包装机械课程教学改革与实践

 
摘  要：包装机械是包装工程专业的一门核心课程，具有知识面广、实践性强和综合性强等特点。针对包装机械设计课程的现状和存在的问题，结合高等教育改革趋势，在教学内容、实践环节、教学方法和教学理念等对课程教学改革进行了探索，对提高课程教学质量，促进知识吸收与内化有一定的推动作用。
关键词：包装机械；包装工程；教学改革

1  引言

包装机械广泛应用于制药、化工、食品、国防、轻工等领域工业生产中，对于提高生产效率和产品质量，降低劳动强度和生产成本有着重要意义。为适应市场对人才的需求，很多高校将其作为包装工程专业的专业选修课程，有些高校甚至把该课程列为必修课程。该课程以包装机械总体与典型部件为研究对象，主要讲授包装机械理论与设计方法、包装机械组成、构造、工作原理等。
本课程的学习目的是使学生掌握包装机械知识，初步具备综合应用前期所学习的有关基础理论知识进行包装机械设计的能力、选择包装机械的能力、独立分析和解决问题的能力，把学生培养成与大数据、物联网、人工智能、网络安全、大健康等相关的新经济迅速发展所需要的工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”人才。
通过近几年对包装机械课程的教学情况来看，要达成培养这种学业精深、学科交叉融合、解决问题和着眼于互联网革命、新技术发展、制造业升级等时代特征的最核心的能力——学习而且是快速学习新事物的能力强的人才，就必须在更新教育理念、改革课程教学模式和方法、提高该课程的教学质量等方面，做出更多的研究和探讨^[1]。

2  包装机械课程教学现状及存在的问题

在包装机械课程教学过程中，主要存在以下问题和矛盾：
（1）课程教学重难点多与课时相对不足的矛盾较为突出。包装机械作为包装行业使用的设备，具有种类繁多、执行元件多、运动速度快、结构复杂和自动化程度高的特点，涉及机、电、液、光、气等多方面的知识。与之对应，包装机械课程需要理论力学、材料力学、流体力学、机械原理、机械设计、电子电工、测试控制技术等多门学科知识作为基础，是一门高实践性、高综合性、多学科交叉的学科。本课程选用的是孙智慧主编的国家级规划教材《包装机械》^[2]，包括绪论、包装材料及容器供送机构设计、包装物料供送计量装置设计、袋装机械、裹包机械、灌装机械、容器风口机构设计、包装机械总体设计、包装机械传动系统设计、包装机支撑件设计、操纵与润滑设计、包装生产线等章节内容。这本教材与《包装机械概论》等其他教材相比，有更多的设计计算内容，学习难度较大。随着本科教育的不断改革和培养计划的调整，课程学时不断压缩，在设定的学时内，对应该了解与掌握的包装机械的结构、工作原理和设计计算方法等，学生难以达成学习目标，教师在教学过程中也容易陷入“满堂灌”的模式。
（2）实验教学设备与资源同教学目标严重不配套。本课程实践性强，学好本课程需要多了解各种机械的结构，见多识广。包装机械种类繁多，包括袋装、裹包、封口、灌装、捆扎、贴标、码垛、消毒杀菌及多种专机构成的自动生产线等，而实验室建设经费和场地不足，实验教学设备有限，不能满足学习的需要。同时按计划在企业里进行的生产实习和毕业实习，受各种条件制约，往往只能见识一下个别种类包装机械的工作过程，了解不到机器内部的具体结构，导致学生不能将课内讲授的理论知识与实际结合起来，设计与思考能力不足。
（3）学生基础薄弱。学生在前期的基础课程学习中总会存在相对薄弱的课程，甚至有些知识根本没有学过，对知识综合应用能力要求较高的本课程而言，都会造成学习过程中的困难。经常会出现的问题有：有的学生机械制图学习困难，识图能力不强，不能正确领会教材和课堂上讲授的包装机械结构；有的学生机械设计课程设计仅仅停留在按照指导书的过程依葫芦画瓢，未能真正领会减速器图纸标注、技术要求、表达方法等的要旨，不能正确表达包装机械零部件，工程图错误百出；有的学生对基本电路、传感器等原理不甚了解，不能正确理解包装机械中的纠偏、补偿方法等。
（4）教学方法单一。课程培养要求不能顺应新经济的发展要求。在教学方式上习惯于工科教学理科化，着重讲述原理。虽然借助多媒体手段，可以很好地展示动画和书本上的结构简图，演示机构运动原理，但动画和结构简图仅仅是原理示意，离实际结构还相去甚远，学生学习后依然停留在简图阶段，而对设计的要点和注意事项缺乏概念，在关于教学方法的四个要素“教”“学”“教学内容载体”和“工具”上没有统一起来^[3]，影响教学效果。

