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机械设计制造及其自动化SC教学改革取得杰出成果
时间:2026-04-30

为深入落实教育部本科教育教学审核评估要求,全面践行“以学生为中心”教育理念,破解材料力学课程“公式多、概念抽象、理论实践脱节、学生畏难厌学”等传统教学痛点,材料力学教学团队立足工科基础课定位、贴合机械类专业人才培养需求,系统性推进SC(Student-Centered)教学改革。经过持续探索与实践,构建起“理念先行、模式创新、实践赋能、评价多元”的教学新生态,形成可复制、可推广的基础课SC改革范式,现将改革实践、典型案例、特色做法与育人成效总结如下。

一、材料力学SC教学改革实践与探索

材料力学是机械、土木、机电等工科专业的核心基础课,承担着衔接数理知识与工程应用、培养力学分析与工程设计能力的关键任务。传统课堂以教师讲授为主,重推导、轻应用,重理论、轻实践,学生普遍存在“听懂不会算、会算不会用、知其然不知其所以然”的问题,难以满足应用型、创新型、技能型人才培养要求。

改革启动后,教学团队坚决打破“教材、教师、教室”老三中心,确立“以学生发展为中心、以学生学习为中心、以学习效果为中心”的新三中心理念,遵循“试点先行、逐步推广、迭代优化”思路,以项目驱动、分组协作、过程评价为主线,组建由课程负责人、骨干教师、企业工程师构成的改革团队,围绕学情诊断、教学设计优化、实验教学重构、评价机制创新等关键环节开展集中研讨、磨课演练与效果复盘。

团队将抽象力学概念与真实工程场景深度融合,从单一例题讲解,升级为“受力分析—建模计算—仿真验证—失效研判”完整任务链;从随机分组,优化为能力互补、职责明确的异质协作小组;从“一考定成绩”,转向全过程、多维度能力评价,推动SC改革从理念落地到课堂见效,切实提升学生学习获得感与工程实践能力。

二、优质课堂案例分享

案例一:轴向拉压与强度校核——从“背公式”到“工程诊断”

传统教学侧重应力、应变公式推导与习题训练,学生不理解应用价值。SC改革后,以汽车传动轴失效分析、塔吊拉杆强度设计为真实工程案例,分组完成载荷分析、截面设计、强度校核与安全评价。学生通过查阅工程标准、讨论失效原因、优化截面尺寸,不仅掌握轴力、应力、强度条件等核心知识,更建立“安全第一、经济合理”的工程意识,实现从解题到解决工程问题的转变。

案例二:弯曲内力与应力——从“画剪力图”到“结构设计”

针对弯曲问题抽象难懂、图形难画的痛点,以简支梁受力、机床床身抗弯设计、支架结构优化为项目载体,小组分工完成受力简化、内力计算、应力分析与结构改进。学生利用仿真工具直观观察应力分布,对比不同截面形式的刚度与强度差异,在动手设计中理解弯曲正应力、切应力分布规律,突破“会画图不会应用”的瓶颈,创新设计与结构优化能力显著提升。

案例三:材料力学性能实验——从“看演示”到“动手做”

围绕拉伸、压缩、扭转、硬度测试等核心实验,推行“做中学、研中悟”。学生分组操作万能试验机、采集数据、绘制应力—应变曲线、判断材料塑性与脆性、分析断口形貌,自主完成从方案设计、仪器操作到报告撰写的全过程。在实操中理解强度、塑性、韧性、弹性模量等性能指标,培养规范操作、精准测量、数据分析的实验技能与工匠精神。

三、教学心得与感悟

参与材料力学SC教学改革,是一次从教学理念到课堂行为的深刻转型。过去教学以“讲完、讲懂”为目标,忙于推导公式、讲解例题,却常常忽略学生是否真学会、会应用。推行SC改革后,教师从知识传授者转变为学习设计者、引导者、组织者与评价者,更多关注“学生如何学、学得怎么样、能用在何处”。

在分组协作与项目探究中,我亲眼看到学生的变化:畏惧力学计算的同学敢主动建模;沉默内向的同学在小组汇报中自信表达;习惯于死记硬背的同学开始主动思考“为什么这样设计”。SC改革不是弱化教师,而是对教师提出更高要求——更懂学情、更精设计、更善引导、更勤反馈。课堂真正成为学生主动探究、合作共进的场域,教学相长在这里得到最生动的体现。

四、课程特色做法与创新举措

(一)异质分组+职责轮换,让人人参与、人人成长

按照计算能力、建模能力、表达能力、实操能力多维评估,实施“异质搭配、组内互补”,每组设建模员、计算员、实验员、汇报员、优化员,定期轮换职责,杜绝“搭便车”。建立小组互评、教师点评、自我反思的闭环复盘机制,营造互助共学、共同提高的学习氛围。

      (二)项目驱动+虚实融合,破解理论实践脱节

以工程构件强度、刚度、稳定性为主线,将机械零件、建筑结构、日常装备等真实受力问题转化为课堂项目,融合仿真软件与物理实验,构建“力学建模—数值计算—仿真验证—实物测试”一体化教学流程,让抽象知识看得见、算得清、用得上。

(三)课程思政+力学育人,厚植工程素养将工匠精神、安全意识、质量意识、家国情怀融入教学。在强度校核中强调“失之毫厘、谬以千里”的严谨态度;在结构设计中融入大国重器与高端装备案例;在实验实训中培养规范操作、精益求精的职业品格,实现知识传授、能力培养与价值引领统一。

(四)全过程多元评价,以评促学、以评促教

打破期末一张卷模式,建立过程性评价+结果性评价+实践评价体系。过程评价覆盖预习、课堂互动、小组任务、作业研讨;结果评价侧重综合分析与设计能力;实践评价聚焦实验操作、仿真应用、失效分析。突出能力导向,真正实现“学得好、练得实、评得准”。

五、改革成效与学生收获

(一)课堂生态全面焕新,学习主动性显著提升

课堂从“单向灌输”变为“互动探究、协作共创”,学生课堂参与度大幅提升,抬头率、动手率、讨论率显著提高,畏难情绪明显缓解,学习兴趣与获得感持续增强。

(二)专业能力全面升级,支撑人才培养目标

学生受力分析、强度校核、结构优化、实验实操、工程绘图、仿真应用等核心技能显著增强,能够独立完成典型构件力学分析与方案改进,真正具备机械专业必备的力学思维与工程应用能力,为后续专业课程学习、毕业设计、学科竞赛奠定坚实基础。

(三)育人质量持续提高,改革成果可圈可点

课程合格率、优秀率稳步提升,学生评教分数持续走高;在力学竞赛、创新设计大赛中获奖人数明显增加;学生工程素养、团队协作、表达沟通等综合能力显著增强,就业竞争力与岗位适应度得到有效提升,为应用型、创新型、技能型人才培养提供有力支撑。

未来,机械系材料力学教学团队将持续深化SC教学改革,不断优化教学设计、丰富项目案例、强化虚实融合、完善评价体系,坚守以学生为中心的初心,把力学基础打牢、把工程能力练强,为机械类高素质工科人才培养持续贡献力量。