面向創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革探析

摘要：以深化教育改革，全面推行素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為導(dǎo)向，分析了當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題，從理論與實(shí)踐兩方面對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)提出了相應(yīng)的改革措施。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新；機(jī)械設(shè)計(jì)；理論；實(shí)踐

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）23-0056-02

創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，也是一個(gè)國(guó)家發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力。在21世紀(jì)科技革命迅猛發(fā)展，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的形勢(shì)下，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的跨世紀(jì)人才已成為我國(guó)高等教育十分緊迫和重要的任務(wù)。[1]機(jī)械設(shè)計(jì)類課程包括“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”及相關(guān)的課程設(shè)計(jì)等，是工科院校機(jī)械類和近機(jī)械類專業(yè)非常重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，具有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)性和實(shí)踐性，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力及工程實(shí)踐能力具有十分重要的作用。近年來隨著創(chuàng)新教育的實(shí)施，教學(xué)改革的不斷深入，要求必須對(duì)原有的機(jī)械設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)理念、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)等進(jìn)行改革和嘗試，進(jìn)而不斷提高學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。

一、當(dāng)前高校機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

1.教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前大多數(shù)高校機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)主要通過兩個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)：理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)。其中理論教學(xué)主要是指課堂教學(xué)，包括基礎(chǔ)知識(shí)、各種常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)以及各種常用零件像齒輪、軸、螺栓等的設(shè)計(jì)計(jì)算。實(shí)踐教學(xué)則主要通過兩個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)：相關(guān)課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和對(duì)應(yīng)的課程設(shè)計(jì)。近年來各高校充分認(rèn)識(shí)到要注重學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，因此對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)類課程進(jìn)行了大量的教學(xué)改革嘗試，如清華大學(xué)的“SRT（Student Research Training）”計(jì)劃、上海交通大學(xué)的“團(tuán)隊(duì)合作性教學(xué)”以及“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”等。[2]

2.存在問題

雖然國(guó)內(nèi)各高校對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)類課程進(jìn)行了大量的教學(xué)改革，但就目前的教學(xué)情況來看，仍存在許多不能適應(yīng)21世紀(jì)人才培養(yǎng)需求的問題：

（1）教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科發(fā)展脫節(jié)。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械行業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展，但是我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)類課程內(nèi)容卻未能及時(shí)更新。例如在常見機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法上還是以圖解法分析為主，而對(duì)于現(xiàn)在比較流行的解析法卻很少提及，這樣導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容實(shí)際上已經(jīng)與機(jī)械學(xué)科的發(fā)展相脫節(jié)。

（2）教學(xué)方式單一。隨著我國(guó)教育改革的不斷深入，對(duì)我國(guó)的教育理念也產(chǎn)生了很大的影響。雖然現(xiàn)在很多高校都由傳統(tǒng)的粉筆加掛圖的教學(xué)方式轉(zhuǎn)為多媒體教學(xué)，但是由于教學(xué)體制并未發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，仍舊是側(cè)重理論知識(shí)的講授，缺乏體驗(yàn)、互動(dòng)、實(shí)踐，嚴(yán)重阻礙了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)。

（3）重理論輕實(shí)踐。機(jī)械設(shè)計(jì)類課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，但是現(xiàn)在的課程學(xué)習(xí)往往側(cè)重于理論知識(shí)的傳授，而對(duì)于實(shí)踐教學(xué)缺乏足夠的重視。近些年雖加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力方面的培養(yǎng)，但大多數(shù)實(shí)踐內(nèi)容還是存在時(shí)間少、目的性差及與工程實(shí)際脫節(jié)等問題，尤其缺少對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力與團(tuán)隊(duì)合作能力等方面的培養(yǎng)，從而導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)效果不理想。

二、改革方法

1.理論教學(xué)的改革

（1）明確教學(xué)目標(biāo)。機(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)改革的目標(biāo)是：以提高人才質(zhì)量為目的，以技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)為特色。因此授課時(shí)教師要明確教學(xué)目標(biāo)，要以建立職業(yè)能力為導(dǎo)向，培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維的復(fù)合型、實(shí)踐型高級(jí)工程技術(shù)人才，而不是單純的讓學(xué)生被動(dòng)的接受知識(shí)，要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，給學(xué)生提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)。加強(qiáng)實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)和實(shí)踐基地的建設(shè)工作，探索相對(duì)獨(dú)立的實(shí)踐教學(xué)體系，并以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為核心開展多方面工作，建立“產(chǎn)學(xué)研”結(jié)合的人才培養(yǎng)體系。

