融入思政元素的“機械原理（英）”在線課程教學設計與實踐探索

鄧亮

［摘 要］機械原理是機械類專業的一門專業基礎課，起著銜接基礎課與專業課的作用。中外合作專業開設的“機械原理（英）”課程要求學生克服語言障礙，掌握機構設計、運動分析等相關知識點，為后續專業課程的學習打下堅實的基礎。文章以上海應用技術大學某學期的“機械原理（英）”在線課程教學為例，探索如何在英語授課的專業課程中開展思想政治教育，結合課程特點探索思政元素的整合。

［關鍵詞］思政元素；機械原理；在線課程；英語授課

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）05-0089-04

機械原理是本科機械專業和近機械專業的一門專業基礎課，其教學目標是讓學生掌握機械機構和機械動力學的基本理論、基本知識，初步具備確定機械運動方案、分析和設計機構的能力，提高學生對機械技術工作的適應能力，培養學生的發展和創新能力。我國的機械原理教學大綱， 基本上可歸納為機構的結構、運動學和動力學三大部分。有觀點認為，機械原理是從應用力學派生而來的，按照力學觀點，機器運動是用機構實現的，因此稱為機構運動學，進行傳力做功是機器本身具有的性質，因此稱為機械動力學[1]。隨著現代化的發展，機械原理課程教材經多次改革，現強調以應用為目的，以必需、夠用為度的原則，提高了機構的綜合和解析法的占比，例如上海應用技術大學選用的《機械原理（第二版）》（朱理主編，高等教育出版社出版）教材[2]。

中外合作辦學的精髓在于引進國際先進的教育資源和理念，以此促進本土學校教學、科研、管理的發展，提升本土學校的聲譽。在推進和發展中，中方學校迅速吸收國外的高等教育精髓為己所用，建立起先進健全的教學以及管理團隊，提高教學質量，開闊學生視野，了解國際學術前沿[3]。在中外合作辦學的機械類專業中，全英語授課的“機械原理（英）”課程作為專業基礎課，在學生培養計劃中地位舉足輕重，融合思想政治教育尤為重要。首先，它課時較多，一般安排44個理論課時外加4個實驗課時。其次，“機械原理（英）”課程的專業知識覆蓋面廣，機械設計制造及其自動化、車輛工程、城建暖通等本科專業都需要該課程作為其專業培養計劃的有力支撐。再次，“機械原理（英）”的課內教學環節包括理論和實驗環節，根據不同的專業培養計劃，后續往往還有課程設計環節。最后，該課程涉及學生人數眾多，如上海應用技術大學每年約有200名學生選修機械原理課程（含網絡課程）。按照培養計劃，該課程通常安排在本科第四學期，即介于基礎課和專業課之間，對構建學生專業知識結構和培養學生專業素養有著重要作用。

2020年5月28日，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》，明確指出“培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人是教育的根本問題”，要全面推進課程思政建設，教師隊伍是“主力軍”，課程建設是“主戰場”，課堂教學是“主渠道”[4]。要讓各類課程與思想政治理論課齊頭并進，把顯性教育和隱性教育統一起來。高校思政課程是顯性思想政治課，重點培養學生的良好品格和強烈的愛國情懷。與此相對應，專業課中的課程思政是隱性思想政治課，期望達到潤物細無聲的潛移默化效果[5]。本文從中外教材的差異出發，探討“機械原理（英）”課程思政在英語教學中的切入點，并提出切實可行的思政教學方案，供同行參考。加強顯性思政、精細化隱性思政，做到價值引領和知識傳授相結合，構建全方位育人格局，是當前專業課程思政教育的主要目標。

