學(xué)科競(jìng)賽深化機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)的改革

廖 凱，丁敬平，李立君

（中南林業(yè)科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

學(xué)科競(jìng)賽深化機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)的改革

廖 凱，丁敬平，李立君

（中南林業(yè)科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

對(duì)現(xiàn)有機(jī)械基礎(chǔ)課程在教學(xué)方法和教學(xué)實(shí)踐形式提出了改進(jìn)，將學(xué)科競(jìng)賽內(nèi)容融入教學(xué)授課環(huán)節(jié)，將課程設(shè)計(jì)與金屬工藝學(xué)實(shí)踐和學(xué)科競(jìng)賽要求相結(jié)合，使理論課與實(shí)踐課關(guān)聯(lián)并行，讓工程教育貫穿在整個(gè)基礎(chǔ)教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)踐證明，這種教學(xué)改革，不僅提高了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)水平和實(shí)踐能力，而且在大學(xué)就開(kāi)始進(jìn)行學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)，這對(duì)學(xué)生工程能力的提高和適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展要求意義重大。

學(xué)科競(jìng)賽；機(jī)械基礎(chǔ)課程；教學(xué)改革；工程實(shí)踐

2012年，教育部、財(cái)政部聯(lián)合下發(fā)了教技〔2012〕6號(hào)文件《教育部財(cái)政部關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校創(chuàng)新能力提升的意見(jiàn)》，以及教育部下發(fā)的教高〔2012〕4號(hào)文件《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見(jiàn)》，《意見(jiàn)》著力指出，提高大學(xué)生創(chuàng)新能力離不開(kāi)實(shí)踐創(chuàng)新教育，離不開(kāi)新的創(chuàng)新教育理念和方法，在此基礎(chǔ)上，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才，為國(guó)家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略服務(wù)[1]。以此為契機(jī)，中南林業(yè)科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院抓住機(jī)械學(xué)科競(jìng)賽這個(gè)中心環(huán)節(jié)，就如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維、鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力、培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任和工程意識(shí)等方面，對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)課程進(jìn)行了大刀闊斧的教學(xué)改革和摸索嘗試。這一教學(xué)研究對(duì)我校培養(yǎng)以適應(yīng)21世紀(jì)對(duì)高素質(zhì)人才的需求意義重大。

一、以往基礎(chǔ)課程教學(xué)存在的問(wèn)題

機(jī)械基礎(chǔ)課程包括了《機(jī)械原理》、《工程制圖》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《金屬工藝學(xué)》、《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》等。多年來(lái)，這些課程的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容和方法形式變化很小，尤其是在實(shí)踐環(huán)節(jié)諸如牛頭刨床、插床、減速箱等課程設(shè)計(jì)、金工實(shí)習(xí)的 “勞作式學(xué)習(xí)”，所反應(yīng)出來(lái)并在學(xué)生身上的體現(xiàn)就是創(chuàng)新思想僵化和學(xué)習(xí)熱情消減[2-3]，具體表現(xiàn)為：

（一）學(xué)生沒(méi)有了創(chuàng)造力

實(shí)習(xí)時(shí)題目是設(shè)定好的，查找的途徑是現(xiàn)有的，學(xué)生所要做的是仔細(xì)查找，認(rèn)真計(jì)算并工整作圖，書(shū)寫(xiě)好設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，這些都不需要?jiǎng)?chuàng)造力。金工實(shí)習(xí)任務(wù)是固定的，每天做什么都有預(yù)告，在師傅的帶領(lǐng)下學(xué)生也只是從事簡(jiǎn)單的實(shí)踐，這也不需要?jiǎng)?chuàng)造力。逐漸地，學(xué)生們對(duì)基礎(chǔ)課程失去了學(xué)習(xí)的熱情，變得按部就班，機(jī)械化的學(xué)習(xí)了。

