--=== 课程概况 ===--

    我院“机械制造基础”课程是在经历了近50年的教学改革进化而成的,其发展过程与学院的办学历史同步。1952年学校成立初,冶金机械、机械制造、起重机械等专业开设“金属材料与热处理”、“金属工艺学”、“热加工实习”、“钳工实习”等。根据不同时代的培养要求,对课程体系框架、课程内容、教学模式、教学手段等方面进行了一系列改革。目前“机械制造基础”课程己发展成为融机器制造基础知识与技能为一体的“模块化综合课程”。

    “机械制造基础”课程是制造类专业的必修课,其教学目标是使学生获得制造的基础知识与基本技能,建立机器制造过程的框架。我校众多制造类专业开设此课程。

    机械设计制造及其自动化专业2006年获批山东省特色专业,2008年获批国家级特色专业。2011入选教育部第二批卓越工程师教育培养计划。本课程被列入了我院示范性建设的重点课程,为适应高等教育“工学结合”人才培养模式的实施,探索具有工学结合特色课程体系的构建,保证高等教育工学结合培养模式的具体实施。

    本课程在我校经历了“学科型课程”、“综合性课程”、“模块化课程”的发展阶段:

    (1)“学科型课程”  文化大革命前以及改革开放之初,我校传承了精英教学的理念,以培养“专才”为己任。课程体系是以知识的相关性组织教学,本课程也不例外,有关机器制造的知识分布在不同的学科课程,各学科自成体系,成为“知识孤岛”。

    (2)“综合性课程”  1990年代,中国教育开始进入快速发展期,高等教育的培养目标逐渐转移至一线的技术性和技能型人才。同时,随着科学技术的发展,传统的制造业出现了许多新的分支,专业的内涵更加丰富,学科交叉日益凸现,对培养复合人才提出了要求,我校近机类和非机类专业也都相继开设此课程。在这种形势下,我们对课程体系进行了改革,将传统的学科课程“金属材料及热处理”、“金属工艺学”、“热加工基础”、“机械加工基础”等课程进行整合,建立了“机械制造基础”理论课程。

    综合后的课程以机器制造过程为主线,教学内容分“材料、毛坯、零件”三部分,内容涵盖了机器制造的主要环节,使学生全面认识机器制造过程的框架。借鉴2004年美国北卡罗莱纳州社区学院机械类专业课程库中有关“机械加工基础”课程标准以及所使用的教材,对课程内容对进行了扩充,如材料部分在原来的金属材料基础上,增加了有机非金属材料、陶瓷材料、复合材料、功能材料,以及材料检测与质量控制的有关内容等;成形部分包括了毛坯成形和零件成形的各种方法。教学中强调“宜新不宜旧、宜广不宜深、宜精不宜多”的原则,较好地解决了综合性课程教学目标与学时的矛盾。此阶段的课程我们称之为“综合性课程”。

    (3)“模块化课程”  随着教学改革的深入,我们发现综合后的课程如仍沿用原有的教学方式,难以实现高等教育培养职业能力的目标,于是,我们对课程体系和教学形式进行了重新设计,将课程的三个部分设计成了弹性的模块,其学时数、教学形式具有灵活性,课程的教学形式包括了理论教学、专用周及实训等,这种弹性的模块适应了我院制造类不同专业的要求。此阶段的课程除了教学内容具有综合性外,课程的教学形式也出现了多样化的特点,我们称此阶段的课程为“模块化课程”。

    本课程内容体系以机械制造为主线,将原金属工艺学、机床、工艺、刀具等的内容加以浓缩、整合和改造,课程内容包括:
    材料成型方法:主要内容为材料及热处理的基本知识,铸造、压力加工、焊接等常用的热加工方法;
    机械制造技术:介绍机械制造系统的基本概念,机械制造技术基础知识,切削加工原理,机械加工质量分析与控制,机械加工工艺过程设计,机器装配工艺;
    先进制造技术:介绍机械制造技术的最新发展,站在新的高度上对机械制造技术的全貌和基本问题进行论述,同时介绍了现代加工技术包括特种加工技术 、数控加工技术、先进制造技术(如:快速原型制造、计算机集成制造、虚拟制造)等。
    通过以上的课程体系,使学生获得现代机械制造方法、设备和工艺技术的基本知识,培养学生工艺分析的初步能力,培养学生的工程素养,为学习其它有关课程及以后从事机械设计与制造方面的工作奠定必要的机械制造知识基础。
    本课程在讲授过程中,打破了原有教材的局限性,以工程应用的需要重组教学内容,聘请了校外实践教育基地-青岛四方车辆研究所有限公司工程实践教育中心刘宏友高工讲授实践教学环节,突出工程的综合性和跨学科特点,体现了现代工程技术与非技术要求融合,建立了整合的课程体系,在有限的学时内向学生传授了大量的知识。

