“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”多元化課程教學(xué)模式探索

摘要：針對(duì)“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”傳統(tǒng)課程教學(xué)模式中存在的主要問題，提出了“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”多元化課程教學(xué)模式，闡述了多元化課程教學(xué)模式的具體執(zhí)行方案，并對(duì)如何激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，提高“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”課程教學(xué)效果進(jìn)行了積極有效的探索。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)；多元化；課程教學(xué)；創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）23-0054-02

一、“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”傳統(tǒng)課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的主要問題

“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”是一門知識(shí)面廣、綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)主干課，它將機(jī)床設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、工業(yè)自動(dòng)化、工業(yè)機(jī)器人等內(nèi)容合為一門課程，構(gòu)成新的課程體系。[1]隨著裝備制造業(yè)的迅猛發(fā)展，“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”傳統(tǒng)課程教學(xué)越來越不能滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，主要存在如下問題：第一，傳統(tǒng)的課程教學(xué)內(nèi)容泛而不精，不能緊跟時(shí)代步伐，缺少新裝備、新技術(shù)和新材料方面的知識(shí)，不利于學(xué)生創(chuàng)新研究能力的培養(yǎng)。第二，傳統(tǒng)的教學(xué)模式相對(duì)單一或不足，仍然以教師的填鴨式灌輸為主，學(xué)生被動(dòng)接受。由于部分教師自身實(shí)踐能力較弱，理論教學(xué)的效果很差，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。第三，傳統(tǒng)的課程教學(xué)中對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的重視不夠，學(xué)生缺少親自動(dòng)手實(shí)踐的訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和動(dòng)手能力弱。這又反過來影響了學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握。第四，傳統(tǒng)的課程教學(xué)考核方法相對(duì)簡(jiǎn)單，一般將平時(shí)考勤、作業(yè)和期末考試成績(jī)作為評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的標(biāo)準(zhǔn)。這種考核方法不能有效地激勵(lì)學(xué)生努力提高機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的能力，學(xué)生只會(huì)在考前突擊背概念，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

基于上述問題，蘇州科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械教研室全體教師總結(jié)多年的任教經(jīng)驗(yàn)，貫徹以人為本的教育理念，將各種日益涌現(xiàn)的教學(xué)方法進(jìn)行優(yōu)化組合，形成了一套機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)多元化的課程教學(xué)模式，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)課程教學(xué)模式的不足，從多角度、多方位激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能。[2]

二、“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”多元化課程教學(xué)模式

以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為目標(biāo)，通過增加專業(yè)特色內(nèi)容和學(xué)科前沿知識(shí)，優(yōu)化課程教學(xué)的內(nèi)容；通過應(yīng)用多種現(xiàn)代化教學(xué)方法和增加綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)，優(yōu)化課程教學(xué)方法；通過引入多種評(píng)價(jià)體系，完善課程考核模式，從而變單一的傳統(tǒng)課程教學(xué)模式為多元化課程教學(xué)模式。具體執(zhí)行方案分為以下幾個(gè)方面：

1.制定多層次的課程教學(xué)內(nèi)容

（1）重視理論基礎(chǔ)知識(shí)。理論基礎(chǔ)知識(shí)不會(huì)因新裝備、新技術(shù)的產(chǎn)生而過時(shí)，堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)是一切工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的最根本的條件，因而是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。例如在講授機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)，金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論，如機(jī)床的工作原理、幾何表面的形成原理和機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)等，是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。在講授夾具設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)床夾具的六點(diǎn)定位原理，完全定位、不完全定位、過定位和欠定位等基本概念是講課的重點(diǎn)。

（2）增加專業(yè)特色內(nèi)容。蘇州科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院于2011年購(gòu)買慧魚模型，建立了機(jī)器人創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)室。根據(jù)蘇州科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院的實(shí)際情況，在工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)模塊，增加了慧魚模型教具內(nèi)容的學(xué)習(xí)，主要講述如何利用慧魚模型進(jìn)行機(jī)器人的制作和控制?；埕~模型是由德國(guó)發(fā)明家Arthur Fischer博士于1964年在其專利“六面拼接體”的基礎(chǔ)上發(fā)明的。[3]慧魚模型采用模塊化設(shè)計(jì)，可無限擴(kuò)充、反復(fù)拆裝，可逼真表現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)成和控制的過程及其控制的原理，便于對(duì)機(jī)器人原理、組成、控制的全面認(rèn)識(shí)。

（3）加強(qiáng)學(xué)科前沿知識(shí)。機(jī)械制造裝備發(fā)展日新月異，學(xué)生畢業(yè)后會(huì)碰到非常先進(jìn)的機(jī)械制造裝備，為了緊跟時(shí)代步伐，加強(qiáng)學(xué)科前沿知識(shí)變得非常重要。通過請(qǐng)工廠一線的工程技術(shù)人員開設(shè)講座和組建學(xué)習(xí)小組，與蘇州科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院教師一起申報(bào)學(xué)生科研立項(xiàng)等方式，了解最新的機(jī)械制造裝備動(dòng)態(tài)，主動(dòng)參與學(xué)科科研研究，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.開展多元化的課程教學(xué)模式