（二）基礎(chǔ)課程實(shí)踐教學(xué)的關(guān)聯(lián)性和系統(tǒng)性缺失

例如《機(jī)械原理》關(guān)注機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性，學(xué)生設(shè)計(jì)也是對(duì)其中的運(yùn)動(dòng)副桿件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，而《機(jī)械設(shè)計(jì)》注重傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，學(xué)生主要是對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)性能、指標(biāo)、尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么對(duì)整體的機(jī)器和機(jī)器的整體設(shè)計(jì)學(xué)生就比較模糊，以至于讓學(xué)生懷疑學(xué)的東西或設(shè)計(jì)出來(lái)的結(jié)構(gòu)是不是真的有用，是不是可以加工裝配以后能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，對(duì)他們以后從事的實(shí)際工作是不是有幫助。曾經(jīng)有學(xué)生問(wèn)：“老師，我們?cè)O(shè)計(jì)的這個(gè)東西有用嗎？金工實(shí)習(xí)有什么用??？”這些疑問(wèn)從側(cè)面應(yīng)證了一件事，基礎(chǔ)教學(xué)的實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)，沒(méi)有整體性、關(guān)聯(lián)性，缺乏機(jī)器整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練。

（三）實(shí)踐內(nèi)容缺乏新意，沒(méi)有吸引力

幾十年如一題，應(yīng)屆學(xué)生在往屆學(xué)生那里可以找到現(xiàn)成的設(shè)計(jì)樣本，設(shè)計(jì)題目缺乏創(chuàng)意和實(shí)用性也許是很重要的一個(gè)原因，因此，學(xué)生的主動(dòng)參與性不強(qiáng)，往往是在老師的催促下草草完成，既沒(méi)有達(dá)到訓(xùn)練的目的，又掩蓋了學(xué)生實(shí)踐體系中還存在的真正問(wèn)題。惰于思考，戲與于實(shí)踐，成為了課程實(shí)踐的最大弊端。

（四）課程教學(xué)沒(méi)有滿(mǎn)足培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)的實(shí)際需要

就基礎(chǔ)課程而言，培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)主要是著力于讓學(xué)生理論知識(shí)和實(shí)踐的融會(huì)貫通，把構(gòu)思變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的工程設(shè)計(jì)方案，并憑借敏捷的思維、正確的判斷和善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，最終解決問(wèn)題的能力。不可否認(rèn)，以往的設(shè)計(jì)題目也是一個(gè)實(shí)際的工程問(wèn)題，但因?yàn)槿狈π乱?，沒(méi)有足夠的變通和靈活的應(yīng)用，使得學(xué)生不愿去思考，并且在實(shí)踐中去實(shí)現(xiàn)又很難，因此，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力就得不到鍛煉。

二、以學(xué)科競(jìng)賽促進(jìn)教學(xué)改革

教研室立足于提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力這一核心要求，提出以學(xué)科競(jìng)賽帶動(dòng)基礎(chǔ)教學(xué)課程的建設(shè)與改革，積極主辦競(jìng)賽，鼓勵(lì)大學(xué)生參與競(jìng)賽，讓學(xué)生帶著實(shí)際的工程問(wèn)題來(lái)學(xué)習(xí)，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中來(lái)訓(xùn)練發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，讓枯燥的教學(xué)過(guò)程變得生動(dòng)，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的工程認(rèn)知、工程實(shí)踐、工程適用能力[4-6]。教學(xué)改革具體表現(xiàn)在：

（一）基于實(shí)際工程問(wèn)題的基礎(chǔ)課程教學(xué)

開(kāi)課之初，首先就布置給學(xué)生將來(lái)參加競(jìng)賽的“S”形和“8”形無(wú)碳小車(chē)行走題目，教師再將題目分課程需要進(jìn)行拆解，有機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、選材加工、裝配調(diào)試等，然后教師根據(jù)實(shí)際情況在相關(guān)的課程教學(xué)中對(duì)案例進(jìn)行分析，例如在《機(jī)械設(shè)計(jì)》中，傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)講解就涉及到了齒輪傳動(dòng)、帶輪傳動(dòng)、間歇傳動(dòng)和凸輪傳動(dòng)，根據(jù)傳動(dòng)的優(yōu)劣可以給學(xué)生們分析實(shí)際運(yùn)動(dòng)的效果，并播放曾經(jīng)比賽的視頻。例如在《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》中，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生在選材、毛坯、加工等方面思考，如何可以減輕重量而又保證機(jī)械強(qiáng)度要求，如何減少加工工序，以提高工作效率，這些本身就是一個(gè)實(shí)際的工程問(wèn)題，也是競(jìng)賽所要求的，因此，在教學(xué)中特別能吸引學(xué)生的注意，他們會(huì)對(duì)小車(chē)的行走性能特別感興趣。這種嘗試的最大優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè)方面，一是，引導(dǎo)了學(xué)生去探索，去思考，事實(shí)上，題目沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案，同學(xué)們可以盡情發(fā)揮自己的創(chuàng)造力和想象力。與以往明顯的不同就是學(xué)生們會(huì)自己提出方案來(lái)和教師討論，而且有些想法出乎教師的意外，可見(jiàn)，這種主動(dòng)性無(wú)疑會(huì)極大地幫助同學(xué)們很好消化講授的知識(shí)點(diǎn)。二是，將基礎(chǔ)課程有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)生能自主地融會(huì)貫通地學(xué)習(xí)，把原來(lái)單個(gè)的系統(tǒng)教學(xué)，變成現(xiàn)在整體式的系統(tǒng)集成式的教學(xué)方法。

