第一章 绪论第四章 机械加工精度及控制第五章 机械加工表面质量及控制第六章 机械装配工艺过程设计第二章 机械加工工艺规程设计第三章 机床夹具设计主要内容机械制造工艺过程相关概念、六点定位原理，零件结构工艺性，影响机械加工精度的原始误差分类，工艺系统的几何误差、受力变形、受热变形等对加工精度的影响及控制措施，加工误差的统计分析，影响加工表面质量的因素，机械加工过程中的振动，机器装配工艺的基本概念，装配工艺的制定及装配工艺性、装配方法。理解加工工艺路线制定的原则，并能够灵活运用，能能够处理加工过程中工序尺寸及公差的确定、工艺尺寸链的计算，设计的工艺规程文件合理。能够理解机床夹具设计的基本概念和原理，能够运用基本知识原理设计机床专用夹具，设计的夹具结构合理，满足工艺需要。教学及考核方式期末考试+平时作业+实验2期末考试+平时作业+课程项目期末考试+平时作业+实验 1+课程项目课时221412 模具专业教学与实践 84模具制造 2023年第11期4 成绩评定及目标达成度计算课程以考核学生对课程目标的达成度为主要目的，结合教学过程的各个环节，最终成绩通过实验、作业、项目及期末考核各环节进行考核，其占比分别为6%、19%、25%、50%，课程目标 1、2、3 权重分别为40%、31%、29%，各环节对各课程目标的贡献度及最终成绩达成度计算如表3所示，每个环节成绩评定时需按具体制定的成绩评定标准执行。表3 课程目标达成度计算表对于作业，先按成绩评定标准给出每次作业的评分，再根据作业所对应章节与课程目标的对应关系，统计各课程目标的得分。实验1（机床夹具设计实验）支撑课程目标3，实验2（机床工艺系统静刚度测定实验）支撑课程目标1，每个实验根据成绩评定标准进行评分。项目是以团队形式实施的，成绩评定时需对团队项目及个人表现综合评价的方式进行成绩评定，计算出每个人项目中对应的课程目标2和3的得分。期末试卷按照试卷成绩评定标准评定，统计各个考题对相应课程目标的贡献得分。将以上各个环节得分转换成百分制得分，再参照表3计算每个课程目标的分值及达成度。达成度计算方法：Wj Aj100 j=14OAi=式中 OAi第i个课程目标的达成度 i课程目标序号，i=1-3 Wj第j个考核环节的权重 j考核环节序号，j=1-4 Aj第j个考核环节的百分制得分 如计算某学生课程目标3的达成度，若实验、作业、项目和考试 4 个考核环节的百分制成绩分别为A1、A2、A3、A4，根据表3，实验、作业、项目和考试对课程目标3的贡献权重分别为3/29、5/29、11/29、10/29，则该生课程目标3的达成度为：OA3=(329A1+529A2+1129A3+1029A4）/1005 课程评价通过对课程目标达成度统计分析来评价课程教学。根据以上方法计算出每位学生的各课程目标达成度，得到课程目标达成度统计表，并可做出达成度的散点图。图1所示为XX级“机械制造工艺学”课程目标X达成度散点图。图1 XX级“机械制造工艺学”课程目标X达成度散点图取评价样本（班级或年级）达成度的平均值，并做出柱状图，图2所示为XX级“机械制造工艺学”课程目标平均达成度柱状图，可反映3个课程目标的平均达成情况。图2 XX级“机械制造工艺学”课程目标平均达成度柱状图根据学生的课程目标达成度统计表及散点图，可以反映达成度的分布情况，结合柱状图可以观察出教学效果是否达到预期期望，尤其是针对达成度较低的课程目标要进一步反思教学过程环节中存在的问题并提出改进措施。如果要对比课程目标在近几届教学过程中达成情况，可以对近几届课程目标的平均达成度做柱状图对比，以反映教学过程的持续改进程度。图3所示为2018级和2019级“机械制造工艺学”课程目标达成度对比柱状图。（下转第89页）课程目标123分值比例实验336/100作业95519/100项目141125/100期末考试28121050/100分值小计403129100分值比例40/10031/10029/100100/10010.90.80.70.60.50.40.30.20.100 20 40 60 80 100 120 1400.7650.760.7550.750.7450.740.7350.730.7250.720.715 课程目标1 课程目标2 课程目标30.750.730.76 模具专业教学与实践 85模具制造 2023年第11期实践教学，让学生在实际工作中学习和掌握知识。