（2）合理組織教學(xué)內(nèi)容。在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)，除了基礎(chǔ)理論知識(shí)外，教師還應(yīng)該多介紹一些工程應(yīng)用的實(shí)例和背景，同時(shí)也應(yīng)有意識(shí)地加入一些創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容，來啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高他們的創(chuàng)新能力。例如在講授輪系知識(shí)時(shí)，除了向同學(xué)們介紹輪系的基本工作原理和應(yīng)用外，課本上還列舉了一些實(shí)例，如可以實(shí)現(xiàn)變速和換向的汽車變速箱。課本上的實(shí)例比較簡(jiǎn)單，只介紹了三個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)后退檔，[3]這與實(shí)際常見的汽車變速檔數(shù)是不一致的，但是原理清晰，通俗易懂。等學(xué)生理解了該問題后，教師可以讓學(xué)生去觀察和思考實(shí)際應(yīng)用中汽車是怎樣變速的，同時(shí)作為課外作業(yè)讓他們繪制出實(shí)際汽車的變速簡(jiǎn)圖。除此之外，還可以引導(dǎo)學(xué)生觀察周圍事物，進(jìn)而提升他們的創(chuàng)造熱情。

（3）教學(xué)方式多樣化。一是采用多媒體教學(xué)。近年來隨著信息技術(shù)的發(fā)展，許多新的教學(xué)方法和教學(xué)理念也融入到現(xiàn)代高校的教學(xué)過程中，最典型的就是多媒體教學(xué)。利用多媒體將課程中許多抽象的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)以動(dòng)畫形式展現(xiàn)出來，進(jìn)而提高學(xué)生的理解能力。例如機(jī)構(gòu)演化中的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，可以分為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿和擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，[4]如果只看課本圖片學(xué)生很難想象它們是如何運(yùn)動(dòng)的，當(dāng)以動(dòng)畫形式表現(xiàn)以后，學(xué)生就很容易理解它們的運(yùn)動(dòng)以及區(qū)別了，這樣學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性也會(huì)大大提高。二是采用溫和型的啟發(fā)式教學(xué)，即教師與學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的作用相當(dāng)，教學(xué)民主，教師把講解與討論結(jié)合起來通過啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行意義建構(gòu)，主動(dòng)獲取知識(shí)、發(fā)展能力，而不是一味的被動(dòng)接受知識(shí)。三是充分利用現(xiàn)有的信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立具有網(wǎng)上教學(xué)、學(xué)習(xí)和教學(xué)管理的教學(xué)網(wǎng)站。教師將相關(guān)教學(xué)資料上傳，學(xué)生可以利用網(wǎng)站進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和在線討論，從而達(dá)到資源共享、師生互動(dòng)的目的。

（4）成績(jī)考核多樣性。以往的成績(jī)考核多采用閉卷筆試的方式，這種方式存在一定的局限性，很多學(xué)生平時(shí)不怎么學(xué)習(xí)，作業(yè)也是抄襲，往往利用最后兩周時(shí)間突擊復(fù)習(xí)以應(yīng)付考試獲取學(xué)分。這種現(xiàn)象使得學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握不夠扎實(shí)，內(nèi)容理解不夠透徹，因此對(duì)考核方式也要進(jìn)行改革。將考核內(nèi)容分為作業(yè)、考勤、實(shí)驗(yàn)、筆試四部分，每部分根據(jù)具體情況占有不同比例分值。作業(yè)分為課內(nèi)作業(yè)和課外作業(yè)。課內(nèi)作業(yè)就是在上課時(shí)讓學(xué)生當(dāng)堂完成課后習(xí)題，限定時(shí)間，直接上交，這樣可以避免抄襲現(xiàn)象；課外作業(yè)可以布置一些與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的設(shè)計(jì)或計(jì)算，但是需要學(xué)生課下完成，這樣就需要學(xué)生具有查閱書刊雜志、上網(wǎng)檢索等獲取信息的能力，可以培養(yǎng)他們判斷、識(shí)別信息價(jià)值，歸納和整理資料，分析處理信息的能力?？记诓捎貌欢ㄆ诳记?，實(shí)驗(yàn)成績(jī)由任課教師和實(shí)驗(yàn)教師視學(xué)生的具體表現(xiàn)來定，筆試就采用以往的方式，但是所占比例大大縮小。通過這樣的綜合考核，能夠比較公正、客觀的給學(xué)生一個(gè)合理的成績(jī)，避免有些學(xué)生投機(jī)取巧，應(yīng)付考試。

