1. 引言
随着我国“新工科”建设的深入推进，工程人才培养正面临从单一技术导向向“技术–伦理”复合能力转型的迫切需求。这一转型旨在响应《新工科建设指南》中关于“建立工程实践与伦理决策融合培养体系”的明确指引。与此同时，在数字化转型浪潮下，工程质量管理步入智能治理新阶段，区块链等技术与诚信管理的深度融合，为重塑重大工程的质量管控体系提供了全新路径。为贯彻《关于加强新时代诚信文化建设的意见》《高等学校课程思政建设指导纲要》等政策，并落实《关于加快推动区块链技术应用和产业发展的指导意见》精神，将诚信教育深度融入国民教育体系已成为一项核心任务[1] [2]。在此背景下，作为新工科建设核心领域的机械专业，亟需启动一场以区块链为技术底座、以诚信价值内化为核心的教学改革[3]。
在新工科建设强调复合能力培养的背景下，《机械制造基础1》作为机械类专业的核心基础课，其重要性正被赋予新的时代内涵。它远非一门传统的认知课程，而是培养学生建立“材料–工艺–组织–性能”一体化知识体系，承担着培养学生材料选型能力、工艺设计思维的关键使命。课程的核心理念直接关系到装备服役的可靠性、安全性与寿命，是智能制造背景下，实现产品全生命周期质量管控与成本优化的知识基石[4] [5]。尤其在应对重大工程中因材料数据失真、工艺规范失守所引发的诚信与质量风险时，深化本课程教学，对于筑牢学生“材料数据即工程生命线”的伦理意识、培育其坚守工艺规范的职业操守，具有不可替代的战略价值。因此，对本课程进行改革，是培养能够驾驭未来复杂工程系统的卓越工程师的必然要求。
本文通过将课程内容进行系统地梳理总结，密切关联机械类相关课程，创新性地将区块链技术与诚信教育解码相结合。通过构建“历史制度智慧→现代技术防贪→未来伦理决策”的教学闭环，旨在破解知识断层、能力缺失、技术滞后的三大核心问题，为重大工程领域培养“懂材料、精技术、守底线”的新工科复合型人才，并提升学生的理论知识的自信力。
2. 《机械制造基础1》课程内容分析
结合对《机械制造基础1》课程的相关教学实践与经验，此门课存在以下问题：1) 在教学方法上，固守“成分–组织–性能”的静态灌输，致使学生对核心概念的理解停留在机械记忆层面；2) 在能力培养上，由于缺乏贴近真实的工程场景训练，学生系统思维培养不足；3) 在内容供给上，对新型材料体系及智能化热处理等前沿技术响应滞后。结合诚信教育的探索，此门课多侧重于对材料参数计算与工艺优化设计方面的讲解，严重忽视材料数据全生命周期的诚信风险防控(如供应商资质造假、检测报告篡改等供应链“灰犀牛”事件)，更缺乏对工程史中诚信教育的系统解码(如钱学森团队在“两弹一星”工程中建立的材料采购双盲审核制度)。基于对以上问题的反思，重点在于：1) 一是重构课程体系，打破“技术孤岛”。构建“技术基底”与“伦理防线”双螺旋并行的知识结构，使学生深刻理解材料数据的真实性是工程安全的生命线；2) 创新实践教学模式，破解“思维壁垒”。建立工程伦理牵引的探究式学习，设计兴趣导向的沉浸式学习，切实感受并防控数据篡改等风险。具体汇总在图1中。
Figure 1. Issues and reflections on the course
图1. 课程存在问题及反思
3. 课程学情分析
结合《机械制造基础1》课程的具体学情，本课程授课对象为机械类所有专业的大二学生，学生已学习完成的专业类课程有《机械原理》《机械设计》《机械制图》等，具备一定的专业领域知识，但是学生针对机械应用基础材料的理论知识较少、较难掌握理论知识与实践场景的适用性、对工程材料与诚信教育的关联性理解不足。工程场景真实性与教学适用性平衡、工程实践与诚信教育的割裂问题是本课程要解决的关键问题。此外也需要兼顾教学实践的平衡性，综合考量教师授课与学生课后时间的投入量。针对以上问题，本项目将以实际案例为基础，将区块链与诚信教育分散到各个模块，重点知识点与技术伦理道德相融合，并拓宽新型材料相关的技术与思路；按照基础层–伦理层–实践层的逻辑，结合实际案例进行验证，并基于历史典故与案例实践，将诚信教育切实融入到教育中；以基础认知期–技能提升期–综合应用期–创新拓展期为主线，实现对诚信育人理念的提升。课程改革相关内容汇总在图2中。
4. 教学设计探索思路
