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课程思政优秀案例——《机械原理》：机构自由度的计

算

一、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

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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。

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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二、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）。

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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。

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（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