《機械原理》“研究型”教學(xué)模式初探

尤小梅，馬星國，王鐵軍，趙滿平

（沈陽理工大學(xué) 機械工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110159）

《機械原理》“研究型”教學(xué)模式初探

尤小梅，馬星國，王鐵軍，趙滿平

（沈陽理工大學(xué) 機械工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110159）

基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論及“CDIO”國際工程教育理念，改革現(xiàn)行《機械原理》單一“師教生學(xué)”的課程教學(xué)模式，建立基于設(shè)計專題的“研究型”課程教學(xué)模式，通過“做中學(xué)”促使學(xué)生主動完成知識建構(gòu)和能力建構(gòu)。

機械原理；教學(xué)模式；研究型教學(xué)；教學(xué)改革

一、機械原理課程教學(xué)模式改革背景

《機械原理》是機械工程類本科專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，有著極為廣泛的工程應(yīng)用背景。它在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維以及機械工程實踐能力訓(xùn)練等方面發(fā)揮著重要作用[1]。如何在《機械原理》課程的教學(xué)過程中，加強對學(xué)生工程設(shè)計能力的訓(xùn)練，提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力，開拓學(xué)生的思維空間，提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力，是培養(yǎng)機械專業(yè)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵[2]。

傳統(tǒng)的機械原理教學(xué)模式主要存在如下幾個問題：（1）一直以成熟、單一的理論知識傳授為中心，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新思維啟發(fā)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效途徑，學(xué)生被動地接受，限制了其主觀能動性的調(diào)動和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。（2）理論教學(xué)之后的實踐環(huán)節(jié)通常按照規(guī)定的課程設(shè)計題目開展，這種理論與實踐相互分離的教學(xué)模式，導(dǎo)致學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中缺乏漸進(jìn)式的設(shè)計訓(xùn)練，在之后面對課程設(shè)計時普遍感覺無從下手，簡單模仿、甚至照搬照抄，在提高知識應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力方面的效果不夠理想。

二、機械原理課程教學(xué)模式改革的理論基礎(chǔ)及改革思路

建構(gòu)主義的認(rèn)知論認(rèn)為：人的認(rèn)識不是被動接受的，而是通過個體的經(jīng)驗建構(gòu)起來的[3-5]。近年來，由MIT、瑞典皇家工程學(xué)院等發(fā)起并得到工程教育界及產(chǎn)業(yè)界積極肯定的CDIO工程教育模式，它是基于產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行全生命周期的教學(xué)，讓學(xué)生以主動的，實踐的和聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，培養(yǎng)學(xué)生的四大能力（即工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力）[6]。實踐證明，CDIO“做中學(xué)”的理念和方法是先進(jìn)可行的?！稒C械原理》是一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，其最顯著的特點是基礎(chǔ)理論與工程實際的結(jié)合。顯然，CDIO“做中學(xué)”的理念和方法值得機械原理課程教學(xué)借鑒。

在機械原理課程改革過程中，我們提出從更新教學(xué)理念入手，變“師教生學(xué)、學(xué)生被動接受”的教學(xué)模式為“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式。淡化技術(shù)細(xì)節(jié)，注重知識的系統(tǒng)性和應(yīng)用性。以知識傳授為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，建立“研究型”教學(xué)模式——把學(xué)習(xí)、研究、實踐有機的結(jié)合，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體。學(xué)生在研究中積累知識、培養(yǎng)能力和鍛煉思維，同時養(yǎng)成科學(xué)研究的精神和科學(xué)態(tài)度，在研究中完成課程學(xué)習(xí)，實現(xiàn)知識與能力的建構(gòu)。具體實踐過程中，我們探索和建立了基于設(shè)計專題的研究型“教”、“學(xué)”模式，即在理論教學(xué)過程的不同階段，穿插基于實際工程問題的設(shè)計專題，建立面向教師的“研究性”教學(xué)模式和面向?qū)W生的“研究性”學(xué)習(xí)模式；最后，改革實踐環(huán)節(jié)，即改變傳統(tǒng)單純按照既定題目開展課程設(shè)計的實踐教學(xué)模式，提倡因材施教，規(guī)定題目和自選開放性題目并重，促使優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出。自選的開放性題目可以是理論教學(xué)過程中設(shè)計專題的延伸和拓展，也可以來自學(xué)生的課外創(chuàng)新實踐活動。

三、機械原理課程研究型教學(xué)模式的主要內(nèi)容和實施方法

機械原理課程“研究型”教學(xué)模式的主要內(nèi)容是將理論教學(xué)與歷年機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的主題內(nèi)容相結(jié)合，將工程實際問題進(jìn)行提煉、分解，結(jié)合理論知識點確立設(shè)計專題。

1.以教師為主導(dǎo)的研究型“教學(xué)”模式中，主要由課堂理論授課和組織學(xué)生針對機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的主題展開調(diào)研兩個部分組成。理論授課采用“啟發(fā)式”教學(xué)，針對學(xué)生的調(diào)研結(jié)果，通過分析實際工程應(yīng)用問題，引出相關(guān)的理論知識點。在組織學(xué)生調(diào)研過程中，指導(dǎo)學(xué)生按照不同的機械類型將調(diào)研結(jié)果進(jìn)行整理分類。通過分類引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)不同機械類型中存在的問題，繼而有目的地針對不同問題設(shè)定相應(yīng)的設(shè)計專題。比如，功能原理設(shè)計、運動規(guī)律設(shè)計、機構(gòu)型式設(shè)計、系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計等。同時結(jié)合理論教學(xué)的知識點講授，以及后期學(xué)生的課堂討論，設(shè)計作品的課堂點評等手段充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，使其主動參與到學(xué)習(xí)的進(jìn)程中，啟發(fā)其創(chuàng)新思維，改變傳統(tǒng)教師理論授課的“我要教”為學(xué)生的“我要學(xué)”。

