基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的《機(jī)械原理》課程教學(xué)改革的實(shí)踐

摘要：為了滿(mǎn)足我國(guó)當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需求，高等教育需要培養(yǎng)具有綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的實(shí)用型高級(jí)工程技術(shù)人才。本文詳細(xì)介紹了安徽建筑工業(yè)學(xué)院在《機(jī)械原理》的教學(xué)改革實(shí)踐中如何培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力的一些有益的探索，實(shí)踐表明，這種基于工程創(chuàng)新理念的教學(xué)改革舉措，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革與實(shí)踐 機(jī)械原理 創(chuàng)新能力培養(yǎng)

1 概述

《機(jī)械原理》是機(jī)械類(lèi)學(xué)生必修的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，在培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力所需的知識(shí)、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)中，占有十分重要的地位[1]。近年來(lái)，隨著機(jī)械原理課程體系的改革與深化，課程內(nèi)容不斷更新和增加，教學(xué)學(xué)時(shí)相對(duì)減少，教學(xué)目標(biāo)不但沒(méi)有降低，反而有所提高[2]。因此，如何緊扣學(xué)科發(fā)展脈搏，切實(shí)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和能動(dòng)性，使學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)既能掌握主要內(nèi)容，又有一定的基本技能訓(xùn)練，培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，成了教學(xué)改革的重要課題[3]。

2 我?！稒C(jī)械原理》教改的實(shí)踐措施

我校機(jī)械專(zhuān)業(yè)在辦學(xué)伊始就參照教育部機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)頒布的最新《機(jī)械原理課程教學(xué)基本要求》[1]，密切跟蹤國(guó)內(nèi)先進(jìn)的教學(xué)理念，進(jìn)行了相應(yīng)的改革和實(shí)踐，取得了較好地教學(xué)效果。

2.1 構(gòu)建合理的課程理論教學(xué)內(nèi)容體系 通過(guò)對(duì)相關(guān)高校、企事業(yè)單位的對(duì)人才的實(shí)際需求以及對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力方面的調(diào)研，深入探討了本課程同其先修課程和后續(xù)課程之間的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)一步細(xì)化本課程各內(nèi)容所應(yīng)體現(xiàn)的基本應(yīng)用技能，力求將機(jī)械原理的基本知識(shí)、專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和實(shí)際操作技能有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合最新《基本要求》的指導(dǎo)原則修訂編寫(xiě)原有教學(xué)大綱，圍繞培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力這個(gè)中心構(gòu)建合理實(shí)用的課程內(nèi)容體系，將理論教學(xué)的內(nèi)容分為五大專(zhuān)題：機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和力分析、常用機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)。將某些應(yīng)用理論力學(xué)知識(shí)就應(yīng)該能解決的內(nèi)容或某些難度較大的內(nèi)容不再列入本課程的基本要求中，并且增加了一些適合于學(xué)科發(fā)展和人才培養(yǎng)的新內(nèi)容，刪除了一些過(guò)時(shí)陳舊的內(nèi)容；另一方面，在要求的層次上對(duì)某些內(nèi)容也進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。

實(shí)踐證明，這種教學(xué)內(nèi)容體系使得本課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)層次上顯得更為清晰和規(guī)范，更符合機(jī)構(gòu)學(xué)及機(jī)器動(dòng)力學(xué)自身的發(fā)展規(guī)律。

