基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學改革

張曉露，武衛(wèi)，郭曉峰

摘要：以培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力為目標，對《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程進行了教學改革。從教學目標與培養(yǎng)機制、教學體系與教學內(nèi)容、教學方法與教學手段等方面論述了加強學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的措施，實踐表明，這些措施效果良好。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力培養(yǎng)；《機械設(shè)計基礎(chǔ)》；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2014）10-0036-02

創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動力[1]。培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和工程實踐經(jīng)驗的復(fù)合型人才是高等工科院校教學改革所追求的目標[2]。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程是我校航空工程類專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)類課程，如何在該課程的教學中培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學生的工程意識和創(chuàng)新能力，從而取得更好的教學效果，是一個值得研究和探討的問題。近年來，著眼于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的需要，按照打牢基礎(chǔ)、著眼發(fā)展、注重創(chuàng)新、培養(yǎng)能力的人才培養(yǎng)要求，我們對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學改革進行了探索與實踐。

一、調(diào)整教學目標，創(chuàng)新培養(yǎng)機制

1.在教學目標中重視學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。根據(jù)軍隊院校人才培養(yǎng)的要求，結(jié)合相關(guān)專業(yè)的實際情況，在充分調(diào)研論證的基礎(chǔ)上，調(diào)整了課程教學目標：不但要求學生系統(tǒng)掌握本課程的基礎(chǔ)理論、基本知識和基本技能，還通過理論與實踐相結(jié)合的途徑，重點培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和動手能力，把其與專業(yè)技能和軍官素質(zhì)培養(yǎng)并重，為學生將來從事裝備技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。因此，在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的整個教學改革中都要有利于學生綜合素質(zhì)的提高，有利于裝備實踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.實行本科生導師制，在科研實踐中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。目前高校教育中，碩士、博士研究生在導師指導下開展科研學術(shù)工作，而本科生很少有機會參與到具有較強實踐性和創(chuàng)新性的科研項目中。本科生導師制就是本科學生在教師指導下進行學術(shù)研究，使學生能夠盡早進入學科專業(yè)領(lǐng)域，培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新能力。對于三年級的學生，通過雙向選擇為每一名學生配備本科生導師，導師安排學生進入相關(guān)科研項目。在每個學年末學生要完成相關(guān)的研究報告、論文等作為結(jié)題依據(jù)。本科生導師制把學生從單一的課堂學習帶入到高層次的科研創(chuàng)新氛圍中，讓廣大學生敢想，敢思，敢悟，敢做，可有效培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

二、改革課程內(nèi)容體系，優(yōu)化教學內(nèi)容

1.以機械系統(tǒng)設(shè)計為主線，以創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為導向，改革課程內(nèi)容體系。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程主要研究機械工程中常用機構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本設(shè)計理論和設(shè)計方法。各部分內(nèi)容之間邏輯上的聯(lián)系較少，內(nèi)容體系具有不系統(tǒng)性和零散性，如果沒有一條清晰的主線，容易使學生學得毫無頭緒，造成理解上的混亂。為此，我們構(gòu)建了以機械系統(tǒng)設(shè)計為主線的內(nèi)容體系，從系統(tǒng)的角度把教學內(nèi)容分為“常用機構(gòu)”、“機械傳動”、“機械聯(lián)接”、“軸系”和“機械系統(tǒng)”五大模塊，將相對獨立的各種零部件相互聯(lián)系起來，讓學生具備整體的機械系統(tǒng)設(shè)計概念。雖然本課程研究的是機械設(shè)計問題，但其本身卻并不“機械”，工程問題的解決雖有其經(jīng)典設(shè)計方案，但設(shè)計更為簡單、巧妙和高效的方案始終是設(shè)計者努力的方向，這就是機械創(chuàng)新設(shè)計，我們在課程內(nèi)容中增加了創(chuàng)造原理和創(chuàng)新技法等教學內(nèi)容，促進了學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.以裝備實際應(yīng)用為背景，優(yōu)化教學內(nèi)容。為了解決機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學中理論與裝備實際相脫離的問題，我們結(jié)合專業(yè)特點，對原有教學內(nèi)容進行了優(yōu)化，緊密聯(lián)系航空裝備實際，盡量采用裝備實例來說明問題。比如在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學內(nèi)容中，我們引入了飛機起落架、發(fā)動機附件機匣、直升機主減速器等裝備實例，使學生對機構(gòu)有了直觀的認識，同時也使得學生對本專業(yè)更感興趣，更好地適應(yīng)部隊航空裝備快速發(fā)展的需要。在課余時間帶領(lǐng)學生到飛機實驗廳參觀，將理論與實踐相結(jié)合，通過介紹裝備中一些設(shè)計巧妙的機構(gòu)，提高學生對工程設(shè)計的認識，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。