課程教學(xué)由理論教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)組成。傳統(tǒng)的“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”課程教學(xué)在理論教學(xué)環(huán)節(jié)上，以教師的“填鴨式”教學(xué)為主，而且授課內(nèi)容重點(diǎn)不突出；在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，主要以一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。針對(duì)這種情況，蘇州科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院實(shí)施的多元化課程教學(xué)模式包括以下幾種：

（1）啟發(fā)式理論教學(xué)模式?！皺C(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”的教學(xué)內(nèi)容非常多，如果照本宣科地講，不僅教師和學(xué)生很累，而且授課的效果很差。如果采用啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，通過課堂討論、師生互動(dòng)等方式，傳授解決實(shí)際工程問題的思維方式，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。通過啟發(fā)式教學(xué)，同學(xué)們對(duì)于過定位的優(yōu)點(diǎn)有了很直觀的認(rèn)識(shí)：過定位可以提高穩(wěn)定性。

（2）課程網(wǎng)站式理論教學(xué)模式?！皺C(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”的教學(xué)內(nèi)容非常豐富，為了調(diào)動(dòng)學(xué)生課外學(xué)習(xí)的積極性，在學(xué)校校園網(wǎng)的天空教室處建立了“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”課程網(wǎng)站。課程網(wǎng)站上不僅有教師上課的PPT電子教案、動(dòng)畫、視頻等，還有大量擴(kuò)充的資料，比如典型機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)演示Flash動(dòng)畫、加工中心刀庫(kù)及換刀動(dòng)作等視頻資料、組合機(jī)床夾具方案圖庫(kù)、慧魚模型作品展示、學(xué)生科技作品圖片及PPT等。課程網(wǎng)站還可以進(jìn)行網(wǎng)上作業(yè)布置與批改，遠(yuǎn)程作業(yè)輔導(dǎo)與討論，并設(shè)有習(xí)題庫(kù)，方便學(xué)生自我學(xué)習(xí)與提高。課程網(wǎng)站式理論教學(xué)模式有效緩解了目前教學(xué)內(nèi)容多，而課時(shí)相對(duì)不足的矛盾，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)機(jī)械制造裝備課程內(nèi)容廣度和深度的拓展。

（3）雙語(yǔ)教學(xué)式理論教學(xué)模式。雙語(yǔ)教學(xué)既可以讓學(xué)生掌握扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，又能較好地提高專業(yè)英文閱讀和寫作能力。[4]目前蘇州科技學(xué)院與英國(guó)南威爾士大學(xué)合作辦學(xué)，辦有機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)3+1國(guó)際班，前3年在蘇州科技學(xué)院學(xué)習(xí)，最后1年在南威爾士大學(xué)學(xué)習(xí)。為了適應(yīng)新的發(fā)展需要，開展雙語(yǔ)教學(xué)變得非常迫切。目前針對(duì)國(guó)際班學(xué)生，制作了雙語(yǔ)教學(xué)的多媒體課件進(jìn)行理論教學(xué)；請(qǐng)南威爾士大學(xué)的教授和蘇州科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院英文水平高的教授做學(xué)科前沿的專題英文報(bào)告；要求學(xué)生完成一個(gè)全英文的報(bào)告，自選題目，并要求學(xué)生針對(duì)自己的論文做一個(gè)PPT，在課堂進(jìn)行陳述。雙語(yǔ)教學(xué)開拓了學(xué)生的視野，提高了學(xué)生的英文閱讀寫作能力和口語(yǔ)表達(dá)能力，為學(xué)生以后的發(fā)展奠定了很好的基礎(chǔ)。

（4）綜合創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)模式。蘇州科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院結(jié)合工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)教學(xué)的要求與慧魚模型的特點(diǎn)，組建了慧魚模型綜合創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，增加綜合創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，為學(xué)生提供廣闊的思維空間，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力?；埕~模型綜合創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)包括機(jī)械構(gòu)件、電氣構(gòu)件、氣動(dòng)構(gòu)件、傳感器、電腦控制器和配套計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件。以全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽主題為創(chuàng)新設(shè)計(jì)的選題方向，學(xué)生自己利用慧魚模型綜合創(chuàng)新平臺(tái)，搭建自己的機(jī)器人來完成創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽主題所要求的功能。通過使用慧魚模型綜合創(chuàng)新平臺(tái)，學(xué)生不僅能更好地理解和掌握課堂知識(shí)，而且應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力大大增強(qiáng)，提高了學(xué)生的綜合創(chuàng)新思維能力，也提升了機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量。