与企业合作是提高学生就业竞争力的关键，我们必须加强与企业的合作，让学生在实际工程项目中锻炼自己的技能。电气工程还是一门实践性很强的学科，必须将企业工程师引入实训课堂，让学生在实际工作中学习和掌握知识。4.3 创新教学方法在当今教育环境中，为了满足岗位需求，必须对电气实训教学方法进行创新。为了提高教学质量，可以运用诸如网络教学、虚拟仿真等现代教育技术手段，为学生提供更加丰富多样的教学途径。通过这些先进的教学方法，学生可以更好地理解和掌握电气知识，提高自己的实践能力。此外，还应该鼓励学生积极参与科研项目，以培养学生的创新能力和团队协作精神。通过参与科研项目，学生可以将所学知识应用于实际问题，提高解决问题的能力。同时，团队协作精神也是现代社会中不可或缺的素质。在科研项目中，学生可以学会与他人合作，共同解决问题，这将对他们未来的职业生涯产生积极影响。这样的教学方法将有助于学生在毕业后更好地适应岗位需求，为学生的职业生涯打下坚实的基础。通过运用现代教育技术手段和鼓励学生参与科研项目，可以培养出具有创新精神和团队协作能力的电气专业人才，为社会的发展做出贡献。5 结束语本文研究以岗位能力培养为导向，探讨了电气实训课程建设的实践路径。研究结果表明，以岗位能力培养为导向的电气实训课程建设能够有效提高学生的实践能力和就业竞争力。在未来的研究中，将继续关注课程建设的新思路和新方法，为培养更多优秀的电气工程技术人才做出贡献。参 考 文 献1 喻永康.高职院校“机电设备结构与维修”课程建设研究与 实践J.吉林省教育学院学报，2014，30（07）：57592 王磊.电气控制技术 重点课程建设总结与思考J.人才 资源开发，2015，（06）：2252263 李秋，刘重轩，袁观娜.电气工程专业人才培养模式的研究 与实践J.西部素质教育，2017，3（04）：7071作者简介：潘晓佩，女，1984年8月生，汉族，江苏宿迁，本科，讲师，研究方向：电工电子。（收稿日期：2023-08-11）（上接第85页）图3 “机械制造工艺学”2018级和2019级 课程目标达成度值对比柱状图6 结语本文根据工程教育专业认证的理念和要求，结合专业特点及“机械制造工艺学”课程教学要求，从确定课程目标、规划教学过程、教学评价等关键环节进行总结，为本课程的教学改革提供了借鉴和指导，为机械设计制造及其自动化专业工程教育认证奠定基础，可与同专业的兄弟院校交流分享教学改革经验6。参 考 文 献1 谢俊，张明德等.基于工程教育专业认证标准的“机械制造 工艺学”课程教学改革J.科教导刊，2018，（9）：1091102 陈以一.产出导向教育与专业认证原理、标准与要点R.北京：教育部高等教育教学评估中心，2022.3 中国青年报社.教育部公布通过工程教育认证的1977个 专业名单N.中国青年报，2022-06-304 杨晓清，蒋占四.工程教育认证背景下的“机械制造工艺 学”课程教学改革J.装备制造技术，2020，（5）：2582605 潘斌凤，汪惠群.工程教育专业认证背景下机械制造类专 业课程教学改革探讨-以上海电机学院“机械制造工艺学”为例J.成都师范学院学报，2020，（9）：57636 李三平，李健等.基于工程教育专业认证的机械制造工艺 学课程改革J.科技文汇，2017，（6）：6264第一作者简介：张宪明，男，1979 年 11 月生，汉族，陕西蒲城人，硕士研究生，工程师/讲师，从事机械制造工艺方向的教学及科研工作。（收稿日期：2023-08-22）0.770.760.750.740.730.720.710.700.690.680.67 课程目标1 课程目标2 课程目标30.700.762018级2019级0.750.730.710.75 模具专业教学与实践 89