基于仿生項(xiàng)目的機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

解明利， 黃世軍， 汪飛雪， 臧新良

(燕山大學(xué) 機(jī)電液一體化國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，河北 秦皇島066004)

0 引 言

“機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)”是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)學(xué)科主干課，通過(guò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有初步的“能提出創(chuàng)新構(gòu)思并能盡快將其轉(zhuǎn)化為具有競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)品”的能力。在這個(gè)過(guò)程中，創(chuàng)新性思維是靈魂，也是機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)的本質(zhì)與核心［1-4］。設(shè)計(jì)作為一種創(chuàng)造性活動(dòng)與實(shí)踐密不可分，息息相關(guān)。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)正是學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)課程進(jìn)行工程實(shí)踐的重要途徑，通過(guò)精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以啟迪學(xué)生創(chuàng)新思維，開(kāi)拓設(shè)計(jì)潛能，提高分析和解決問(wèn)題的能力［5-9］。發(fā)揮著理論教學(xué)不可替代的作用。目前，國(guó)內(nèi)外一些高等工科院校普遍采用了CDIO 的工程教育模式，其本質(zhì)就是注重學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新工程素質(zhì)的提高，基于這種理念，我們緊緊圍繞機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容與體系，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)從體系結(jié)構(gòu)到內(nèi)容、手段和方法進(jìn)行了一系列有益的探索與改革。

1 基于項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1.1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，主要以觀(guān)摩性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，即便有學(xué)生動(dòng)手操作的環(huán)節(jié)，基本上都停留在對(duì)機(jī)械設(shè)備的拆裝與分析這個(gè)層面上，比如對(duì)典型機(jī)械針式打印機(jī)、腳踏式縫紉機(jī)等的拆裝實(shí)驗(yàn)，通過(guò)拆裝也只是讓學(xué)生在較低的層次上對(duì)機(jī)械的功能原理有一個(gè)簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)，根本無(wú)從談及綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生一哄而來(lái)，一哄而去，教師和學(xué)生之間缺乏感情交流，學(xué)習(xí)交流的機(jī)會(huì)［10］。這種教學(xué)模式只適用于基本技能的訓(xùn)練，無(wú)法全方位、多層次的激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，學(xué)生無(wú)法深刻理解并應(yīng)用理論課程中所學(xué)習(xí)到的“創(chuàng)造性思維”、“創(chuàng)造性方法和技法”等內(nèi)容。另外，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在成績(jī)考核上也存在不足，學(xué)生的成績(jī)?cè)u(píng)定大多是以學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告和教師印象為主要依據(jù)，這樣做有兩個(gè)弊端，一方面無(wú)法杜絕有雷同實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象，另一方面學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定完全是以教師為中心，學(xué)生處于被動(dòng)接受的地位，基于這兩點(diǎn)，成績(jī)?cè)u(píng)定時(shí)很難做到量化的公平、公正、準(zhǔn)確，在一定程度上影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，不利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)中實(shí)事求是，誠(chéng)實(shí)守信等優(yōu)良學(xué)風(fēng)的培養(yǎng)。以上這些問(wèn)題的存在，直接導(dǎo)致了學(xué)生在主觀(guān)上對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度不夠，缺乏投入的熱情，書(shū)寫(xiě)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告千篇一律，應(yīng)付了事，甚至有些同學(xué)課下被問(wèn)及實(shí)驗(yàn)講過(guò)的內(nèi)容都解釋不清楚，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)顯然和“機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)”課程中所要求培養(yǎng)的學(xué)生能力是銜接不上的。當(dāng)今的機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)已不單是機(jī)械功能原理和結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單分析，作為隨著科技進(jìn)步不斷發(fā)展的學(xué)科，其突出要求的是學(xué)生在設(shè)計(jì)中創(chuàng)造性思維和能力的鍛煉與培養(yǎng)，通過(guò)一套行之有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，使學(xué)生真正意義上認(rèn)識(shí)到積極參與創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐比死記硬背各種創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論更重要，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生消除對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐的神秘感，提高參與創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的興趣和自信心，為達(dá)到這一目的，必須對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革。