本研究针对《机械制造基础1》课程，在教学中发现技术讲授与伦理思考的联系不够紧密，工程实践场景不够突出，同时诚信教育也有待进一步融入课堂的问题，对《机械制造基础1》课程进行系统性教学设计，旨在培养兼具精湛技艺与清廉操守的新工科人才。总体教学思路为“历史解码–技术验证–场景实战”三位一体模式，以重大工程案例为“锚点”，以模块化项目为“链条”，通过贯穿课程始终的弹性任务和智能反馈，实现知识建构、能力训练与价值塑造的深度融合。具体为：历史伦理解码——从工程史中挖掘“诚信”，变说教为浸润；区块链技术验证——将区块链作为信任工具，使诚信防控可操作、
Figure 2. Components of the course reform
图2. 课程改革内容
可验证；工程场景实战——在虚拟仿真中还原复杂决策环境，化知识为能力。本课程以实际工程中应用的材料为基础，以高铁轴承钢的选材与热处理为例，结合数据防伪知识，通过对材料失效分析、工艺参数存证、供应链诚信防控三部分内容作为将诚信教育融入《机械制造基础1》探索的综合案例。具体改革思路汇总于图3中。
Figure 3. Thoughts of the course reform
图3. 课程改革思路
针对课程体系重构，首先以材料失效分析为例，通过一个综合性工程案例，引导学生建立“技术合规是基础，数据真实是生命”的现代工程质量观，超越传统对材料成分–组织–性能构效关系的单向讲授。以轴承钢(以GCr15为例)的标准成分范围(C、Cr、Mn、Si等)为研究基体，结合其微观组织与性能关系的知识回顾，进行案例驱动教学。在某型高铁轴承在远未达到设计寿命时出现剥落失效的工程事故背景下，从失效形貌(起源于表面的点蚀坑)反向追溯，引导学生运用书本知识，得出脆性氧化物夹杂作为应力集中源，在交变载荷下萌生微裂纹的结论。并向学生展示该批次轴承钢的化学成分光谱分析报告与金相检验报告：分析报告显示，化学成分完全符合GCr15标准，但金相图片清晰显示存在超标的、粗大的球形氧化物夹杂；提出问题“为什么一份‘合格’的化学成分报告，背后却隐藏着导致失效的‘不合格’组织？”。引导学生质疑供应商可能使用了纯净度不足的原材料，或冶炼工艺控制不当，但为了通过验收，提供了真实但具有误导性的数据——即只提供合规的化学成分报告，而刻意隐瞒或篡改了更能反映材料真实质量的金相检验报告；介绍“供应商资质造假”的典型手段，如借用他人资质、伪造体系认证证书，或与检测人员合谋出具虚假报告的反面案例；对比讲解“钱学森双盲审核制度”，重点阐明此制度的背景及核心逻辑。在“两弹一星”工程中，对于关键元器件的采购，钱学森先生创立了此制度：将来自不同厂家的同类产品，隐去生产单位信息后，交由第三方检测单位进行盲测评比。以此向学生阐明，这一制度设计从源头上切断了“人情”与“利益”对技术判断的干扰，是确保数据真实性与采购公正性的经典管理智慧，兼顾了“公平性”与“效率性”，其核心思想至今仍极具价值；最终组织学生围绕“如何设计一个现代的‘双盲审核’流程来采购高铁轴承钢”进行小组讨论，鼓励他们将历史智慧与区块链、物联网等现代技术结合，提出创新方案，并鼓励学生进行创新性表达。通过以上教学设计，本模块成功将书本上静态的“成分–组织–性能”知识，转化为一个动态的、充满思辨的工程决策训练。学生不仅加深了对材料科学原理的理解，更在入门阶段就树立起“数据真实性关乎工程安全”的终身职业信念。
其次，以工艺参数存证为路径，深化学生对热处理核心工艺“尺度–温度–时间”三大要素的理解，通过将抽象的工艺参数转化为不可篡改的“数据资产”，培养学生在大数据时代下的工艺质量控制与数据诚信意识。通过对GCr15轴承钢淬火工艺与回火工艺的知识回顾，引出工艺窗口概念。向学生强调，最优的热处理效果存在于一个精确的“工艺窗口”内，任何关键参数(如淬火温度)的偏差，都意味着微观组织的失控与服役性能的衰退；采用情景模拟的形式：假设学生团队是一家热处理数字化服务公司的工程师，需为高铁轴承套圈的热处理生产线设计一套防篡改的工艺监控方案。提出“在传统管理中，炉温记录可能由操作工手动记录，或存储在可被本地修改的数据库中。