2.以學(xué)生為主體的研究型“學(xué)習(xí)”模式中，學(xué)生通過實地考察、網(wǎng)絡(luò)搜索等手段進(jìn)行調(diào)研、結(jié)果整理分類以及根據(jù)調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)問題的過程中，可以充分調(diào)動和發(fā)揮其自身主觀能動性，激發(fā)其對于課程的學(xué)習(xí)興趣。同時，教師要適時鼓勵學(xué)生獨立思考，大膽質(zhì)疑，引導(dǎo)其多方位、多角度地發(fā)現(xiàn)問題，繼而針對設(shè)定的設(shè)計專題運用理論知識進(jìn)行解決問題的多方案創(chuàng)新構(gòu)思、展示和討論，找出存在的問題并加以改進(jìn)；掌握設(shè)計專題中蘊含的基本概念，擴(kuò)展課堂所學(xué)知識，學(xué)會設(shè)計原理的靈活運用，在這一自身逐步探索的研究型學(xué)習(xí)模式中，學(xué)生的積極性得以全面調(diào)動，創(chuàng)造性思維得以進(jìn)一步訓(xùn)練和拓展。

3.完成了基于設(shè)計專題的理論教學(xué)過程之后，學(xué)生的創(chuàng)新思維、實際設(shè)計能力和綜合能力均得到了一定程度上的訓(xùn)練，改變了傳統(tǒng)的到了課程設(shè)計環(huán)節(jié)沒有頭緒，無從下手的狀況。此時，針對課程設(shè)計的實踐環(huán)節(jié)，可以靈活把握。即課程設(shè)計的題目可以來自教師規(guī)定的題目，但更加鼓勵學(xué)生繼續(xù)綜合、修改和完善理論教學(xué)過程中基于設(shè)計專題的設(shè)計成果，進(jìn)而從中篩選出優(yōu)秀的設(shè)計作品，并進(jìn)一步進(jìn)行后期的改進(jìn)、制作及創(chuàng)新性試驗等工程實踐活動，為參加機械創(chuàng)新設(shè)計大賽做準(zhǔn)備。在這一實踐過程中，學(xué)生的工程實踐能力和團(tuán)隊合作意識得以鍛煉和提高。

四、結(jié)語

1.研究是一種實踐活動，實踐是實現(xiàn)知識向能力轉(zhuǎn)化的主要途徑。知識的建構(gòu)不僅僅是對單個知識的掌握，更主要的是要將所學(xué)知識聯(lián)系起來加以系統(tǒng)化，并最終形成能力。傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的較大問題就是給學(xué)生灌輸了一大堆缺乏聯(lián)系的知識，導(dǎo)致知識的碎片化，而往往又缺乏將這些碎片化的知識系統(tǒng)化的手段。《機械原理》課程研究型教學(xué)模式的核心是學(xué)生通過自己的努力完成知識和能力的建構(gòu)，這種建構(gòu)是在教師指導(dǎo)下，學(xué)生針對特定課程內(nèi)容的研究中完成的，是典型的“做中學(xué)”模式。

2.《機械原理》課程“研究型”的教、學(xué)相輔模式，促使學(xué)生將理論知識與工程實踐有機結(jié)合，大大激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣，使其能夠主動探索、思考問題。同時便于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神，提高了他們的綜合實踐能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。在這一過程中，學(xué)生成為教學(xué)實踐過程中的主導(dǎo)者，而教師則成為引導(dǎo)者、咨詢者和評價者。學(xué)生不再是被動地接受知識，而是主動獲取知識，主動完成知識和能力的自我建構(gòu)。

總之，希望本次對于《機械原理》課程”研究型“教學(xué)模式的改革，能探索出一條以能力培養(yǎng)為核心的新的課程教學(xué)模式，并且通過今后實際教學(xué)過程中的實踐，“研究型”教學(xué)模式不斷獲得完善，以此來更好地完成教學(xué)目標(biāo)。

[1]孫亮波，孔健益，黃美發(fā)，等.在機械原理教學(xué)中引入機械創(chuàng)新設(shè)計項目的研究與實踐[J].機械，2012，12（37）：21-23.

[2]李志義.我國工程教育改革的若干思考 [J].中國高等教育，2012，（10）：30-34.

[3]David Jonassen et al.，，Constructivism and Computer-MediatedCommunication in Distance Education，The American Journal of DistanceEducation Vol.9 No.2，1995.

[4]Brent G.Wilson，Metaphors for Instruction：Why We Talk About LearningEnvironments，Educational Technology，Sept-Oct 1995.

[5]Chris Dede，The Evolution of Constructivist Learning Environments：Immersion in Distributed Virtual Worlds，Educational Technology，Sept-Oct1995.

[6]陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究，2006，（11）：81-83.

G642.0

A

1674-9324（2014）20-0077-02

2012年度遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究立項項目（遼教發(fā)[2012]130號）；2011年度沈陽理工大學(xué)本科教學(xué)改革研究立項項目。

尤小梅（1976-），女，江蘇連云港人，工學(xué)博士，沈陽理工大學(xué)機械工程學(xué)院，副教授。