如何提高學(xué)生創(chuàng)新能力及工程實踐能力

摘 要：《機械設(shè)計》課程實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力與工程實踐能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。文章根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗，從實驗、課程設(shè)計兩方面出發(fā)，分析了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)現(xiàn)狀，并從這兩方面對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進行改革與探索，提出了具體的改革措施及方法，為提高教育教學(xué)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計 實踐教學(xué) 創(chuàng)新能力 工程實踐能力 教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1004-4914（2013）07-234-02

引言

《機械設(shè)計》是機械工程專業(yè)一門應(yīng)用性和實踐性較強的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，該課程在機械工程專業(yè)課程體系中占有十分重要的地位，是銜接公共基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁與紐帶，擔(dān)負(fù)著為后續(xù)專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)的重要角色。實踐教學(xué)是教學(xué)鏈條中極其重要的一個環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及工程實踐能力的重要途徑。

《機械設(shè)計》課程的實踐教學(xué)包括實驗及課程設(shè)計兩方面內(nèi)容，筆者以提高學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力及工程實踐能力為出發(fā)點，以能力培養(yǎng)為主線，對這兩方面實踐環(huán)節(jié)分別進行教學(xué)改革與探索，構(gòu)建與理論教學(xué)相輔相成的實踐教學(xué)新體系。

一、《機械設(shè)計》課程的實踐教學(xué)現(xiàn)狀

現(xiàn)行的教育“重知識、輕能力”，重視理論知識的教學(xué)，輕視實踐能力的培養(yǎng)，在教學(xué)安排上，理論教學(xué)時數(shù)偏多，實踐教學(xué)課時總體偏少。

目前能開設(shè)的實驗項目很有限，一般都是常規(guī)的驗證性實驗和演示性實驗，在一定程度上雖有助于學(xué)生對理論知識的了解，但學(xué)生缺乏感性認(rèn)識，不能很好地調(diào)動學(xué)生的積極性，不能達(dá)到提高和培養(yǎng)學(xué)生的動手能力的目的，更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

課程設(shè)計在選題、設(shè)計方法、設(shè)計手段、考核方式等方面都比較單一。傳統(tǒng)的《機械設(shè)計》課程設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容多為帶式輸送機二級圓柱齒輪減速器設(shè)計，采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，借助計算機進行二維設(shè)計。該課程設(shè)計對于學(xué)生學(xué)習(xí)《機械設(shè)計》課程有著一定的促進作用，但還不能更大程度上提高學(xué)生綜合設(shè)計能力及創(chuàng)新能力。

為提高學(xué)生創(chuàng)新能力，達(dá)到工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，對實踐教學(xué)進行改革刻不容緩，必須將《機械設(shè)計》課程實踐教學(xué)擺在與理論教學(xué)同等重要的位置，構(gòu)建實踐教學(xué)新體系。

二、實驗教學(xué)改革與探索

實驗教學(xué)的目的在于提高學(xué)生的綜合設(shè)計能力、工程實踐能力和創(chuàng)新思維能力，實驗教學(xué)是重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，在實驗教學(xué)中，除了要增加實驗學(xué)時外，還可以采取以下改革措施及方法。

1.更新實驗內(nèi)容，改進實驗項目。在實驗教學(xué)內(nèi)容上注意與相關(guān)課程關(guān)聯(lián)，及時更新實驗內(nèi)容，減少驗證性與演示性實驗，增加與工程實際聯(lián)系密切的綜合性、設(shè)計性及創(chuàng)新性實驗，吸收科研新成果，研究并開發(fā)實踐性強的工程實驗項目，增加學(xué)生對機械的感性認(rèn)知，提高對基礎(chǔ)理論實際運用能力。

教學(xué)中，要增加一些軸的測繪、減速器等機械的拆裝等實驗項目，有利于增強學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，較大程度上提高學(xué)生的動手能力，使學(xué)生對工藝方面的要求及結(jié)構(gòu)設(shè)計有一定的了解，為提高學(xué)生整體設(shè)計能力打下基礎(chǔ)。

2.改革實驗教學(xué)方法，提升實驗教學(xué)質(zhì)量。為了培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，運用所學(xué)知識的能力、解決問題的能力和創(chuàng)新意識，實行分階段、多層次實驗教學(xué)，以滿足不同層次學(xué)生的需求，強化學(xué)生的實踐動手能力。第一階段：感性認(rèn)知實驗，帶領(lǐng)學(xué)生參觀零件陳列室，掌握常用機構(gòu)和常用零件的原理、結(jié)構(gòu)及其基本功能，增加學(xué)生的感性認(rèn)知。第二階段：驗證型實驗，要求學(xué)生掌握實驗原理及實驗設(shè)備的基本操作，運用所學(xué)理論知識，能進行相關(guān)數(shù)據(jù)的處理，如傳統(tǒng)的帶傳動實驗，培養(yǎng)學(xué)生的實驗基本操作能力。第三階段：綜合設(shè)計型實驗，要求學(xué)生掌握《機械設(shè)計》課程所涉及的知識進行綜合設(shè)計型實驗，如機械傳動方案設(shè)計性綜合實驗，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力。第四階段：創(chuàng)新型自主性實驗，在機械創(chuàng)新實驗室，讓學(xué)生通過專業(yè)基礎(chǔ)知識結(jié)合具體的工程實踐自己動手創(chuàng)新機械，如軸系創(chuàng)新組合實驗，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。