一、中外教材區別

機械原理是工科大學生培養計劃中很重要的一門基礎課程。蘇聯教材從1953年出版的阿爾托巴列夫斯基的《機械原理》到1978年出版的列維茨卡婭和列維茨基合著的《機械原理教程》，顯著的變化是從注重圖解法的講解轉為偏重運用解析法計算運動軌跡和引入計算機輔助計算方法。這一變化在美國大學使用較多的機械原理教材（Shigley 等編著的Theory of Machines and Mechanisms和Haug編寫的Computer Aided Kinematics and Dynamics of Mechanical System Vol.1： Basic Methods）中尤為明顯。本文以《機械原理》 （朱理主編，高等教育出版社出版，以下簡稱中文教材）和Machines and Mechanisms[6] （David H. Myska著，Pearson出版社出版，以下簡稱外文教材）為例，簡要論述中外教材差異，并基于此探討全英語授課的專業課課程思政實踐。兩本教材在章節設置上有所差異，比如外文教材中有專門介紹向量和計算機輔助設計的章節，中文教材中機械運動系統方案設計單辟一章。任課教師根據課時長短取舍部分章節，不在此討論。

（一）例題的差異

中文教材和外文教材均在每一章開頭部分編寫了章節教學目標，在每一章結尾處添加了本章小結，起到了提綱挈領、首尾呼應的作用，也方便學生和教師開展學習和回顧本章的知識點。外文教材在每一章的小結之后，展開形象生動的計算示例，更加符合“記住教學內容—聯系新舊知識—運用知識驗算習題、深入理解新知識”的思維記憶規律。以“平面機構的運動分析”一節為例，中文教材提供了機械運動簡圖及桿件長度等信息，求解機構瞬心及部分構件的角速度（見中文教材第31頁， 例2.1）；外文教材則以一個家用手持除草機為例，結合AutoCAD軟件用圖解法求解驅動構件的運動軌跡（見外文教材第94頁， 例4.9）。雖然都是使用圖解法解題，但是外文教材以一個生活中的電器切入，引發學生的思考，而中文教材缺少充滿中國生活氣息的實例，也較少能體現我國21世紀工業發展的例題。另外，外文教材在每一章最后提供的練習題標明了相對應的知識點，方便學生有的放矢地進行自學鞏固。

（二）計算機軟件的應用

外文教材對向量的加減法及數乘有專門章節介紹，并且涉及作圖法的習題要求使用AutoCAD等制圖軟件完成，這既鞏固了作圖法概念，也提高了實操的精度?；谟嬎銠C強大的計算功能，機構的解析可以方便地求解，最后通過圖形來表達。外文教材中單獨開辟一個章節介紹機構運動的仿真軟件——Working Model 2D。學生運用該仿真軟件，可生動形象地展示平面、空間機構，包括四桿機構、凸輪、齒輪、快回機構等。外文教材通過定義構件和一些約束條件，幫助學生進一步計算特定構件上的力、速度、位移等，加深對機構運動的理解，為接下來的課程設計提供了仿真工具。在計算機軟件應用方面，中文教材稍顯不足，較少有緊密結合計算機圖形軟件的案例。

（三）數學解析分析的表達

隨著計算機輔助計算的運用，我國機械原理教材也提高了機構運動分析解析的比重，但是中文教材中的推導過程較為簡略，對不同公式中的特定符號也沒有一一說明。事實上，中文教材中，不同章節中相同的希臘字母可能指代不一樣的物理意義，這會讓學生在自學時產生一定的困惑。而外文教材通常會在公式前后嚴謹地定義公式中的符號含義，并且對推導過程盡可能詳細地介紹。另外，中文教材往往把數學推導單純當作數學題，沒有與工程實際的物理含義相聯系，加之課后習題中直白地給出已知參數，容易使得學生把工程問題單純理解為數學問題從而忽略工程問題的物理意義。