1.2 基于項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

基于項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般可理解為，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，以某幾個(gè)典型工程設(shè)計(jì)案例為目標(biāo)，以學(xué)生小組為主體，以教師為主導(dǎo)，在共同協(xié)作中，充分組織和利用相關(guān)資源來(lái)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，并將成果以實(shí)際的產(chǎn)品形式表現(xiàn)出來(lái)［11-14］。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式主旨上是以實(shí)驗(yàn)室為依托，以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為目標(biāo)，將課內(nèi)知識(shí)向工程實(shí)際拓寬，技術(shù)知識(shí)向工程實(shí)踐遷移，引導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)揮自己的聰明才智，獨(dú)立解決工程問(wèn)題，學(xué)生在創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過(guò)程中，會(huì)主動(dòng)的把理論課堂中所學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中，將躺在教材中的繁雜理論和一個(gè)個(gè)鮮活的工程實(shí)際結(jié)合起來(lái)，讓以往學(xué)生感覺(jué)看似枯燥的文字一下子有了生動(dòng)的立體形象，讓學(xué)生真正體會(huì)到了學(xué)以致用，提高了解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。另外，由于要求學(xué)生還要完成最后的產(chǎn)品制作，學(xué)生潛移默化的在設(shè)計(jì)中會(huì)考慮成本與效益這個(gè)概念，這種思想和現(xiàn)代工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)模式是相契合的。這種基于項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式充分做到了以學(xué)生為中心，為了出色地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，不同學(xué)生設(shè)計(jì)出不同方案，甚至同一個(gè)學(xué)生今天設(shè)計(jì)了一個(gè)方案，明天又提出一個(gè)新的方案，學(xué)生的思維處于非常活躍的狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)爭(zhēng)論不休的場(chǎng)面，出現(xiàn)這些現(xiàn)象是學(xué)習(xí)積極性的表現(xiàn)，是經(jīng)過(guò)獨(dú)立思考的結(jié)果。作為教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要善于激發(fā)、鼓勵(lì)、引導(dǎo)學(xué)生的這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)的熱情，激情帶來(lái)創(chuàng)造力，這比單純地傳授一些知識(shí)更為重要［15］。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，學(xué)生表現(xiàn)了極大的熱情和參與性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)既體會(huì)了設(shè)計(jì)過(guò)程的艱辛，也嘗到了成功的快樂(lè)。

2 基于仿生項(xiàng)目的機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施方法

基于項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)強(qiáng)調(diào)以項(xiàng)目為中心，以學(xué)生為主體，注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作對(duì)給定的工程項(xiàng)目進(jìn)行研究［16-17］，其實(shí)施過(guò)程如圖1 所示，包括選題立項(xiàng)、方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品實(shí)體設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施、成果展示交流、評(píng)價(jià)考核等6 個(gè)環(huán)節(jié)。

圖1 項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施過(guò)程

2.1 選題立項(xiàng)

選題是項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的起點(diǎn)，也是指導(dǎo)創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作的主線(xiàn)，題目選擇的好壞，直接影響到最終的教學(xué)效果，因此在設(shè)計(jì)題目時(shí)要充分從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮:①選題要充分考慮學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和能力水平，既能有科學(xué)研究?jī)r(jià)值又不失于生活，這樣的選題一方面能激發(fā)學(xué)生的探究欲望，另一方面不會(huì)讓學(xué)生從一開(kāi)始就產(chǎn)生高不可攀的抵觸情緒;②項(xiàng)目?jī)?nèi)容應(yīng)豐富，在實(shí)施過(guò)程中能體現(xiàn)不同課程的融合，讓學(xué)生能多方面的運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)解決項(xiàng)目中出現(xiàn)的各種問(wèn)題;③選題要兼顧科學(xué)性、創(chuàng)造性、可實(shí)施性，保證學(xué)生最后能提交完整的作品。時(shí)間上要盡可能保證項(xiàng)目能在理論課程進(jìn)行中完成;④選題應(yīng)能體現(xiàn)多樣性和擴(kuò)展性，在一個(gè)共同的設(shè)計(jì)目標(biāo)下，學(xué)生能開(kāi)拓思維，提交各式各樣的作品，便于比較和評(píng)價(jià)。