    本课程在专业培养目标中的定位是专业必修的基础课程,课程的目标是通过课程教学,使学生了解材料及其成形工艺在机械制造中的作用,能综合运用已学过的知识进行材料的选择,材料改性和成形方法的选择。“机械制造基础”课程是学生进入专业领域学习的“先导”课程,内容涉及了机器制造的主要环节:材料选择、毛坯生产、零件加工,为制造类专业建立机器制造相关知识与技能的基础平台。课程主线与主要内容如下图所示。


    课程主线:机器制造过程,即“选材——毛坯——零件——机器”
    课程目标:通过本课程学习,使学生获得制造的基础知识与基本技能,建立机器制造的框架,培养职业素养。
    三个子目标:
    1、知识与技能。通过“材料、毛坯、零件”三个模块内容的学习,使学生建立制造的完整概念,培养学生具有综合运用工程材料及成形知识,选择零件材料与改性方法、选择毛坯生产方法、选择零件加工方法,具备分析工艺路线的初步能力。
    2、方法与手段。根据学生认知规律,课程教学以产品的生产过程为主线,以项目为载体,实现理论实践一体化教学。采用讲练结合、现场教学、综合实验、环境陶冶等教学方法。采用多媒体技术、网络技术、专业软件、现代通信技术等手段。打造立体化的教学平台,提高课程教学效率。
    3、素质与态度。贯彻全程素质教育的理念,重视制造业文化的引入,培养高职应用性人才的职业素养,注重诚信品质、团队精神、创新激情、信息检索和融合程度等综合素质的培养。

1、教学方法:
    本课程在教学过程中积极探索新的教学方法与教学手段,以课堂讲授为主、以实践教学为辅,教学方法、教学手段灵活多样,主要有:
    (1)不断改革教学方法:破除教材片面追求理论完整、内容繁杂的弊端,强调共性规律,强调工程意识的培养,重视工程应用。课堂讲授以少、精、宽、新为原则,在教学内容上,突出机械制造基础理论的主线。在教学实施中,注重对知识的综合与应用,以提高学生的工程意识和创新意识。
    (2)以课堂讲授为主,阐述该课程的基本原理与基本方法,保证主要教学内容的完成。同时注重启发式、讨论式教学,促进学生积极思考,开发学生的潜能。
    (3)适时安排习题课、讨论课。通过上讨论课,使学生亲身参与教学,让学生成为学习主体,让学生有机会发表自己的学习体会,相互交流。这样充分调动了学生的主观能动性,将教师的教学与学生的学习活动融为一体。同时适当安排自学内容,调动了学生学习的积极性和主动性,培养学生的自学能力。
2、教学手段:
    (1)机械制造基础课程全部采用多媒体方式授课,创作了多套"机械制造系列课程多媒体电子教案"。课堂教学使用多功能多媒体教室,授课内容采用多媒体电子教案,激发学生的学习兴趣。
    (2)制作了先进制造技术网络课程,使学生通过网络学习先进的制造技术和管理技术。
    (3)机械制造基础课程教学大纲、主要内容、电子课件、习题等在校园网上24小时开通。
3、现代教育技术应用:
    自制较高水平的CAI课件《机械制造基础》、《先进制造技术》、《金属工艺学》等,并在课堂教学中恰当合理地使用,均收到了良好的应用效果,已开发相关的资源库。