前三個階段是面對所有學(xué)生展開進行的，最后階段是針對學(xué)有余力的學(xué)生進行的。在實驗環(huán)節(jié)中，給學(xué)生提供更多的參與動手的機會，讓學(xué)生多動手、多實踐，培養(yǎng)他們的實踐動手能力{1}。

3.開放實驗室及實驗設(shè)備。為了使得學(xué)生有盡可能多的機會鍛煉動手實踐能力，可以拓展教學(xué)實踐時間和空間，應(yīng)當(dāng)對學(xué)生全天候開放實驗室和實習(xí)工廠，便于學(xué)生利用業(yè)余時間來鍛煉動手能力，有利于增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。擴大實驗室開放時間和范圍，實驗室的開放逐步從課外實驗的開放過渡到課內(nèi)實驗的開放，從有時間的開放到預(yù)約開放，從局部實驗的開放到全部實驗的開放{2}。

三、課程設(shè)計教學(xué)改革與探索

課程設(shè)計是高等工科院校學(xué)生第一次較全面的設(shè)計能力訓(xùn)練，是檢驗和培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力和工程實踐能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，完成課程設(shè)計需要有運用理論知識的能力和一定的創(chuàng)新思維。通過課程設(shè)計，可以將機械設(shè)計和相關(guān)課程的知識融合在一起，利用手冊、查閱資料，使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范自行設(shè)計簡單機械，這個過程是圍繞培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力這一中心展開的。

1.改革課程設(shè)計題目。在課程設(shè)計選題上要改變以往題目的單一性，除保留減速器這一傳統(tǒng)的設(shè)計題目外，還要選取與工程實際關(guān)系密切的課題（如一些科研子課題）作為課程設(shè)計的課題，比如，各種簡單類型的行星齒輪傳動設(shè)計等。根據(jù)學(xué)生各方面的綜合素質(zhì)和表現(xiàn)分配題目，最大限度地調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

2.改革設(shè)計方法及設(shè)計手段。設(shè)計中要盡量采用現(xiàn)代設(shè)計方法，比如優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計等。實現(xiàn)設(shè)計手段現(xiàn)代化，在課程設(shè)計中引入計算機技術(shù)手段，選用目前企業(yè)運用較廣的計算機輔助設(shè)計軟件Ansys、Pro/E、UG等，比如，采用Pro/E對零件進行三維建模，并用建造好的虛擬模型進行CAE分析，然后修改模型，對滿足創(chuàng)新設(shè)計要求的產(chǎn)品進行虛擬制造。選題結(jié)合工程實際，加之輔以現(xiàn)代設(shè)計方法，給學(xué)生以較大的創(chuàng)作空間，可調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也使所培養(yǎng)的學(xué)生更符合企業(yè)對設(shè)計人員的需求{3}。

3.改革考核方式。（1）把機械設(shè)計課程設(shè)計當(dāng)作一門必修獨立課程進行考核，具有單獨學(xué)分，這樣可增加學(xué)生的重視程度{4}。（2）對于課程設(shè)計答辯，應(yīng)成立有效的課程設(shè)計答辯小組，不能流于形式，教師事先針對設(shè)計題目擬定多個答辯問題，學(xué)生隨機抽取進行回答，根據(jù)回答結(jié)果給出答辯環(huán)節(jié)的成績，嚴(yán)格答辯考核是機械設(shè)計課程培養(yǎng)目標(biāo)實現(xiàn)的最主要方式之一。（3）采用綜合評價標(biāo)準(zhǔn)，全面評價學(xué)生課程設(shè)計質(zhì)量，真實評價課程設(shè)計教學(xué)效果，把成績分成幾大塊，包括平時出勤情況，計算說明書，零件圖及裝配圖，現(xiàn)場答辯情況。

四、結(jié)論

機械設(shè)計課程實踐教學(xué)改革對提高學(xué)生分析解決問題的能力，創(chuàng)新能力及工程實踐能力具有重要意義。本文從實驗環(huán)節(jié)、課程設(shè)計環(huán)節(jié)兩方面對機械設(shè)計課程實踐教學(xué)進行教學(xué)改革與探索，在實驗內(nèi)容、實驗教學(xué)方法、課程設(shè)計選題、設(shè)計方法及手段、考核方式等方面給出了具體改革措施及方法，并進行實踐教學(xué)，取得較好的教學(xué)效果，達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及工程實踐能力的目的。

[基金項目：佳木斯大學(xué)教研課題（JYA2011-049）]

注釋：

{1}李秀紅，張明.改革機械設(shè)計教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[J].太原理工大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2010.28（2）：80-82

{2}袁健.應(yīng)用型人才實踐教學(xué)體系的構(gòu)建[J].黑龍江教育，2009（7，8）：164-165

{3}崔大偉.《機械設(shè)計》教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].濰坊學(xué)院學(xué)報，2010.10（2）：146-147

{4}李淼林.應(yīng)用型本科《機械設(shè)計課程設(shè)計》教學(xué)改革初探[J].科技信息，2010（9）：561-562

（作者單位：佳木斯大學(xué)機械工程學(xué)院 黑龍江佳木斯 154007）

（責(zé)編：若佳）