基于以上這幾點(diǎn)考慮，我們選擇了工程仿生作為項(xiàng)目背景，學(xué)生以3 或4 人為一組，選擇不同的生物體為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)生物功能、結(jié)構(gòu)或運(yùn)動(dòng)機(jī)理的研究建立其生物原理模型，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行相應(yīng)的工程理論研究和技術(shù)創(chuàng)造，并以特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)模擬其運(yùn)動(dòng)。表1 中列出了基于仿生項(xiàng)目的10 個(gè)設(shè)計(jì)題目，從表中可以看出，這些題目既滿(mǎn)足了機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)中利用發(fā)散性思維實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)還充滿(mǎn)趣味性，能充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，設(shè)計(jì)活動(dòng)空間很大。

表1 機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)仿生項(xiàng)目設(shè)計(jì)題目

2.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是產(chǎn)品功能原理設(shè)計(jì)，這是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最初環(huán)節(jié)。學(xué)生要以產(chǎn)品機(jī)械的形式在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、控制、功能等方面對(duì)生物行為進(jìn)行模仿，首先就要對(duì)生物體結(jié)構(gòu)奧秘和運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行剖析，然后以功能結(jié)構(gòu)圖的形式表現(xiàn)出來(lái)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)思能實(shí)現(xiàn)功能目標(biāo)的新的解法原理。學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中，可以用智爆法、變異創(chuàng)新法、組合創(chuàng)新法、機(jī)遇利用法、技術(shù)移植法等創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法提出大量的方案，然后小組同學(xué)對(duì)這些方案進(jìn)行研究、討論、比較，對(duì)方案從運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度進(jìn)行分析，篩選出幾個(gè)方案后進(jìn)行組與組之間的答辯，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行方案的評(píng)價(jià)對(duì)比，選擇一種比較合理的解法作為最優(yōu)方案加以采用。第二個(gè)階段是產(chǎn)品的實(shí)用化設(shè)計(jì)，這個(gè)階段要求學(xué)生在功能原理設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，把原理方案物化為能達(dá)到要求的實(shí)體機(jī)械圖紙，學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中，需要查閱大量的資料文獻(xiàn)完成整體的參數(shù)計(jì)算，完成整機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵部件的強(qiáng)度剛度校核。對(duì)于學(xué)生感覺(jué)復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，還可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)意組合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行模擬系統(tǒng)的的搭接，通過(guò)實(shí)際觀(guān)察和測(cè)量機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)來(lái)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是否能滿(mǎn)足預(yù)期要求。在整個(gè)環(huán)節(jié)上，學(xué)生不單是在機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新技法方面得到了鍛煉，而且還充分使用到所學(xué)過(guò)的一些工具軟件如Adams，Matlab，Ansys，Pro/E，CAD 等，綜合能力得到進(jìn)一步提高。教師在學(xué)生產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要加強(qiáng)引導(dǎo)，善于觀(guān)察。注意各個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)揮的作用，記錄其存在的問(wèn)題及其優(yōu)勢(shì)，對(duì)于一些技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，可以讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)研究，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主動(dòng)手動(dòng)腦，解決問(wèn)題的能力。圖2 展示的是仿生螃蟹設(shè)計(jì)小組做的三維設(shè)計(jì)及后期渲染模型。

圖2 仿生螃蟹設(shè)計(jì)

2.3 項(xiàng)目實(shí)施

項(xiàng)目實(shí)施是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，仿生設(shè)計(jì)究竟能不能完成預(yù)期目標(biāo)，只有通過(guò)學(xué)生自主動(dòng)手制作出來(lái)的產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)。在這個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于傳統(tǒng)的教育體系下，學(xué)生從小學(xué)到大學(xué)階段缺乏動(dòng)手操作能力培養(yǎng)的經(jīng)歷，直接導(dǎo)致在面對(duì)項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，出現(xiàn)紙上談兵，嘴上講得火熱，但制成成品卻不知從哪下手、無(wú)法獨(dú)立進(jìn)行機(jī)械加工、制作過(guò)程出現(xiàn)停滯怠工的現(xiàn)象。此時(shí)教師一方面要鼓勵(lì)學(xué)生放手加工，不怕失敗;另一方面要勤加督促，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)，給學(xué)生做參謀。實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生全天候開(kāi)放，在加工設(shè)備、操作工具等方面給學(xué)生提供充足的條件。這個(gè)階段的教學(xué)給我們以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)值得后續(xù)借鑒。