三、創(chuàng)新教學方法，改革教學手段

1.采用啟發(fā)式教學方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。傳統(tǒng)的教學方法是教師采取灌輸式的教學方法，學生參與教學活動的機會少，絕大部分時間處于被動的接受狀態(tài)，沒有更多獨立思考的空間，學習的主動性和積極性很難發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，不利于創(chuàng)新型人才的成長。啟發(fā)式教學法是啟發(fā)引導學生主動學習的一種創(chuàng)新教學法，強調(diào)學生是教學活動的主體，它能啟迪學生思維，激發(fā)學生的興趣和求知欲，有效地調(diào)動學生學習的積極性和創(chuàng)造性。在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學過程中，應(yīng)多采用啟發(fā)式教學，通過創(chuàng)設(shè)啟發(fā)性問題，引導學生去思考，去求變，讓他們自己去尋求答案。例如，在講授周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算時，依次向?qū)W生提出這樣三個問題：能不能直接利用定軸輪系傳動比計算的公式？不能用的原因是什么？怎么讓周轉(zhuǎn)輪系的行星輪軸線固定下來變成一個定軸輪系？學生在教師啟發(fā)與點撥下，積極主動地思考，最終采用“反轉(zhuǎn)法”把周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算問題轉(zhuǎn)化為定軸輪系傳動比計算問題，利用已有知識解決了新問題，獲取了新知識，教師的主導地位、學生的主體地位得以實現(xiàn)。實踐證明，采用啟發(fā)式教學，學生的邏輯推理能力、總結(jié)歸納能力、分析判斷能力和解決問題能力都得到了鍛煉和提高。思維能力的提高，無形中對學習也起到推動作用，這一切為學生創(chuàng)新思維的形成奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2.多種教學手段相結(jié)合，激發(fā)學生的學習興趣，提高創(chuàng)新意識。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的特點是信息量大，與工程實際結(jié)合緊密，且很多內(nèi)容較為抽象，難以用語言描述，而學生對于絕大多數(shù)機械特別是裝備中的機械還缺乏直觀、形象的認識，不僅學起來枯燥乏味，對于抽象的知識點也難以真正理解和消化。在課堂教學中，應(yīng)充分考慮學生的認知困難，根據(jù)課程中各部分內(nèi)容的不同特點，靈活采用多媒體課件、模型、三維動畫、視頻等教學手段，營造出圖、文、聲、像并茂的視聽氛圍，幫助學生直觀地獲取信息，激發(fā)學習興趣，促進學生對知識的感性理解和掌握，提高創(chuàng)新意識。例如，在講授四桿機構(gòu)“死點”的應(yīng)用時，先播放一段飛機放下起落架著陸的視頻，再由Flash動畫演示起落架收放機構(gòu)（四桿機構(gòu)）的工作情況，最后提出“怎么保證起落架在地面巨大作用力的作用下不會自動收起”這一問題，學生對這一裝備實例問題產(chǎn)生了興趣，很容易想到應(yīng)用機構(gòu)在“死點”位置時將不能運動這一特性，使起落架機構(gòu)在放下狀態(tài)處于“死點”位置。利用“死點”這一“不好”的特性實現(xiàn)特定的功能，加深了學生對于事物兩面性的認識，提高了巧妙利用事物的反面特性進行創(chuàng)新的意識。

四、結(jié)束語

學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一項綜合性很強的系統(tǒng)工程，它涉及整個教育體系的方方面面。我們從教學目標與培養(yǎng)機制、教學體系與教學內(nèi)容、教學方法與教學手段等方面對《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學改革與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)進行了初步的研究，經(jīng)過幾年的實踐，取得了良好的效果。近年來指導學生參加全國大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國未來飛行器設(shè)計大賽等學科競賽，共獲全國一等獎9項、二等獎15項、三等獎4項。

參考文獻：

[1]江澤民.論科學技術(shù)[M].北京：中央文獻出版社，2001.

[2]徐小軍，尚建忠，潘存云等.軍校學員機械創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)的探索與實踐[J].高等教育研究學報，2009，32（2）：70-71.

作者簡介：張曉露（1982-），男，安徽阜陽人，空軍工程大學講師，主要從事機械設(shè)計教學與研究。