3  包装机械设计课程教学改进措施探讨

（1）优化教学内容。尽管教材上每一章节所介绍的内容都各不相同、各具特色，不同机构的工作方式和结构也各异，但要想在有限的学时内达到好的教学效果，就必须对教学内容进行取舍，否则在讲授的过程中只能泛泛而谈赶进度，不能深入剖析，这种方式对学生掌握知识是无益的。取舍可依据重点突破，以点带面的原则，将教材中各种包装机械根据应用的典型性分出层次，同时调整教材内容讲授顺序，选取典型的包装机械重点讲解。比如将包装物料及包装容器供送机构设计和物料供送计量装置这两章内容分拆到袋装机械、裹包机械、容器封口机械中去，有利于各种机械讲解的整体性；包装机械总体方案设计提前到绪论之后，使学生对机械设计的过程及环节有明确的了解，有利于学生设计过程的把握；重点讲解袋装机械、灌装机械、容器封口机构设计和包装生产线这四章；计算内容重点讲解供送螺杆、成型器的设计计算，略去灌装的水力学计算和封盘工艺配置角的计算；略讲包装机械传动系统设计、支撑件设计和操纵与润滑系统设计；作业内容以设计为主，选取书本上相对容易的结构简图，根据结构简图完成详细工程图，避免照抄书本的问答作业等。
（2）加强实践环节，引入项目式教学法，提升学生的学习能力、设计能力和创新能力。实践环节必须适应人才市场对能力的需求，做出实时改革。通过借鉴其他实行理实一体化教学课程的成功经验，在本课程学习和课程设计的过程中，引入项目式教学法，按本课程的重点内容设置袋装、灌装、封口和自动线四个项目，积极引导学生进入包装机械实验室。依托实验室现有设备，针对三维建模、灌装工艺及力学设计计算、工程图绘制、测试与控制进行训练。在项目实行过程中，现场观摩、测绘、设计、建模、导出完善工程图纸，了解产品设计意图和零部件的功用，在此基础上完成较高质量的课程设计和课外作业，提升机械产品的开发设计能力。另外通过科研合作方式，针对专业课程特点选择一些技术产品设备先进的公司建立实践基地，不断加强实践环节的建设，为学生的生产实习、毕业实习和假期实践提供良好的条件，使学生了解行业前沿技术和发展趋势，开阔学生视野，立足于新经济的“新”和创新的“新”，最终达到理论联系实际的目的。
（3）改革教学方法。包装机械结构复杂，需要充分利用多媒体技术，展示机构外观图、剖视图及设备系统布置图等，使教学更形象化。还可以利用虚拟现实技术，将课件中只能观看不能动手的图片和动画，建立三维模型，让学生自己操作，获得生动直观的感性认识，全方位了解设备的内部结构和装配关系。针对许多学生到毕业时工程图绘制能力严重不足的情况，对班级学生分组，每组共同完成一个作业，以学生作业为案例^[4]，采用交互式、讨论式等多种教法着重解决工程图中的尺寸与公差哪些该标哪些不该标，技术要求究竟写些什么内容怎样写，装配图部件图零件图的拆分等问题，培养学生综合能力。
（4）更新教学理念。随着经济社会的发展，“新工科”理念越来越受到重视。与传统工科教育相比，“新工科”强调培养科学、人文、工程三种素养兼具的人才。除了开设国学等课程外，还需要工科老师提升自己的人文素养，在工科专业课程教学中融入更多的人文知识来培养学生人文素养，这也是广大工科教育教学工作者面临的共同难点问题。

4  结束语

本文根据多年的教学情况分析总结了教学过程中存在的问题，提出了针对本课程教学内容、实践环节、教学方法和教学理念上的一系列改革措施，对提高教学质量水平，促进学生理论知识的吸收和内化，加强学生能力培养有一定的推动作用。

参考文献

[1]    宋晓东．包装工程专业中包装机械课程教学改革探讨[J]．中国教育技术装备，2015(12)：147-148．
[2]     孙智慧．包装机械[Ｍ]．北京：中国轻工业出版社，2010．
[3]     邓辉，石磊，刘德胜．机械原理课程教学改革探索[J]．当代教育理论与实践，2017(3)：42-44．
[4]     黄广霞，布占伟．案例分析法在机械故障诊断技术课程中的应用[J]．科教导刊，2013 (31)：176-177．