（5）基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的科研創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)模式。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法來源于構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論，是實(shí)施探究式教學(xué)模式的一種教學(xué)方法。[5]基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的科研創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)模式是以科研項(xiàng)目為載體，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。這一教學(xué)模式尤其適合對(duì)科研有興趣的同學(xué)。在實(shí)踐教學(xué)過程中，按照自愿和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的原則，將有科研興趣的同學(xué)每3～4人組成一個(gè)科研小組，每個(gè)小組通過自己查詢資料，提出所要研究項(xiàng)目的題目，教師負(fù)責(zé)判斷這個(gè)題目是否具有研究的可行性和必要性。教師把每個(gè)小組比較可行的題目，報(bào)學(xué)校的學(xué)生科技立項(xiàng)。有了一定的經(jīng)費(fèi)支持，以項(xiàng)目為載體，在指導(dǎo)教師的幫助下，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，充分培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造力、獨(dú)立分析和解決問題的能力以及小組組員間的團(tuán)隊(duì)合作能力。

3.多元化的課程教學(xué)考核手段

多元化的“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”課程教學(xué)考核手段，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，有利于提高學(xué)生自我學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力，有利于學(xué)生個(gè)性的培養(yǎng)和發(fā)展，從而提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。結(jié)合蘇州科技學(xué)院課程教學(xué)情況，將課程教學(xué)考核分為五大類：

（1）日常課堂教學(xué)考核。日常課堂教學(xué)考核從上課出勤、課堂問題回答、課堂討論、課后作業(yè)等方面進(jìn)行綜合評(píng)定，按百分制給出分?jǐn)?shù)。日常課堂教學(xué)考核重點(diǎn)考查學(xué)生上課的紀(jì)律性、討論的積極性和創(chuàng)造性、學(xué)習(xí)的認(rèn)真程度等。

（2）英文論文大作業(yè)考核。英文論文大作業(yè)考核是雙語(yǔ)教學(xué)效果的考核，主要從英文論文內(nèi)容的深度和廣度、英文寫作是否有語(yǔ)法問題、課堂陳述等方面進(jìn)行綜合評(píng)定，按百分制給出分?jǐn)?shù)。英文論文大作業(yè)考核重點(diǎn)考查學(xué)生的英文檢索能力、英文寫作能力和英語(yǔ)口語(yǔ)表達(dá)能力等。

（3）綜合創(chuàng)新型實(shí)踐考核。綜合創(chuàng)新型實(shí)踐考核從實(shí)踐題目的擬定、實(shí)踐操作、實(shí)踐總結(jié)、實(shí)踐報(bào)告等方面進(jìn)行綜合評(píng)定，按百分制給出分?jǐn)?shù)。綜合創(chuàng)新型實(shí)踐考核重點(diǎn)考查學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力、實(shí)踐動(dòng)手能力等。

（4）科研創(chuàng)新型實(shí)踐考核?？蒲袆?chuàng)新型實(shí)踐考核只針對(duì)部分有科研興趣的同學(xué)，因而考核成績(jī)作為平時(shí)成績(jī)的加分因素。科研創(chuàng)新型實(shí)踐考核從實(shí)踐題目的創(chuàng)新性和先進(jìn)性、實(shí)踐裝置、方法的合理性、實(shí)踐結(jié)果的實(shí)用性、論文的規(guī)范性等方面綜合評(píng)定。對(duì)于科研創(chuàng)新型實(shí)踐考核中表現(xiàn)突出的學(xué)生，可推薦參加各類競(jìng)賽，在學(xué)校獎(jiǎng)學(xué)金評(píng)定中得到加分，甚至直接參與教師的科研項(xiàng)目。

（5）期末考試考核。“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”作為一門核心專業(yè)課，期末考試是非常重要的一個(gè)考核方式。期末考試考題包括理論基礎(chǔ)知識(shí)題、綜合實(shí)踐分析題和考查學(xué)生創(chuàng)新能力的一些開放式、探究式的題目。通過加大對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)在期末考試考核中所占的比例，提高學(xué)生對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的重視程度，提高學(xué)生理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的能力。

三、結(jié)語(yǔ)

“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”多元化課程教學(xué)模式是一種新的課程教學(xué)模式。這種模式通過利用課堂啟發(fā)式教學(xué)、課程網(wǎng)站教學(xué)、雙語(yǔ)教學(xué)、綜合創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)和基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的科研創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)，整合了多種教學(xué)要素，解決了傳統(tǒng)課程教學(xué)模式中存在的問題。這種模式通過建立多元化的課程教學(xué)考核手段，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的發(fā)展。通過教學(xué)與科研的結(jié)合，重視學(xué)生科研素質(zhì)的培養(yǎng)，提高了學(xué)生的綜合能力。

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（責(zé)任編輯：孫晴）