2.實(shí)踐教學(xué)的改革

實(shí)踐教學(xué)包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)兩大環(huán)節(jié)，實(shí)踐教學(xué)改革也要從這兩方面著手：

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)。課程配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而且實(shí)驗(yàn)課時(shí)偏少，學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)只是看到了實(shí)驗(yàn)過程，而不會(huì)積極主動(dòng)地去思考。要想提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維，教師應(yīng)該設(shè)計(jì)相應(yīng)的具有設(shè)計(jì)性的綜合性實(shí)驗(yàn)，同時(shí)要注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的創(chuàng)新性，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和選題的自主性，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。盡可能的增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)，充分發(fā)揮教師主導(dǎo)、學(xué)生自主的作用。鼓勵(lì)學(xué)生參加創(chuàng)新設(shè)計(jì)小組，積極參加大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽。通過參加比賽，學(xué)生最終能夠獲得解決實(shí)際問題的能力，且能進(jìn)一步提高動(dòng)手能力。此外可以對(duì)學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)室，讓那些對(duì)實(shí)驗(yàn)感興趣的學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)。同時(shí)提醒學(xué)生要注意觀察，積極發(fā)現(xiàn)實(shí)際問題，想辦法解決問題，這樣學(xué)生的自主思考能力就會(huì)提高。

（2）課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程重要的綜合性與實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)一方面可以提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，另一方面可以加強(qiáng)學(xué)生的技能訓(xùn)練。對(duì)于課程設(shè)計(jì)的改革主要集中在以下幾方面：一是改革設(shè)計(jì)教學(xué)模式。原來的設(shè)計(jì)都是在課程學(xué)習(xí)結(jié)束以后進(jìn)行，現(xiàn)在則在課程開始之初就將題目告訴學(xué)生，讓他們對(duì)設(shè)計(jì)先有大概了解，隨著學(xué)習(xí)的深入，他們對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容也有了更深刻的理解，此時(shí)就可以讓學(xué)生自主確定要研究的內(nèi)容，增加他們創(chuàng)新思維的自由度。二是更新設(shè)計(jì)題目，改變?cè)O(shè)計(jì)手段。設(shè)計(jì)題目應(yīng)該不斷更新，即便是采用同一個(gè)大題目，如機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一般都以傳統(tǒng)的減速器設(shè)計(jì)為題目，[5]題目也可以采用不同的減速器類型如齒輪減速器、蝸桿減速器和行星齒輪減速器等，對(duì)于齒輪減速器又可以設(shè)計(jì)成直齒、斜齒或錐齒輪。同時(shí)還可以按照傳動(dòng)的布置形式設(shè)計(jì)成展開式、分流式或同軸式等，即使是相同類型的減速器應(yīng)用場(chǎng)合也不相同，采用不同的原始數(shù)據(jù)。這樣就可以使每個(gè)學(xué)生都有不同的設(shè)計(jì)題目，避免抄襲現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。

三、結(jié)束語

機(jī)械設(shè)計(jì)類系列課程具有很強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)踐性，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維能力訓(xùn)練的最好的方式之一。通過對(duì)該類課程的理論與實(shí)踐方面的改革，解決了傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，激勵(lì)了學(xué)生的創(chuàng)新和自主學(xué)習(xí)意識(shí)，提高了學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)創(chuàng)新精神和團(tuán)結(jié)合作的團(tuán)隊(duì)精神奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐廣紅，劉靜，付群峰，等.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)體系改革與實(shí)踐[J].江西理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，（4）.

[2]馮勇，汪木蘭，張杰.機(jī)械設(shè)計(jì)類基礎(chǔ)課程綜合教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2011，（19）.

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[4]劉莉，賈文友.提高學(xué)生實(shí)踐能力下探索機(jī)械設(shè)計(jì)類課程改革[J].科技信息，2011，（12）.

[5]陳海波.機(jī)械設(shè)計(jì)類課程創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)模式的研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2012，（2）.

（責(zé)任編輯：孫晴）