二、“機械原理（英）”思政教學實施方案

課程思政的本質是將思想政治教育理念融入學生的專業課，滲透在理論教學、實驗環節，其功效會在往后的科研、社會服務各方面有所體現，最終實現以德育人、潤物細無聲。它要求任課教師在傳授專業知識的過程中，結合國內外時事，如國產大飛機取得適航證的艱難歷程等，拓展學生視野，讓學生認識到可以用所學機械知識參與到國家建設的偉大進程中，并提升自身為人處事的品質和素養。使用外文教材的學生可能會有“外國的月亮比中國的圓”的錯覺，因此開展課程思政顯得尤為重要。教師需要樹立正確的課程思政觀念。在課程教學之前，教師需要根據明確的教學目標，在所授課程知識點中融入當下形勢政策、各種影像資料中的思政元素，比如通過對《大國重器》《大國工匠》等視頻資料的剪輯，加入課程思政內容的設計。以下就對上海應用技術大學2020—2021學年第一學期的“機械原理（英）”課程思政實踐展開探討。

（一）課前教學資料準備

疫情期間，上海應用技術大學開展網絡遠程教學，學有余力的非中外合作專業的學生也可以在網絡平臺上參考學習“機械原理（英）”課程。在此期間，課程教師積極利用多種網絡平臺，共同研討線上教學方法。線上教學主要是以直播的方式進行，配合播放一些提前錄制的機構動畫視頻，幫助學生直觀地了解機構內部機理。同時，線上課程建立“拓展學習中心”的模塊，內含按章節歸類的大量網絡優質教學資源和機構視頻演示，以實現多元化的以學生為中心的授課方式和教學理念。教師首先根據教學大綱要求補充機械前沿內容，添加機構運動學仿真的教學內容，結合線上教學特點，明確每堂課的教學目的、內容、側重點以及疑難問題；其次，通過教研團隊協作，編制教案和錄制教學視頻，并配上相應的動畫演示視頻；最后，提出本節知識點的總結和拓展學習任務。另外，教師參考外文機械類教材較多采用生活類產品舉例的特色，準備教材習題中所涉及的工程機械相關影像資料，幫助學生加深理解。教師靈活運用互聯網搜索所得資料，結合自行編制的教學PPT，豐富支撐課程內容的機械機構應用案例、背景介紹視頻、相應的現代工業產品的設計準則等，力求將抽象知識形象化，幫助學生逐步建立縝密的工程師思維。

（二）課程教學過程

線上直播課受限于時長且需電腦操作，需要突出其教學流程的合理性，要求每堂課力求完成有結構層次的知識點傳授，語言簡潔。一般一節網課直播時間須控制在35分鐘左右，其間還要留出10分鐘供學生接入直播教室和整理課件資料。PPT的內容較傳統課堂板書更詳細，把一些板書的內容（如圖解法的輔助線等）轉移到提前制作的課件上，方便學生記錄。由于英語教學對部分英語基礎薄弱的學生來說有難度，因此每一次課的課后，教師都告知下一次課的教學內容，督促學生做好預習。教學過程中，教師根據板書提示的重點和難點，向學生提問（約20分鐘），運用留言板和連麥的方式進行交流。為了節省時間，教師可利用預先設置的小測驗，讓學生以小組為單位開展搶答競賽或者進行主題討論，逐步鍛煉邏輯思維。多樣化的課程參與途徑和輕松活躍的學習氛圍，不僅能提高學生的注意力集中程度和知識掌握程度，還能最大限度活躍學生的思維，讓學生學會像搭積木一樣構建自己的知識結構。課后要求學生完成相應的課件學習和課程視頻回放觀看任務，要求學生對拓展閱讀文獻的創新點、主要研究動機和方法進行總結，以此訓練學生的創新能力及邏輯能力。此外，教師可利用微信群，轉發機械工程相關時事熱點及前沿科技動態，發起討論，聚焦學生共性問題，給予個性化指導。