是否存在为了‘提高效率’而故意调高炉温，或为了掩盖操作失误而篡改、后补记录的风险”的关键问题，并引导学生推导，一旦淬火温度被系统性抬高10℃，将直接导致轴承钢中残余奥氏体含量超标，不仅会降低服役时的硬度与耐磨性，更会在未来使用中导致整个轴承精密配合失效，引发重大安全事故的重要后果；最后结合区块链智能合约逻辑设计，要求学生将书本上的工艺规范，尽可能转化为可执行的、可信的代码逻辑。通过以上授课逻辑，学生不仅深刻理解了热处理工艺参数与最终性能之间严谨的、决定性的科学关系，更掌握了利用现代信息技术将这种关系“固化”为可信流程的工具与方法。这使他们从懂得工艺规范的“技术员”，向能保障规范被忠实执行的“工程师”迈进了一步。
最后，对供应链诚信防控进行演练。对GCr15轴承钢的标准成分与理想显微组织、淬火–回火工艺规范(温度、时间窗口)与最终组织(马氏体、残余奥氏体量)及性能(硬度、耐磨性、尺寸稳定性)的决定性关系、硬度、冲击韧性疲劳寿命等性能指标的测试方法与合格标准等知识进行回顾；通过虚拟仿真场景模拟“灰犀牛”事件，基于高铁轴承项目采购，并系统随机注入突发风险事件(供应商资质造假、原料以次充好、工艺数据篡改、检测报告造假等)；指导学生在虚拟平台中结合课程所学知识，完成关于对应突发风险事件的解决与决策措施，最终产出供应链质量追溯与诚信风险防控报告。通过一个高度集成和充满不确定性的虚拟仿真任务，迫使学生将分散的知识点(成分–组织–工艺–性能–检测)串联成一个完整的系统性认知。它深刻地揭示了一个现代工程真理：卓越的工程质量，不仅源于精深的科学技术，更依赖于一个保障数据真实、过程可信的诚信防控体系。
针对实践教学创新方面，构建四个阶段的递进体系。1) 基础认知层：“铁碳相图 + 《天工开物》”融合教学。在讲解铁碳相图时，不仅分析其科学价值，更引申明代《天工开物》中关于“斤两不苟”、对产品质量极致追求的记载，解码中华民族一脉相承的“工匠精神”与责任伦理；2) 技术强化层：实施“双触发预习机制”。在讲授“淬火”章节前72小时，通过教学平台向学生推送包含“港珠澳大桥钢箱梁焊接质量控制”背景知识的预习包，并同步发布“炉温数据防伪合约设计”大作业选题指南，驱动学生带着任务进入课堂；3) 综合应用层：开展“淬火工艺虚拟竞赛”。各小组在仿真系统中优化工艺以求最佳性能，但系统会记录并公开所有操作日志，对试图通过“作弊”(如虚构数据)获胜的小组进行一票否决，让学生在竞争中深刻理解“诚信是最好的竞赛策略”；4) 创新突破层：鼓励学生围绕“基于区块链的材料热处理全流程质量存证系统”，将课程所学转化为具体的科研成果。
通过以上教学方案，结合与本教学设计相关的知识点，形成了教、学、用相辅相成的教学效果增益。将学生对本部分知识的掌握情况进行了汇总统计(图4)，从图4中可以看出，大部分学生针对本课程与诚信教育知识点的掌握较好。
Figure 4. Overview of knowledge mastery for this section
图4. 本部分知识掌握情况统计结果
5. 研究局限与展望
尽管在本教学方案下，学生对课程的掌握情况较好，但仍然存在以下问题与挑战：首先，此教学模式需要教师兼具材料学、工程素养、区块链等混合学科背景，而目前授课教师多为单一的工科背景，较难将此方案的教学成效最大化发挥；其次，结合仿真等技术，虽然提升了学生的实践水平，但是学生课后投入时间过长，加剧了课业压力。未来研究可进一步追踪本教学模式对学生长期职业行为的影响，并通过将实践任务设计成弹性、可选择的模块，与其他专业教师合作授课等改进方式，增强推广适用性。
6. 结论
本研究通过将诚信教育与区块链技术深度融入《机械制造基础1》课程教学，成功构建并实践了一套以工程案例为驱动、以价值塑造为目标的创新教学体系。该体系不仅有效破解了传统教学中技术教育与伦理培养相脱节的困境，更通过模块化、递进式的教学设计，使学生在掌握材料科学核心知识的同时，内化了“数据真实是工程生命线”的职业操守。教学反馈证实，本改革显著增强了学生的系统思维、风险防控能力与诚信自律意识，为在专业基础课中落实“课程思政”与新时代诚信文化建设要求，提供了具有推广价值的实践范例。
基金项目
本文系浙江理工大学教改项目(项目编号：jgybljzx202501)的阶段性研究成果。