以學(xué)生工程實(shí)踐能力為導(dǎo)向的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程改革與實(shí)施

郭維城　王琳　劉小琨　張陳

摘 要 結(jié)合應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)特點(diǎn)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方法、考核方式等方面進(jìn)行了改革嘗試。提出以學(xué)生工程能力為導(dǎo)向的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)模式，旨在提高學(xué)生綜合運(yùn)用材料力學(xué)、理論力學(xué)、工程材料、機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)來進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生具有產(chǎn)品創(chuàng)新能力和解決生產(chǎn)實(shí)踐問題的能力。

關(guān)鍵詞 工程實(shí)踐能力 導(dǎo)向 改革 實(shí)施

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.01.047

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程普遍存在的問題有：教材章節(jié)相互獨(dú)立，不能使所學(xué)知識(shí)形成系統(tǒng)；多媒體只能起到演示作用，與真正的操作相差較遠(yuǎn)；實(shí)踐學(xué)時(shí)少，理論與實(shí)踐不能及時(shí)結(jié)合，學(xué)生枯燥，沒有積極性；學(xué)生的工程能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，主動(dòng)分析問題、解決問題的能力不強(qiáng)；教師對(duì)課程改革的手段、措施欠缺，照本宣科的教學(xué)方式很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性；學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)欠缺。

綜上所述，本文提出以學(xué)生工程實(shí)踐能力為導(dǎo)向的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程改革與實(shí)施研究。該研究的特點(diǎn)，一是在教學(xué)模式上，為學(xué)生營(yíng)造自由發(fā)展的氛圍；二是在教學(xué)方法上，為學(xué)生營(yíng)造自主探究的環(huán)境；三是在教學(xué)手段上，組織豐富多彩的競(jìng)賽活動(dòng)，展示設(shè)計(jì)成果，吸引更多人參與其中；四是在考核方式上，多種考核形式并存，注重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程改革內(nèi)容及目標(biāo)

1.1 具體改革內(nèi)容

（1）改革課程教學(xué)模式，設(shè)置有利于學(xué)生自由發(fā)展的教學(xué)環(huán)節(jié)。引導(dǎo)學(xué)生“主動(dòng)參與”的教學(xué)模式，教師在課程教學(xué)初期提出目標(biāo)，如以往屆“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽” 為主題，并明確目標(biāo)完成質(zhì)量，將納入期末考核并給定所占總成績(jī)的比例，一般不應(yīng)大于50%；學(xué)生自行提出任務(wù)，3人一組自由組隊(duì)，尋找方法，教師在目標(biāo)提出約兩周后組織學(xué)生對(duì)任務(wù)進(jìn)行答辯，對(duì)任務(wù)進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，指出下一步學(xué)習(xí)的重點(diǎn)；在學(xué)期中組織“機(jī)構(gòu)創(chuàng)意搭接”活動(dòng)，在學(xué)期末組織“機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)仿真”活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生熱情。課程教學(xué)模式不局限于教師課堂講授，可以是學(xué)生任務(wù)匯報(bào)、教師指導(dǎo)答疑、活動(dòng)演示等多種形式并存。

教師引導(dǎo)：提出目標(biāo)、不規(guī)定任務(wù)；不規(guī)定方法；督促實(shí)施、解答疑問。學(xué)生主動(dòng)參與：明確目標(biāo)，提出任務(wù)；尋找方法；邊學(xué)邊干，完成實(shí)踐。

（2）改革課程教學(xué)方法，營(yíng)造學(xué)生自主探究的環(huán)境。引導(dǎo)學(xué)生“主動(dòng)參與”的教學(xué)方法，教師在課程講授過程中取材以教材為線索，又不局限于教材，在學(xué)生自行尋找的任務(wù)中，找到具有共性的問題，引入課堂；在各章節(jié)圍繞技術(shù)的發(fā)展，增加新的內(nèi)容；不拘泥于程式方法的符合度，看重對(duì)方法（路徑）的找尋過程，看重結(jié)果的創(chuàng)新度。

（3）改革課程考核方式，重點(diǎn)以考核學(xué)生能力為主，多種考核形式并存，客觀準(zhǔn)確評(píng)價(jià)學(xué)生成績(jī)。打破傳統(tǒng)的以考核學(xué)生對(duì)書本知識(shí)掌握程度的限時(shí)書面考試方式，傳統(tǒng)考試方式會(huì)使學(xué)生臨時(shí)抱佛腳，放松平時(shí)的學(xué)習(xí)。加強(qiáng)對(duì)平時(shí)任務(wù)完成情況考核、對(duì)組織活動(dòng)參與情況考核、對(duì)實(shí)驗(yàn)室開放參與程度考核，加大平時(shí)考核在綜合成績(jī)中所占的比重，在一定程度上促使學(xué)生重視平時(shí)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)過程變成循序漸進(jìn)的過程，防止學(xué)生考前的突擊應(yīng)付，提高平時(shí)學(xué)習(xí)的自覺性和主動(dòng)性，考試題目增加一定量的設(shè)計(jì)型題目，強(qiáng)調(diào)工程背景，克服傳統(tǒng)考試中題目的限時(shí)性、定向性、唯一性、單純性的弊端，著意考察學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題和創(chuàng)新思維的能力。

（4）改革課程對(duì)應(yīng)集中性實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容，將任務(wù)從課內(nèi)延伸至課外。多數(shù)作品可作為課程設(shè)計(jì)繼續(xù)研究，豐富課程設(shè)計(jì)內(nèi)容；部分作品可作為畢業(yè)設(shè)計(jì)題目深入分析；優(yōu)秀作品可參加遼寧省機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽。

1.2 改革目標(biāo)

