机械工程专业软件类课程思政教学设计
荣雨 李永 杨波 张成梁 王艳芳
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荣雨 李永 杨波 张成梁 王艳芳,. 机械工程专业软件类课程思政教学设计[J]. 软件工程研究,2023.6. DOI:10.12721/ccn.2023.157056.
摘要:
机械CAD/CAM/CAE类课程在机械工程专业人才培养方案所占课时较多,承担重要的思政育人功能。分析确定软件类课程的教学目标,通过案例教学,从学术前沿、典型模范、工程应用、卡脖子技术等不同角度,全面深入挖掘课程思政元素,有机融入软件类课程教学,实现元素全系贯通,达到润物无声的育人效果。
关键词: 机械工程;CAD/CAM/CAE;思政元素;案例教学
DOI:10.12721/ccn.2023.157056
基金资助:山东省研究生教育质量提升计划项目(项目编号:SDYKC19044)、济南大学教学研究项目(J2031)

机械工程专业,是一个宽口径的机械类专业,旨在培养具有宽厚的机械工程基本理论和基础知识,能在机械工程领域从事工程设计、机械制造、技术开发和生产组织管理等方面的复合型高级工程技术人才。随着计算机信息技术发展,机械工程作为一门传统学科,逐渐与信息技术全方位结合,机械工程的数字化和计算机化已成为当前机械行业发展趋势之一[1]。传统机械设计制造,通常会耗费大量人力和物力,产品研发周期较长。但是计算机辅助技术与机械设计制造进行结合,可以很好地节省机械设计制造时间,大大提高产品研发效率,可以说计算机辅助技术在机械设计制造中的应用有深远意义。计算机辅助技术在机械工程中的应用主要分成三部分:计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助工程分析(CAE),借助计算机CAD/CAM/CAE软件,能大规模降低设计、制造和试验成本,使其成为现代制造企业的必备工具,也因此导致企业对机械类毕业生的软件应用能力有着较高的期望值。因此,熟练掌握CAD/CAM/CAE软件操作已经成为高校机械工程专业学生必须掌握的最基本技能,很多高校都开设了计算机辅助绘图、计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机辅助工程分析等课程。

全国高校思想政治工作会议强调,各类课程都要发挥育人功能,实现协同效应[2]。CAD/CAM/CAE计算机软件类课程在机械工程专业课中所占课时较高,基本贯穿了整个大学四个学年,应将课程与思想政治教育更好地结合,更有效地发挥专业课程的育人功能。以课程思政理念为指导,对机械软件类课程进行课程思政的教学探索与实践,创新设计机械软件的教学过程,从教学内容中提炼出相关素材,将这些思政方案和思政元素与纯软件教学融合渗透,从工程实践凝练课程案例,积极探索知识讲授与价值引领相融合的有效机制,形成“价值引领、案例示范、全域渗透”为主线的创新课程思政建设模式,期望为工科专业课程思政实施提供一定的借鉴与参考。

一、课程教学目标

教学活动以教学目标为导向,且始终围绕实现教学目标而进行。课程思政,首先体现在教学目标中,教学目标一般包括知识目标、能力目标和价值目标三部分。机械工程专业软件类课程,基于工程教育认证和学生核心素养理念,以产出为导向,讲授各种CAD/CAM/CAE软件的操作,使学生掌握软件的操作技巧,进一步深化机械制图知识、机械原理、机械设计及机械制造专业知识;培养学生运用现代设计工具进行机械产品复杂零部件展示和创新设计的能力;通过案例教学,培养学生守正创新、精益求精、勇于探究的科学精神,增强学生肩负时代使命、勇于责任担当的意识,形成工程核心素养。坚决贯彻思政育人工作于课程教学全过程,在专业教育中浸润思政教育,实现协同育人。

二、课程蕴含思政元素分析

在课程思政教学实践过程中,深入挖掘思想政治教育资源,完善课程内容,改进教学方法,将知识传授与价值引领相融合,实施课程思政全域渗透模式,形成“课堂教学—线上学习—上机实践”的课程思政浸润路径。通过案例教学,从学术前沿、典型模范、工程应用、卡脖子技术等不同角度,将价值引领和知识传授融为一体,达到正面激励、反面警示的课程思政效果。