一、校内实践条件
    课程依托机械工程实验中心为山东省教学实验示范中心,该实验中心通过中央与地方共建、省财政配套、青岛市实验中心建设以及学校经费配套等多种渠道,累计投入2600余万元。
    实验室现有超声波探伤仪12套、数控加工中心1台、数控铣床1台、数控电火花成型机、数控电火花小孔机、数控线切割机床等电加工设备各1台、数控车床1台。实验室占地面积约500平方米。
    实验中心采取多种实验教学手段与方法,有效地提高了实验教学质量。
1、实验教学方法
(1)讨论式互动教学方法
    在实验开始前,指导教师讲解有关实验要求和实验原理,通过仪器设备的现场演示操作,使学生了解仪器设备的性能与操作要领,通过提问讨论,激发学生的兴趣,使学生更好地理解和掌握实验要求和实验原理;实验过程中,进行设计方案的讨论,比较不同学生设计方案的优劣;在实验完成后,引导学生对实验结果进行分析和比较。
(2)示范设计教学方法
    对综合型、设计型实验,给定设计任务和要求,由教师设计制作的实验样板,包括已调试好的硬件和软件,提供参考,主要由学生自行完成,让学生在“模仿”的基础上学会创新。
(3)开放式教学方法
    对创新型实验课题,实验中心设立的“大学生机电一体化创新实验室”实行全开放式创新教学机制,教师给予特别指导,做到实验时间开放、内容开放、器件开放、学生从资料收集、方案拟定、设计与调试到撰写设计报告独立完成,学生的实践能力和综合素质得到很好的锻炼和提高。
2、教学手段与技术
(1)现代教育技术手段的应用
    实验教学中心建立相关精品课程网站上提供了丰富的网上教学资源。课程大纲介绍本课程的教学目的和要求;电子课件即课堂讲课的PowerPoint多媒体课件,都制作成了网页的形式;电子教案则指出了实验课程中的重点和难点,并对其进行讲解;网上习题是教材习题的补充,习题还提供了参考答案;实验部分有相关实验的指导、实验过程、步骤、方法,有些实验还提供了网上虚拟实验方式;知识扩展和相关链接为学生了解本课程的知识体系结构、在实际中的应用、相关理论和技术的发展前沿、实验内容的相关参考材料等提供了方便;网上提问与网上答疑可随时解答学生在学习中的问题,了解学习困难;网上讨论是由学生和教师共同参与的自由论坛,学生也可相互交流经验;以及网上提交作业和实验报告等。
(2)多媒体课件、电子教案的应用
    通过精心设计与制作的各课题PowerPoint多媒体课件讲稿,图文并茂,生动形象,使学生更好地理解实验原理、仪器操作、连线等,提高了教学效率。在使用多媒体课件的同时,也使用传统的板书,避免“讲解员式”的讲课效果,使课堂气氛生动、活泼和富有启发性。
(3)将学校主要学院的相关实验室通过宽带数字网络连接在虚拟制造技术实验服务平台,学生可以网上浏览实验教程、观看三维虚拟实验过程指导和预演、以及网上模拟实验。通过模拟实验提高认知程度,熟练操作技能。然后进入相应的硬件实验室进行进一步的实验,提高操作技能。
3、实验考核方法
    实验中心积极探索实验考核方式的改革,根据实验教学的特点,以有利于激发学生实验兴趣、提高实验能力为目的,确定实验考核方式,建立多元实验考核办法,根据实验的类别和层次采取相应的考核办法。
(1)独立设课实验
    有的综合平时的记录,实验过程的动手能力,实验报告的质量给予打分;有的采用开放型的考核模式,依据学生对综合实验的理解,实验基本技能掌握情况,通过对每一个学生的答辩以及实验报告综合给学生打分。成绩按优秀、良好、中等、及格、不及格等五级评定,通过者取得相应学分,不及格者必须重修。
(2)课内实验
    课程实验的考核以实验操作为核心内容,成绩核定以百分制计;课程总成绩中实验成绩一般应占10%~20%。实验中心向授课教师提供学生相关的实验成绩,作为理论课评定成绩的一个参考。
(3)创新实验
    采取“作品+报告”考核方式。主要通过作品水平(50分)和设计报告(50分)的方式进行考核。比如线切割,要求学生各自完成设计创意图案后进行程序编制,再输入电脑进行成品电火花线切割加工,最终完成产品。实验考核采用多元的考核办法,考核过程贯穿在整个实验过程中。实验中心注重学生的实际能力考核,学生的分析、综合、应用和解决问题的能力是考核的重点。
二、校外实践条件
    依托国家级工程实践教育中心-青岛理工大学—南车青岛四方机车车辆股份有限公司和地方所属高校“本科教学工程”大学生校外实践教育基地-“青岛理工大学-青岛四方车辆研究所有限公司工程实践教育中心”开展校外实践与实训工作。
    南车四方股份公司和北车四方车辆研究所有限公司是行业内的知名企业,公司有先进的生产线和先进的管理技术,生产装备精良,其铸造、锻造设备,数控加工设备、试验检测设备、钣金、焊接、喷涂、总装设备,产品设计制造技术和工艺,市场营销等方面,技术国内领先。可以较好的满足机械工程学院各专业学生认识实习、生产实习、毕业实习、课程设计、毕业设计、产品开发和技术创新等方面工程实践训练要求。利用优越的实践条件,学生可以很好的学习掌握产品的结构原理、产品设计开发知识、生产装备的结构原理、产品的加工工艺、产品生产过程、质量控制、管理知识、产品的试验检测,产品的销售及售后服务等方面知识,通过实践训练可以显著提高学生从事实际工作的能力。