（三）課程思政建設

培養中國特色社會主義新時代人才、貫徹黨的教育方針、落實以德育人，是當前高校的重要任務。2020年，疫情來勢洶洶，上海應用技術大學的教師并未中斷新工科背景下的“機械原理（英）”課程思政建設，積極將思政素材引入專業課教學，通過整合價值觀塑造、專業知識傳授、創新能力培養的優質教學資源，實現知識傳授和價值觀引領齊頭并進。筆者參考教育同仁在疫情期間實施專業課線上線下教學的成功經驗[7]，總結出在“機械原理（英）”教學中實施思想政治教育應注意如下幾點：首先，不要引入牽強附會的素材，或者似是而非、有爭議的時政內容，而是要選用內容準確、樸實的思政素材，在教學實踐中實現自然輸出；其次，思政元素不要在專業教學中喧賓奪主，而是要適度加入，教師要根據學科培養計劃因勢利導地來完成思政教育；再次，思政教案需要提前根據教學內容準備，實現邏輯自洽，思政教育含義要簡潔明了，以便在有限的課時內獲得最好的效果；此外，也不要采用“填鴨式”教學，而是要多利用多媒體技術，教學方法要適當、豐富，易于被學生接受；最后，要著重介紹我國機械制造領域的成功案例，但也不要忽略國外的成功案例，要將中外事例結合，這樣才能讓學生樹立正確的世界觀、人生觀，找差距，明目標?？紤]到課程的內容、學時和學期內的學習任務，“機械原理（英）”課程發掘的思政元素如表1所示。

思政的融入不但要有顯性教育，還要注重潤物細無聲的隱性教育。例如，“齒輪傳動”章節介紹了齒廓嚙合的基本規律。在齒輪傳動時，人們希望通過采用齒形曲線保證固定傳動比，進而獲得沒有慣性力的勻速傳動，減少機構工作時的振動和沖擊。為此，機械工作者進行了長達70年的齒廓曲線的探索。瑞士科學家歐拉于1767年對數學理論上的漸開線提出了新設想。而后，英國工程師威利斯在1837年創造性地提出了漸開線齒輪的制造方法，完成了從理論創新到工程落地的艱難歷程。這一歷程可以讓學生認識到，科學探索不是一蹴而就的，進一步讓學生認識到生活學習和工作也是需要循序漸進的。教學皮帶傳動時，講歐拉公式，教師先展開介紹數學史上最高產的科學家——歐拉的生平。歐拉的成功并非偶然，他在克服各種困難同時，保持著巨大的工作熱情和工作效率，甚至在他生命的最后十七年里，在幾乎完全失明的情況下，他仍然通過心算和聽寫發表了400多篇論文和多本著作。接著，教師指出毛澤東在青年時代也有類似到嘈雜環境看書鍛煉注意力的軼事，讓學生從注意國外名人事跡過渡到學習精進不休、不畏險阻的工作態度。

（四）全英語教學課程思政實踐的幾點建議

經過線上線下教學實踐，所教學生同比往屆在及格率和良好率上有了顯著提高。從后續“機械設計（英）”授課情況來看，學生的學習興趣有了大幅提升，學習習慣也有了很大改進。鑒于本課程是由以漢語為母語的中國教師講授的全英語教學課程，因此需考慮到教材、教師和學生的英語能力這三個方面。

首先，國外不同地區的機械原理或同等課程會選擇不一樣的教材，這與學校和當地工業特色有一定聯系。例如，圣地亞哥是美國一個主要的航空維修和航空航天中心，但隨著航空航天工業中心轉移到佛羅里達州，當地航空航天教育衰退；隨著近年來生物工程研究和產業化熱潮的興起，當地大學的機械專業調整為生物裝備專業。在選用外文原版教材時，建議我國學?？梢愿鶕W校特色選擇適合的教材。上海應用技術大學所選的機械原理課程的外文教材就包含運動仿真教學內容，側重使用圖形軟件完成圖解法的講解，符合該校著重培養應用型工程師的辦校理念。

其次，中方教師在英語教學過程中可能會由于英語能力欠缺而選擇較為單調地講解知識點和例題，較少能熟練地開展相應知識點的背景知識介紹，更難以順利開展英語授課時的課程思政。教師可以多關注Science等的門戶網站，以便獲取當下科技前沿動態，同時可關注The World of Chinese等優秀外宣雜志，提高用英語說好中國故事的能力，這是教師在英語授課過程中順利開展課程思政的基礎。