（二）豐富實(shí)踐教學(xué)，鼓勵(lì)大膽創(chuàng)新

課程設(shè)計(jì)是大學(xué)生很重要的階段性實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)基礎(chǔ)課程消化、理解程度的一次檢驗(yàn)，為改變以往的不足，在課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革中，除了教師布置的選題，鼓勵(lì)學(xué)生們自主選題，可以自由組隊(duì)（不超過(guò)3人），題目經(jīng)教師審核后實(shí)施設(shè)計(jì)，并寫(xiě)出完整的設(shè)計(jì)報(bào)告。這一教學(xué)改進(jìn)有三個(gè)目的，一是，為參加全國(guó)、全省的大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽和工程綜合能力競(jìng)賽儲(chǔ)備人才；二是，引導(dǎo)、鼓勵(lì)學(xué)生大膽構(gòu)思，讓學(xué)生覺(jué)得自己的想法能夠被重視，能夠被體現(xiàn)，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)熱情；三是，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)體系的豐富，自主選題就可以拓展學(xué)生的視野，不再拘泥于機(jī)械學(xué)科，同時(shí)要關(guān)注材料、設(shè)計(jì)、加工以及成本，甚至于要關(guān)注到自己選題是否環(huán)保，是否有社會(huì)價(jià)值等等。

（三）借助工程訓(xùn)練平臺(tái)，理論與實(shí)踐教學(xué)融合

工程問(wèn)題不僅僅包括制造，還包括設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、質(zhì)量成本分析等等，理論教學(xué)的范圍和深度是有限的，然而，在工程訓(xùn)練實(shí)踐平臺(tái)上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生更好地將設(shè)想付諸實(shí)踐。包括零件的設(shè)計(jì)、工藝的編排、加工的精度、裝配調(diào)試的方法、成本的有效控制，都可以在工程訓(xùn)練這個(gè)平臺(tái)上有專(zhuān)門(mén)的師傅和指導(dǎo)教師對(duì)其進(jìn)行指導(dǎo)，甚至一些理論知識(shí)的 講解可以直接搬到實(shí)踐場(chǎng)地，現(xiàn)場(chǎng)講解，效果非常顯著。由此，學(xué)生可以很好地將所學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，例如《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》、《互換性》、《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)在實(shí)踐中都能夠被體現(xiàn)，這樣學(xué)生就覺(jué)得所學(xué)才有所用，學(xué)習(xí)的興趣自然就被提高了。

（四）改變?cè)u(píng)分方式，學(xué)科競(jìng)賽與課程設(shè)計(jì)相結(jié)合

以往的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，學(xué)生們機(jī)械的完成學(xué)習(xí)任務(wù)，設(shè)計(jì)的題目基本一致，結(jié)果也相差無(wú)幾，最后得分也相差不大，人人都能夠及格，這種局面一定程度造成了學(xué)生學(xué)習(xí)的懶惰和教學(xué)的被動(dòng)?，F(xiàn)在，則采取設(shè)計(jì)題目多樣化，與學(xué)科競(jìng)賽制度相配合，與參加省級(jí)或國(guó)家級(jí)比賽相聯(lián)系，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案的設(shè)計(jì)理念，因此評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)主要是考核學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用和現(xiàn)場(chǎng)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，而不在乎最后的結(jié)果如何。因此，有些同學(xué)參加完學(xué)科競(jìng)賽后，課程設(shè)計(jì)工作也就完成了，不僅可以取得好的成績(jī)，而且在這個(gè)實(shí)踐學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)理論知識(shí)有了進(jìn)一步的熟悉和掌握，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶和運(yùn)用能力逐漸地固化為自身的一種工程素質(zhì)。