    实践教学采用以“实践教学项目”为载体的实践教学形式,实践教学项目的制定由学院教师、企业管理人员及学生三者共同完成。由教师与学生共同实施一个完整的“实践工作项目”, 学生在实施项目中参加了实践教学全过程:收集信息、制定计划、做出决策、实施计划、反馈控制、评估成果,激励学生乐于探究,勤于实践的科学精神,培养了善于合作,有责任心的团队精神。并在实践教学项目实施过程中,不仅让学生掌握了实践技能,也锻炼了学生沟通、合作、协调、创新、解决问题等综合素质,并能够有效地将理论知识与岗位技能有效结合起来。
主要实践形式有以下四种:
(一)参观、访谈、模拟
    参观学习的形式主要是针对低年级学生的入学教育、认识实习等教学环节,低年级同学对实践基地缺乏感官理解,需要利用实践基地。通过参观,了解实践基地的组织架构,了解实践基地典型工作岗位的工作过程,达到增强学生的学习积极性和对专业的兴趣的目的。为进一步了解实践基地的经营运作及管理情况,可组织同学们与企业各层级员工深入座谈或“一对一”的访谈,是完成认识实习、专业课程实践、企业调查、毕业设计、就业指导等实践环节的重要形式。通过座谈、访谈,了解企业的发展战略、营销策略、成本管理、人力资源管理等经营管理情况,是学生深入认识企业的有效途径。通过企业实践教师给学生讲解、示范操作,来让学生借助企业的真实工作场景进行实践操作学习。
(二)学徒式实践教学
    采用为期一个月左右的学徒式实践教学,采用“师傅带徒弟”的形式,以课程为纽带,结合课程的具体实践内容,安排学生在企业的各个工作岗位进行学徒式实践学习,由企业的技术人员示范,学生实践操作,并且在真实的工作情境中,由师傅深入指导学生的实践学习,强调的是“做中学、学中做”,以提高学生的专业实践能力。师傅的指导和教育也有助学生提早适应和习惯企业工作环境,有助于学生了解和融入企业文化,培养学生对未来职业的忠诚度。
(三)顶岗实践教学
    顶岗实践是校外实训基地最重要的实践形式。在实践基地中,顶岗实践的时间和内容依据不同的实践教学环节而有所不同。如“专业课程实践”、“技能考证”等将主要依托实践基地,不同的专业课程和技能考证将选择对应的岗位完成实践学习。
(四)项目实践教学法
    机械制造基础是机械类专业的一门实践性很强的专业基础课程,其主要任务是让学生具有从事机械制造所必须的专业理论知识,培养具有一定的理论基础知识和较强的实践操作能力的技术人才。由于传统教学中,以教材为中心,强调以“知识为本位”,忽视了对学生能力和创造性的培养,已很难适应当代职业教育的需要。由于项目教学法的实施过程中充分体现了教学以学生为主体,教师为主导的现代教育理念。
    项目教学法,它是通过“项目”的形式进行教学。为了使学生在解决问题中习惯于一个完整的方式,所设置的“项目”包含多门课程的知识。项目教学法就是在老师的指导下,将一个相对独立的项目交由学生自己处理.信息的收集,方案的设计,项目实施及最终评价,都由学生自己负责,学生通过该项目的进行,了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。
    项目教学与传统的教学模式最大的不同在于实现了三个“中心”的转变:一是由以教师为中心转变为以学生为中心;二是由以教材为中心转变为以工程项目为中心;三是由以学生课堂接受为中心转变为以实际工作为中心。
    在项目教学中,学习过程成为一个人人参与的创造实践活动,注重的不是最终的结果,而是完成项目的过程。学生在项目实践过程中,理解和把握课程要求的知识和技能,体验创新的艰辛与乐趣,培养分析问题和解决问题的思想和方法。以模具设计与制造课程教学为例,可以通过一定的项目让学生完成模具设计、加工生产、产品质量检验等生产流程,从中学习和掌握机械原理、材料处理、制造工艺以及各种机床的使用与操作。还可以进一步组织不同专业与工种,甚至不同职业领域的学生参加项目教学小组,通过实际操作,训练其在实际工作中与不同专业、不同部门的同事协调、合作的能力。
选择校外实践基地作为项目委托方也就是项目的执行方。这个企业应具有铸、锻、焊、车、铣、刨、磨等常用金属加工能力,并具有一定的先进生产设备,如数控机床、加工中心等。零件的生产纲领和其他要求学生可自己调研后自定。但一个项目只能有一种生产纲领,其他要求也不能前后矛盾,最好在教师指导下确定。
    通过“项目教学法”在机械制造及其自动化专业机械制造基础课程教学中的应用与实践,我们深刻体会到:
    “项目教学法”把理论教学与实践教学有机的结合起来,不仅有利于学生加深理解和掌握书本的理论知识,更使他们懂得怎样灵活应用这些知识。“项目教学法”充分发掘了学生的创造潜能,全面培养了学生分析问题和解决问题的思想和方法,提高了学生的各种能力,包括实践能力、动手能力、分析能力、应变能力、交流能力、合作能力和解决实际问题的综合能力。最关键的是“项目教学法”的实践过程中,既体现了教师的主导作用又发挥了学生的主体作用,更体现了素质教育的教学模式与特征。