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课程思政优秀案例(六)|《机械原理》:机构自由度的计算
为深入贯彻落实教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》,进一步改进教学方法,推动案例教学在学校课程思政教学中的应用,提升课程思政教学质量,北京交通大学本科生院将推出课程思政建设优秀案例,营造课程思政建设的良好氛围。
本期推出的是:推荐北京市课程思政示范课程《机械原理》(教学团队:张英、房海蓉、郭盛、方跃法、姚燕安、曲海波)(北京市已公示)课程思政建设案例。
?机构自由度的计算?
完成人:张英
审核人:史红梅
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课程和案例的基本情况
课程名称:机械原理
授课对象:机械类专业大二本科生
课程性质:专业核心必修课
课程简介:
机械原理是机械类专业必修课,以机构设计和分析为主线,培养学生具有一定的机械系统运动方案创新设计能力,教学内容涵盖机构组成理论、运动学、动力学及各种常用机构的设计方法等机构和机器的共性问题,具有较强的综合性和工程实践性,在学生整个学习过程中起着承上启下和培养学生创新思维、综合设计能力及工程实践能力的重要作用。
结合我校人才培养定位及机械类专业特色,机械原理课程不断强化以学生为中心的顶层设计和教学实施,针对课程重点难点,精心设计课堂学习、研究性学习、实验学习和综合性课程实践等教学环节,通过科教融合、资源建设、教学模式改革、课赛结合等,从不同维度提升课程的高阶性、创新性和挑战度,培养学生的创新意识、辩证思维、现代工具应用能力、综合设计能力和解决复杂工程问题能力,并通过学生形成性考核评价和课程质量评价促进课程持续改进。与此同时,深入挖掘课程育人功能,提出“四融合一示范”课程思政建设思路,将教书育人贯穿于课程教学及实践活动全过程,强化学生在智能制造强国战略中的责任意识和使命担当,实现价值塑造、知识传授和能力培养同向同行。
历经多年,机械原理课程建设取得成效,2003年获评北京市精品课程,2015年通过评北京交通大学优质课程验收,2020年获评国家级线下一流本科课程,同年获评北京交通大学教书育人“最美课堂”和课程思政示范课,课程团队于2018年获评北京交通大学“三育人”先进集体,2020年获评北京交通大学课程思政优秀教学团队。
案例简介:
机构结构分析是机构运动分析、力分析和机构设计的基础,是机械系统方案设计和机构创新设计的重要环节。本案例的教学内容为“机构自由度的计算”,是机构结构分析一章的重点,具体包括“机构具有确定运动的条件、机构自由度的计算和计算平面机构自由度时应注意的事项”,机构自由度计算结果正确与否,直接影响机构运动的可能性和确定性判断,进而影响机构设计方案可行性的评价。
本讲的学习目标:
知识传授:①理解平面机构自由度计算公式及其内涵;②准确识别并正确处理机构中的复合铰链、局部自由度和虚约束;③正确运用自由度计算公式计算机构的自由度,并判断其是否具有确定的运动。
能力培养:应用所学分析机构设计方案的可行性,并从工程角度对方案优劣进行评价。
价值塑造:①学自由度计算公式探索历史,增长知识见识,体会科学精神,认识事物发展一般规律;②从自由度计算应注意事项中学习辩证思维方法,树立正确的人生观和价值观;③逐步建立分析解决工程问题的全局观、讲求实效的工程观,培养严谨认真、精益求精的工匠精神。
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案例蕴含的思政元素分析
(一)机械原理课程思政建设总体思路
机械原理是机械类专业的核心课,兼具理论系统性和逻辑性及工程实践性,基于课程特点,深挖课程蕴含的思政元素,确定课程育人目标,提出具有机械(ME)特色的“四融合一示范”(4Merge1Example)课程思政建设思路,通过教学内容、环节、方法及模式的合理设计,将课程教学与学生理想信念、爱国情怀、知识见识、奋斗精神及综合素质、职业素养及行为习惯培养相融合,以及教师以身作则、行为示范,实现价值塑造、知识传授和能力培养同向同行,做人做事齐头并进(图1)。
图1机械原理课程思政育人目标及建设思路与举措
(二)“机构自由度的计算”案例中蕴含的思政元素分析
本案例依托“机构结构分析”一章的重点内容“机构自由度的计算”,将其中蕴含的“科学精神、辩证思维方法、工程观、全局观、工匠精神和责任意识”等思政元素与课程内容及教学活动相融合,发挥课堂教学在育人中的主渠道、主战场作用。
1.科学精神、使命担当。
(1)在智能制造强国战略中,制造装备的创新离不开机械创新,机构创新是机械创新的重要组成,方案可行性评价是机构创新的关键步骤,机构自由度计算是方案可行性评价的基础。通过科教融合案例,介绍课程学习与国家装备制造业创新发展的关系,可使学生明确学习目标,激发其学习积极性和在智造强国战略中的责任意识。
(2)自由度计算公式150年的发展,饱含着中外学者锲而不舍、追求真理的科学精神及对自由度问题认识不断积累、渐进和飞跃的历程,揭示了事物发展
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