课程思政优秀案例（三十九）|《机械设计》：滚动轴承的类型和选择

2022-05-12 北京交通大学

阅读量: 326

编者按

为深入贯彻落实教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》等文件精神，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，加强课程思政经验共享，提升课程思政教学质量，北京交通大学本科生院推出课程思政系列优秀案例。

2022年1月，本科生院已对教育部首批国家级课程思政示范课程、北京市课程思政示范课程进行推送宣传。近期，课程思政案例版块将陆续为大家展示北京交通大学校级课程思政示范课程的风采。本期推出的是：2021年学校课程思政示范课程《机械设计》（课程负责人：兰惠清，教学团队成员：常秋英、谢君、王青温、张乐乐、李锐明）课程思政建设案例。

滚动轴承的类型和选择

完成人：兰惠清、常秋英、谢君、王青温、张乐乐、李锐明

审核人：史红梅

一

课程和案例的基本情况

课程名称：机械设计

授课对象：机械类专业大三本科生

课程性质：专业核心必修课

课程简介：2021年学校课程思政示范课程，课程负责人：兰惠清，教学团队成员：常秋英、谢君、王青温、张乐乐、李锐明

机械设计是以通用零件设计为主的设计性课程，在培养学生机械设计的能力、分析问题与解决问题的能力、创新意识等方面占有重要地位。教学内容涵盖机械设计常用的强度和摩擦学基本理论、以及通用机械零部件（齿轮、轴承、螺栓、轴等）的强度计算和结构设计方法。

课程遵循我校人才培养定位和机械类专业培养目标，以立德树人为根本，将对学生的价值塑造、知识传授和能力培养有机融合，充分利用MOOC平台丰富的教学资源，采用线上线下、翻转课堂等多种形式的混合教学模式，以赛促课、科教融合，充分调动学生自主学习的积极性，提升学生机械设计的综合能力和创新意识，培养学生运用科学知识解决复杂机械工程问题的能力。

历经多年建设，2007年获评北京市精品课程，2013年获评北京交通大学优质课程，2020年获评北京交通大学线下一流课程，2021年获评北京交通大学课程思政示范课程，同年课程团队获评课程思政教学团队。

案例简介：案例教学内容是“滚动轴承的类型和选择”，是滚动轴承的第一讲，为下一讲滚动轴承的寿命计算和设计打下基础。滚动轴承属于第四篇轴系零部件，处于课程教学的中后期阶段。主要阐述滚动轴承的组成、特点、分类、代号、应用和类型选择原则，以及滚动轴承主要元件上的载荷和应力分布。

本讲的学习目标：

知识传授：

了解滚动轴承的组成和特点；

准确识别常见的滚动轴承代号；

掌握滚动轴承的类型选择原则；

理解滚动轴承主要元件上的载荷和应力分布规律。

能力培养：

通过查阅机械设计手册和轴承生产商网站资源等内容，根据工况和设计要求正确选择滚动轴承类型，增强学生的自主学习能力；

通过启发式、案例式、线上线下混合式教学方法，以赛促课，锻炼学生的高阶思维能力。

价值塑造：

学习轴承发展史，提升学生认识事物发展的科学规律；

综合对比国内外的高端轴承，结合当前俄乌国际局势和美国、欧洲等对俄罗斯的全方位制裁告诫学生应有危机意识和使命担当，同时介绍高铁轴承国产化的研发过程，激发学生的爱国热情，厚植家国情怀；高端轴承研制水平的提高是一个系统工程，必须从结构设计、材料制备、仿真分析、加工制造和精密装配等方面进行系统的全局考虑，培养学生的全局意识和精益求精的工匠精神。

“十四五”规划明确指出我国有必要加速基础零部件的发展，加速国产产品代替进口产品的步伐，而滚动轴承正是我国航空航天、武器装备、重型机械等的关键零部件，激发学生的专业兴趣，鼓励学生应紧跟时代脉搏，用于担当，努力奋斗。

二

案例蕴含的思政元素分析

轴承是机械设备中不可或缺的核心零部件，被视为工业装备的“关节”。针对滚动轴承的类型和选择工程实践性强的特点，将课程内容与我校交通运输专业特色紧密结合，将蕴含的“科学精神、进取精神、全局意识、工匠精神、责任担当和家国情怀”等思政元素与课程内容及教学活动相融合，将对学生的价值塑造、知识传授和能力培养有机融合。