2.2 精選授課教材，編寫(xiě)配套講義 目前市面比較有代表性的本課程參考教材有西北工業(yè)大學(xué)孫恒主編的《機(jī)械原理》、東南大學(xué)鄭文偉主編的《機(jī)械原理》、清華大學(xué)申永勝主編的《機(jī)械原理教程》以及上海交通大學(xué)鄒慧君主編的《機(jī)械原理》等。這些教材各有其特點(diǎn)，但都是按照《基本要求》的教學(xué)內(nèi)容編寫(xiě)的。我校根據(jù)自身的特點(diǎn)以及教學(xué)的便利性選擇了國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材—孫恒主編的《機(jī)械原理》[4]，并根據(jù)授課的基本內(nèi)容并結(jié)合我校的近年教學(xué)實(shí)際情況，借鑒兄弟院校的經(jīng)驗(yàn)，從培養(yǎng)生的工程創(chuàng)新思維能力的角度出發(fā)，從2006年下半年起開(kāi)始陸續(xù)編寫(xiě)了《機(jī)械原理習(xí)題練習(xí)冊(cè)》、《機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》以及《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》等講義，作為我校機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生的教學(xué)輔導(dǎo)用書(shū)，使用效果良好。

2.3 優(yōu)化教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量 積極探索靈活多樣的課內(nèi)外、校內(nèi)外以及各種時(shí)間與空間相結(jié)合的機(jī)構(gòu)分析與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新技能訓(xùn)練的教學(xué)新模式，開(kāi)發(fā)完善了立體化教學(xué)資源，包括授課所用的多媒體課件、功能較齊全的課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站等，充分有效地利用網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)將原來(lái)集中統(tǒng)一理論講授、現(xiàn)場(chǎng)參觀(guān)的方式改為現(xiàn)在的由教師邊講解、邊動(dòng)畫(huà)演示的方式，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)可直接觀(guān)察到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及其產(chǎn)生的現(xiàn)象，激發(fā)起學(xué)生的好奇心，加深對(duì)抽象概念和各種機(jī)構(gòu)的原理、特性的理解，提高了學(xué)習(xí)效率，并培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力、觀(guān)察能力、動(dòng)手能力、研究和分析問(wèn)題能力。

2.4 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，突出工程創(chuàng)新特色 通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)這些實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生更好地理解和掌握本課程的基本理論和方法，進(jìn)一步提高學(xué)生查閱技術(shù)資料、繪制工程圖和應(yīng)用計(jì)算機(jī)等能力，特別是加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

因此，我們根據(jù)選定的課程內(nèi)容和必需的應(yīng)用技能要求，征求企業(yè)中專(zhuān)業(yè)人員的意見(jiàn)，將來(lái)源于企業(yè)實(shí)際工作實(shí)踐中的項(xiàng)目，進(jìn)一步分解成子項(xiàng)目讓學(xué)生完成，并且內(nèi)容包含激發(fā)學(xué)生興趣的亮點(diǎn)，任務(wù)呈現(xiàn)在復(fù)雜背景之中，使學(xué)生在實(shí)現(xiàn)任務(wù)的過(guò)程中，既培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，又能有效地鍛煉創(chuàng)新思維能力。

2.5 積極開(kāi)展第二課堂，提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力 為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》和工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)的興趣，我們?cè)谡n堂以外開(kāi)設(shè)了眾多的“第二課堂”，也即學(xué)習(xí)興趣小組。每一小組有2~3位指導(dǎo)教師，機(jī)械專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可以自由隨意加入，定期開(kāi)展知識(shí)講座、學(xué)習(xí)探討、技術(shù)交流、作品展示等。在這些“第二課堂”中我們給學(xué)生講授了Matlab、Adams等虛擬仿真軟件的基本用法及其在《機(jī)械原理》課程學(xué)習(xí)中的應(yīng)用；我們結(jié)合三維設(shè)計(jì)軟件、反求設(shè)備以及逆向造型軟件的使用，向同學(xué)們進(jìn)一步介紹了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理及實(shí)現(xiàn)方法。

通過(guò)這些第二課堂的開(kāi)設(shè)，加深了學(xué)生對(duì)《機(jī)械原理》課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，極大地激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣、提高了他們的工程創(chuàng)新能力。近年來(lái)，我校的機(jī)械專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在全國(guó)各大賽事中屢屢獲獎(jiǎng)就是我們教學(xué)成果的最好證明：參加“全國(guó)第二、三、四、五屆大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽（安徽賽區(qū)）”競(jìng)賽共獲一等獎(jiǎng)4項(xiàng)、二等獎(jiǎng)7項(xiàng)、三等獎(jiǎng)8項(xiàng)、“全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”（安徽賽區(qū)）特等獎(jiǎng)等。