最后，學生也可能因自身英語能力欠缺，在課堂上較難全部理解教師所教內容，習慣性地在課后用中文教材學習相應內容。為此，教師需要鼓勵學生堅持做好預習復習，堅持使用英語教材學習，逐步提高英語學習能力。

三、結語

在“機械原理（英）”課程教學中開展思想政治教育，增強了課堂為黨育人、為國育才的陣地效應，使師生均形成了強烈的思政意識。結合上海應用技術大學的實踐來看，課程思政建設不僅豐富了課程內容，而且在訓練學生科學思維的同時塑造了學生正確的價值觀。專業教師應增強思政意識，留心身邊的思政素材，結合當前國內外形勢，不斷挖掘相關的思政教育元素并將其融入專業課教學，引導學生以專業為基礎，培養正確的世界觀、人生觀、價值觀和艱苦奮斗的精神。從長遠來看，這必定有助于提高師生雙方的思想政治素養。

疫情期間，上海應用技術大學的“機械原理（英）”在線教學充分融入思政元素，要求學生課前預習和課后完成在線學習任務，通過課堂互動提問、課后思考討論以及作業等，建立有效的自主學習激勵機制。對于學生來說，線上線下課程協同機制可以突破時間和空間的限制，隨時與老師保持交流、加強和同學的討論協作。從反饋來看，學生較為喜歡通過課堂視頻點播的形式來鞏固所學。同時，線上平臺提供的機械機構分解視頻和科研論文讓學生體驗到了豐富多樣的學習途徑， 這些都是傳統課堂無法比擬的。新制作的課件講授國內外機械結構領域的前沿技術，介紹我國近20年來在制造領域的卓越成就，激發了學生的愛國報國意識，促使學生從被動學習向主動學習轉變。但是，網絡溝通仍不如面對面的直接溝通有效，有些學生的表達和反饋不足以反映其真實情況，這是由于缺乏現場監督，造成學生松懈，無法在上課時保持注意力集中，課后學習任務的完成情況也較差。從發展態勢來看，以理論教學為基礎、配合啟發式小組討論的線上線下混合的教學方式值得大力推廣。豐富多樣的學習途徑能有效培養學生的工程實踐能力和創新設計能力。但在寓教于樂的同時，還需要采用一定的激勵機制，以促使學生積極主動地完成課前、課后任務。以綜合運用多媒體教學和網絡信息技術為基礎，以拓展教學形式、豐富教學資源為途徑，融入思政元素，加深學生對所授機械知識的理解，基本能實現立德樹人目標，在精心組織實施的“機械原理（英）”課程實踐中，收到良好的思政和專業知識雙重教學效果。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 岳隆明. 對“機械原理”課程體系的一些看法[J]. 成都大學學報（自然科學版），1991（3）： 136-138.

[2] 朱理. 機械原理[M]. 2版.北京：高等教育出版社，2010.

[3] 鄭微然. 中外合作辦學給本土高校帶來的沖擊與機遇：以南京工業大學合作項目為例[J]. 智庫時代，2018（36）：108.

[4] 中華人民共和國教育部. 教育部關于印發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知[EB/OL].（2020-06-05）[2021-09-02]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html？eqid=97bb09e300111a29

000000056426eb6f.

[5] 高德毅，宗愛東. 從思政課程到課程思政：從戰略高度構建高校思想政治教育課程體系[J]. 中國高等教育，2017（1）：43-46.

[6] MYSZKA D H. Machines and mechanisms[M]. Upper Saddle River：Pearson，2002.

[7] 張竹青，王國虎，張翠杰，等. 防控疫情環境下開展線上教學的幾點做法[J]. 河北農業大學學報（社會科學版），2020，22（3）：117-120.

［責任編輯：周侯辰］