通過課堂講授與學(xué)生自主實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生具有：（1）根據(jù)目標(biāo)范圍找尋社會(huì)需求提煉課題的能力；（2）對(duì)于機(jī)械工程問題進(jìn)行系統(tǒng)表達(dá)、建立模型、分析求解和論證的能力；（3）獨(dú)立創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)與零部件的能力；（4）在團(tuán)隊(duì)中工作、與他人合作的能力。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程改革實(shí)施方案

學(xué)生的學(xué)習(xí)分別通過若干個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)來完成，每個(gè)任務(wù)均要求學(xué)生通過小組動(dòng)手實(shí)踐直接掌握實(shí)踐知識(shí)。在實(shí)踐中遇到了問題，又使學(xué)生對(duì)理論的學(xué)習(xí)變成內(nèi)在需要。學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)理論之時(shí)，又通過實(shí)踐鞏固理論知識(shí)，從而使理論知識(shí)學(xué)習(xí)與實(shí)踐知識(shí)學(xué)習(xí)有機(jī)地結(jié)合在一起。以學(xué)生“主動(dòng)參與”為中心，進(jìn)行各方面能力的培養(yǎng)與鍛煉，每個(gè)任務(wù)都是一個(gè)完整的工作過程，是一個(gè)獲取信息—制定計(jì)劃—做出決定—實(shí)施計(jì)劃—檢查控制—評(píng)定反饋的過程。具體實(shí)施方案見圖1。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程改革成效

3.1 組織與課程密切相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)

在2013/2014學(xué)年第二學(xué)期，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程進(jìn)行了改革的嘗試，涉及三個(gè)班級(jí)。在課程前半部分常用機(jī)構(gòu)理論內(nèi)容講解完，組織學(xué)生開展“首屆機(jī)構(gòu)創(chuàng)意搭接競(jìng)賽”活動(dòng)。

3.2 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程改革取得成果

共收集作品32件，分別是：顎式破碎機(jī)、飛機(jī)起落架、活塞泵、壓蓋機(jī)、蛋糕切片機(jī)、汽車雨刷器、印花機(jī)、臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)、帶式輸送機(jī)、鶴式起重機(jī)、攝影升降臺(tái)、機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)、車載起重機(jī)、多連桿式獨(dú)立懸掛機(jī)構(gòu)、機(jī)械手手指機(jī)構(gòu)、精壓機(jī)機(jī)構(gòu)、縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)、機(jī)械手手臂機(jī)構(gòu)、篩料機(jī)機(jī)構(gòu)、內(nèi)燃機(jī)、活塞泵、插床插削機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)傳送機(jī)構(gòu)、飛剪機(jī)構(gòu)、后備箱開啟閉合機(jī)構(gòu)、單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)、牛頭刨床機(jī)構(gòu)、門式起重機(jī)、振動(dòng)篩料機(jī)、挖掘機(jī)、洗瓶器、浴室搓澡器。每件作品包括：設(shè)計(jì)任務(wù)書、答辯PPT、機(jī)構(gòu)搭接視頻、活動(dòng)總結(jié)。評(píng)選出特等獎(jiǎng)1項(xiàng)，一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，二等獎(jiǎng)6項(xiàng)，三等獎(jiǎng)6項(xiàng)。其中，單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)獲特等獎(jiǎng)；顎式破碎機(jī)、后備箱開啟閉合機(jī)構(gòu)、牛頭刨床機(jī)構(gòu)獲一等獎(jiǎng)；飛機(jī)起落架、汽車雨刷器、攝影升降臺(tái)、精壓機(jī)機(jī)構(gòu)、插床插削機(jī)構(gòu)、飛剪機(jī)構(gòu)獲二等獎(jiǎng)；活塞泵、壓蓋機(jī)、門式起重機(jī)、振動(dòng)篩料機(jī)、挖掘機(jī)、洗瓶器獲三等獎(jiǎng)。

4 結(jié)語

從改革實(shí)施效果看，師生交流加強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)自主性有所提高；設(shè)計(jì)獨(dú)立完成，無法抄襲；全體學(xué)生參與小組共同設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了與人合作意識(shí)，獲得了團(tuán)隊(duì)工作經(jīng)驗(yàn)；部分作品可作為課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目繼續(xù)深入研究，課內(nèi)成果延伸到課外。

該研究使實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合，以技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)為主線，按照能力本位、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的理念進(jìn)行組織教學(xué)，構(gòu)建以實(shí)踐為主、以知識(shí)為輔、以任務(wù)為載體、理論與實(shí)踐一體化的課程結(jié)構(gòu)，充分體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)思想，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)和解決問題的主動(dòng)性，通過小組個(gè)體之間、師生之間的溝通、交流、討論、答辯、評(píng)價(jià)等多個(gè)環(huán)節(jié)，通過對(duì)任務(wù)實(shí)施過程中具體環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生由簡(jiǎn)到繁、由易到難、循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備對(duì)任務(wù)綜合的分析能力、知識(shí)選擇能力、知識(shí)應(yīng)用能力、對(duì)問題的判斷能力、問題分析能力、創(chuàng)新能力、工作質(zhì)量及效率和團(tuán)隊(duì)合作能力、自學(xué)能力等人才培養(yǎng)方案中所要求必須具備的能力素質(zhì)。

基金項(xiàng)目：本文系2012遼寧省教育廳教育教學(xué)研究項(xiàng)目“培養(yǎng)卓越工程師創(chuàng)新與實(shí)踐能力途徑的探索”（2012-150）。2014年沈陽工程學(xué)院教育教學(xué)研究青年基金項(xiàng)目“以學(xué)生工程實(shí)踐能力為導(dǎo)向的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程改革與實(shí)施”（Q201406）的研究成果

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