三、教改的成效和發(fā)展方向

以學(xué)科競(jìng)賽形式促進(jìn)和改革機(jī)械基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，是一次大膽的嘗試，學(xué)生和教師都需要有一個(gè)適應(yīng)的過(guò)程，特別是教師工作量和知識(shí)量的增加特別明顯。然而，體現(xiàn)在學(xué)生身上的成績(jī)是喜人的，2012年中南林業(yè)科技大學(xué)獲得了全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，獲得省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)和工程綜合能力競(jìng)賽一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，二等獎(jiǎng)5項(xiàng)，是中南林業(yè)科技大學(xué)歷年來(lái)成績(jī)最好的一次。這個(gè)成績(jī)說(shuō)明了教學(xué)改革的初步成效，參賽作品中學(xué)生的很多想法和實(shí)踐水平讓指導(dǎo)教師們都稱(chēng)贊，說(shuō)明與學(xué)科競(jìng)賽關(guān)聯(lián)遞進(jìn)式的教學(xué)引導(dǎo)，在理論和實(shí)踐水平上，都給了廣大學(xué)生一個(gè)更為廣闊和自由的平臺(tái)，能夠?qū)W以致用。

下一步的發(fā)展方向主要是在兩個(gè)方面：一是擴(kuò)大受益面，目前是嘗試階段，只是針對(duì)自愿性學(xué)生，需要進(jìn)一步擴(kuò)大到整個(gè)機(jī)械類(lèi)學(xué)生，教改模式可以延伸到研究生創(chuàng)新實(shí)踐教育環(huán)節(jié)[7]，甚至在某些非機(jī)械類(lèi)學(xué)生中也要實(shí)行，以促進(jìn)跨學(xué)科知識(shí)的融合訓(xùn)練；二是從校級(jí)層面建立獎(jiǎng)懲機(jī)制，鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新，鼓勵(lì)學(xué)生大膽實(shí)踐，對(duì)做得好的學(xué)生要嘉獎(jiǎng)，從學(xué)校的層面營(yíng)造學(xué)科競(jìng)賽濃厚氛圍，使學(xué)生自覺(jué)地將理論學(xué)習(xí)聯(lián)系到實(shí)踐中，提高學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)和工程意識(shí)。

[1] 肖愛(ài)平, 田 野, 錢(qián) 樺, 等. 以競(jìng)賽形式培養(yǎng)大學(xué)生自主創(chuàng)新和工程實(shí)踐能力[J]. 中國(guó)林業(yè)教育, 2009, 27(6): 85-87.

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[4] 王松武, 刁 明. 學(xué)生科技創(chuàng)新與“六個(gè)相結(jié)合”[J]. 實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2010,(3): 180-183.

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Deepened Reform and Practice of Mechanical Basic Courses Teaching by Virtue of Disciplinary Contest

LIAO KAI, DING Jing-ping, LI Li-jun
(College of Mechanical and Electrical Engineering, Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

This article analyses the problems and importance of mechanical basic courses teaching, and puts forward the improvement measures. This improvement includes integrating the contest content into theory teaching, and practice of curriculum design, combining the metal technology with the requirements of disciplinary contest, parallelizing the theory course and the practical course, to make the engineering education accompany the whole process of basic course teaching. Practice has proved that this teaching reform not only improves the students’ professional level and practical ability, but also means the cultivation of engineering quality of students during their university study, which is of great signif i cance for students to improve their engineering ability and meet the requirements of social development.

disciplinary contest; mechanical basic courses; teaching reform; engineering practice

G420

A

1673-9272(2013)03-0183-03

2013-02-25

湖南省教改項(xiàng)目“以學(xué)科競(jìng)賽推動(dòng)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)與實(shí)踐”（湘教通2013223）；中南林業(yè)科技大學(xué)教改項(xiàng)目：“基于工程目標(biāo)的大學(xué)生機(jī)械工程訓(xùn)練教學(xué)模式的改革與實(shí)現(xiàn)”（編號(hào)：102003）。

廖 凱 (1977-)，男，湖南麻陽(yáng)人，中南林業(yè)科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授，博士，研究方向：大學(xué)生機(jī)械基礎(chǔ)課程和工程訓(xùn)練教學(xué)工作。

[本文編校：李浩慧]