1. 学历史、体会科学精神。

中国是最早发明轴承的国家，早在四千多年前的夏商时期开始使用滑动轴承。经历了周朝、战国、元朝、清朝、民国、以及新中国成立后的发展历程，应鉴古思今，不断开拓创新。通过展示轴承研发的科学规律，增强学生的民族自豪感以及探索未知、追求真理的责任感和使命感。

2.看差距、激发进取精神。

中国高铁是中国制造的一张名片，但是高铁轴承一直依赖进口。2020年10月洛轴才研发了高铁轴承，实现了国产化，每节车厢可节约3.2万元。我国轴承产量虽然排世界第三，但是很多高端轴承还需要进口，如何解决卡脖子技术难题，需要从材料科学、热处理技术、摩擦学、精密加工和数控技术等方面攻克，让学生看到差距，激发进取精神，总结经验教训，同时抓住机遇，迎接挑战，为中国轴承工业的辉煌而奋斗。

3. 讲案例、培养全局观与工匠精神。

滚动轴承技术含量很高，包括摩擦学技术、材料技术、机电一体化技术和解析技术四大核心技术。通过工程案例，引导学生理解滚动轴承选择的工程意义，逐步建立分析问题的工程观和全局观；通过提问和大赛任务分析，培养学生在轴承设计中严谨认真、精益求精的工匠精神。

三

案例教学整体设计

（一）教学设计

案例教学紧密结合机械工程和车辆工程专业背景，根据课程内容特点，从轴承发展史、高端轴承研发、大学生工程大赛等方面挖掘思政元素，结合线上线下混合式多种教学方法，将专业知识应用于实践分析中，建立了“学、知、行”课程思政总体教学设计模式，如图1所示，最终达到“培养学生科技报国的家国情怀和工匠精神，激发学生诚朴创新的使命担当和进取精神”的课程思政建设目标。

图1 “学、知、行”思政总体教学设计图

（二）教学实践

本讲内容首先通过线上自学，让学生了解基本概念，其次通过线下课堂综合运用启发式和案例式等教学方法，让学生掌握具体知识，通过线上线下递进型混合教学的模式有效打通学生的知识脉络（图2）；其次线下设有提问环节，通过围绕高端轴承的研发、重力势能小车设计等，以学生为中心展开讨论，引导学生分析问题、解决问题的高阶思维能力。

图2 “递进型”混合教学模式

给学生讲述中国轴承史，注重培养学生科学素养；以中国高铁轴承国产化为案例，提升学生的爱国主义情操；结合轴承元件受载和游隙的关系，培养学生的精益求精工匠精神；讲述高端轴承研发的瓶颈，激发学生的创新思维和创新思想。通过专业知识与思政元素深度融合，实现价值性与知识性的统一，如表1所示。

表1 教学内容、过程及设计

（三）教学反思

本讲内容介绍了滚动轴承的类型和选择，通过深入挖掘课程思政元素，将课程思政教育融入到课堂教学和设计中，提升学生的科学精神，培养全局观和工匠精神，激发学生的进取精神，厚植学生的家国情怀。

由于本教学案例涉及滚动轴承的概述、分类和代号、选择、受载等内容，课程教学方法仍需优化，思政元素提炼与融入方面仍可进一步完善，选择学生更感兴趣的案例，引导学生积极参与讨论与互动，达到润物细无声的思政育人效果。线上线下有机结合方面也需进一步探索，采取更有效的混合方法来调动学生的主动学习积极性，进一步提高线上线下协同教学的效果。

往

期

阅

读

1.课程思政优秀案例（一）|《信号与系统》：连续时间信号的时域抽样

2.课程思政优秀案例（二）|课程思政融入《城市轨道交通系统运营管理》行车调度指挥教学的研究与实践

3.课程思政优秀案例（三）|《电磁场与电磁波》：法拉第电磁感应定律

4.课程思政优秀案例（四）|《会计学原理》：分析京沪高铁报表激发爱路报国情怀

5.课程思政优秀案例（五）|《土力学》：一盘散沙的启示

6.课程思政优秀案例（六）|《机械原理》：机构自由度的计算

7.课程思政优秀案例（七）|《大学物理》：静电场中的导体

8.课程思政优秀案例（八）|《无线通信基础》：回顾无线通信发展史，立志科技报国，在伟大梦想中成就事业