1.行业发展案例

机械常用CAD/CAM/CAE软件,以国外软件为主,中国计算机技术和软件技术落后于欧美。通过讲述机械相关软件发展现状,引导学生树立科技报国之志,激发创造性张力。简述我国机械行业的发展现状,我国是制造大国,但不是制造强国,有些装备的关键元器件仍依赖进口。向学生介绍“中国制造2025”和中国的制造强国战略,引导学生将自我价值实现与服务国家重大战略需求、建设世界科技强国的时代使命结合,为民族复兴贡献力量。通过线上平台发布中国超级计算技术相关视频,培养本科生的爱国主义情操和科技自豪感,让他们进一步认识到自身在未来国家科技建设中的重要使命。

2.大国工匠案例

思想的引领、精神的引领其本质是人对人的示范和影响,只有教育主体做到“身正德高、知行合一”,才能从内生层面达成对教育客体的震撼和示范,催化其心中形成国之工匠的榜样和自觉看齐的内驱动力。通过引入各种大国工匠案例,并以教师本人钻研科研项目、潜心教学事业为案例,示范践行工匠精神,注重理论与实践互融互通,让学生在潜移默化之中充分领略富有时代特征的工匠精神,感受工匠精神的魅力和力量。

3.大国重器案例

通过课上或线上课程平台播放中国航母、盾构机、架桥机等大国重器的视频,向学生介绍国家近年来在机械工程相关领域取得的瞩目成绩和技术突破,以此培养他们的专业认同感和学习兴趣。

4.职业素养案例

通过软件操作过程挖掘思政元素,培养学生职业素养。例如,以尺寸标注的准确性为出发点,强化学生责任感和一丝不苟的工匠精神,塑造学生心有精诚、手有精艺的匠心精神,培养认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风;分析零件的尺寸准确度对后续图纸绘制及产品设计的影响,使学生重视尺寸标注,并意识到细节决定成败,实际工程中容不得半点马虎,进一步弘扬精益求精、一丝不苟的科学精神和工匠精神。通过观看正面激励视频,培养学生精益求精、追求卓越、求真务实的工作作风;通过观看反面警示案例,培养学生工程设计中要有底线意识、工程伦理意识。产品设计过程要严格遵守国家各种标准规定,培养学生养成遵守国标的习惯,增强遵纪守法意识。

5.科学思想方法和科学精神案例

在保证学生软件应用能力培养的基础上,引导学生正确、系统性的认识课程与专业、运用专业观点分析工程问题、解决工程问题;通过实践反思或体会感受,加深对课程的理解,培养学生实践的观点、科学的思考方法以及认真细致的工作作风。通过软件上机实践环节,让学生熟练运用计算机软件绘图工具,按照国家标准表达各种复杂零部件,夯实绘图软件的操作技能,并通过丰富案例操作,达到将本课程的主要内容融会贯通的目的;充分发挥学生学习主动性,激发学生探究精神,培养学生科学思维能力以及认真细致的工作作风,培养学生良好的工程意识,强化工程应用及创新解决工程问题的能力。

6.卡脖子技术案例

我国机械行业有很多“卡脖子”技术,高端轴承、RV减速器、高压柱塞泵等很多核心部件几乎全部依赖进口。软件建模操作,选择“卡脖子”零部件,阐述零部件设计与制造所遇瓶颈,由此提升专业认同感和职业认同感,厚植家国情怀,激发报国之志,激励学生要有坚忍不拔的态度和持之以恒的决心,以科学思想方法和科学精神面对我国机械行业领域的“卡脖子”问题,立志破解难题。 

三、总结

CAD/CAM/CAE软件类课程,作为机械工程专业课,应以教学内容为载体,围绕机械工程行业关系国计民生和国防建设、中国是机械制造大国而非制造强国的现状,确立了以掌握软件操作技巧为知识目标,以培养学生标准意识、工程意识和创新意识为能力目标,以提升工程伦理教育、培养有使命担当的工程技术人才为素质目标的课程目标;从工程零部件延生工程案例,提炼蕴含的家国情怀、科学价值观等精神内涵,全面挖掘思政元素,科学设计合理的课程思政教学内容,重构优化课程思政教学案例,寓思政教育于软件操作学习。 

参考文献:

[1] 耿俊浩,齐乐华,田锡天,等.世界一流机械工程专业培养方案分析与启示[J].高等工程教育研究,2021(01):81-89.

[2] 高燕.课程思政建设的关键问题与解决路径[J].中国高等教育,2017(Z3):11-14. 

作者简介:

第一作者:葛荣雨,(1981—),男,山东莱芜人,副教授,博士,主要研究方向为机械结构设计

通讯作者:王艳芳(1972—),女,山东济宁人,副教授,硕士,主要研究方向为图学教育与研究。

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