2.6 建立多元化的考核評(píng)價(jià)模式 目前《機(jī)械原理》課程的考核評(píng)價(jià)方式一般為平時(shí)成績(jī)加上實(shí)驗(yàn)成績(jī)約占30％，閉卷考試的卷面成績(jī)占70％。這種考核方式不能真實(shí)的反映學(xué)生實(shí)際應(yīng)用技能的掌握，因此，近年來(lái)，對(duì)于《機(jī)械原理》課程的考核，我們?cè)谝韵路矫孀隽艘恍┯幸娴膰L試：

2.6.1 增加與實(shí)踐相結(jié)合的內(nèi)容，重點(diǎn)考核實(shí)踐操作技能、解決實(shí)際問(wèn)題的能力以及綜合創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及解決問(wèn)題。

2.6.2 摒棄傳統(tǒng)的閉卷考試，采取開(kāi)卷、閉卷、操作、口試、專(zhuān)題報(bào)告以及學(xué)習(xí)成果匯報(bào)等多種考核形式來(lái)展現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程和結(jié)果，同時(shí)在可能的情況下引進(jìn)企業(yè)評(píng)價(jià)作為考核參考。

2.6.3 在開(kāi)課時(shí)就公開(kāi)地告訴學(xué)生課程考核評(píng)價(jià)方案，讓學(xué)生能夠積極主動(dòng)地參與評(píng)價(jià)，及時(shí)了解其在學(xué)習(xí)過(guò)程中取得的進(jìn)展和成功，又能真實(shí)知曉其不足，以便找到進(jìn)一步努力的方向，使考核評(píng)價(jià)成為一個(gè)繼續(xù)學(xué)習(xí)的過(guò)程，充分體現(xiàn)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中的主體地位。

3 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)今我國(guó)已納入國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)與發(fā)展的大環(huán)境中，這就要求我國(guó)的工業(yè)界必須擁有一大批具有創(chuàng)造性的研究開(kāi)發(fā)型工程師。作為培養(yǎng)機(jī)械工程師設(shè)計(jì)能力主要課程之一的《機(jī)械原理》也應(yīng)該體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。本文主要介紹了我校在《機(jī)械原理》的教學(xué)實(shí)踐中的一些有益的嘗試，實(shí)踐表明，這種基于工程創(chuàng)新理念的教學(xué)改革舉措，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。然而，作為機(jī)械專(zhuān)業(yè)核心課程《機(jī)械原理》的執(zhí)教教師，我們?nèi)沃囟肋h(yuǎn)，在接下來(lái)的教學(xué)工作中還要結(jié)合機(jī)械工程學(xué)科的發(fā)展需要及教學(xué)實(shí)踐的總結(jié)，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，力求與時(shí)俱進(jìn)，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn):

[1]教育部高等學(xué)校機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì).高等學(xué)校機(jī)械原理課程教學(xué)基本要求及其研制說(shuō)明. 2009年12月：http://www.mechf.edu.cn/show.asp?id=200.

[2]王紅志，李積彬，費(fèi)躍農(nóng).基于CDIO能力培養(yǎng)的機(jī)械原理課程項(xiàng)目實(shí)踐[J].高教論壇，2009，（4）:25-28.

[3]王志偉，孟玲琴. 基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的《機(jī)械原理》教學(xué)[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2004，（2）：270-271.

[4]孫桓，陳作模，葛文杰主編.機(jī)械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

基金支持：安徽省第一批高等學(xué)校省級(jí)示范實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)項(xiàng)目（資助號(hào)：200817）安徽建筑工業(yè)學(xué)院教研項(xiàng)目支持（資助號(hào)：2008JX23）