(1)指導(dǎo)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，注意項(xiàng)目成本控制的概念。在企業(yè)生產(chǎn)中，項(xiàng)目成本的控制一直是制約項(xiàng)目發(fā)展的一個(gè)重要因素，提高成本核算水平，降低工程成本，是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)利潤(rùn)，創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中要注意培養(yǎng)學(xué)生這方面的意識(shí)，這對(duì)學(xué)生日后進(jìn)入企業(yè)服務(wù)是非常有利的。學(xué)生在實(shí)物制作時(shí)，選取零件的加工材料時(shí)，要兼顧材料的性能和價(jià)格，在理想使用前提下，盡量選取適用范圍廣，價(jià)格低廉的材料，在加工方法上，盡量使用加工費(fèi)用較低的加工設(shè)備，能在普通機(jī)床上加工的零件就不適用3D 打印，能手工制作的零件就不使用機(jī)加設(shè)備。

(2)讓學(xué)生把握好時(shí)間節(jié)點(diǎn)，在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，學(xué)生只要有惰性就會(huì)拖延項(xiàng)目完成時(shí)間，導(dǎo)致最后產(chǎn)品的加工精度和裝配精度不高，運(yùn)行調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題沒(méi)有時(shí)間調(diào)整和修改。教師在這個(gè)階段要勤加督促指導(dǎo)，按照任務(wù)進(jìn)度表做好節(jié)點(diǎn)考核和跟進(jìn)，掌握學(xué)生項(xiàng)目進(jìn)展滯后的具體原因，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。

圖3 是學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)室進(jìn)行產(chǎn)品制作的情景，通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，學(xué)生深刻體會(huì)到了理論知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合的重要性，正所謂“看時(shí)容易做時(shí)難”，有些設(shè)計(jì)最初感覺(jué)合理，到了制作裝配時(shí)卻發(fā)現(xiàn)了漏洞和不足，學(xué)生們往往在制作環(huán)節(jié)上會(huì)發(fā)現(xiàn)比當(dāng)初設(shè)計(jì)更巧妙的解決方法，學(xué)生們雖然感覺(jué)實(shí)物制作過(guò)程中很辛苦，加工裝配時(shí)都遇到了不少困難，但大家都深刻體會(huì)到了設(shè)計(jì)本質(zhì)上就是一個(gè)從理論到實(shí)踐，然后再到理論的這一過(guò)程，這其中只要有付出和思考就有收獲，這個(gè)收獲就是我們的實(shí)踐能力和創(chuàng)造能力，這是任何的書(shū)本理論教學(xué)都不能給予的。

圖3 仿生項(xiàng)目產(chǎn)品制作

2.4 項(xiàng)目考核評(píng)價(jià)

基于項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核是對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的綜合能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體包括以下幾方面內(nèi)容:

(1)學(xué)習(xí)能力。即面對(duì)工程問(wèn)題時(shí)能及時(shí)有效地獲取相關(guān)知識(shí)，并靈活運(yùn)用理論知識(shí)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

(2)執(zhí)行能力。即獨(dú)立完成項(xiàng)目，熟練使用工具設(shè)備來(lái)完成產(chǎn)品制造的能力，能熟練使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法對(duì)研究工作中存在的問(wèn)題進(jìn)行驗(yàn)證的能力。

表2 項(xiàng)目考核辦法

(3)職業(yè)能力。即順暢的溝通表達(dá)、積極認(rèn)真的工作態(tài)度、良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等。

基于以上方面，在項(xiàng)目考核時(shí)，要注重定量與定性，將個(gè)人與小組，自我與他人評(píng)價(jià)相結(jié)合，表2 中列出了具體的成績(jī)?cè)u(píng)定辦法?？己酥斜容^重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是成果展示和項(xiàng)目驗(yàn)收，通過(guò)小組之間的橫向?qū)Ρ?，結(jié)合專(zhuān)家評(píng)委的意見(jiàn)，可以進(jìn)一步研究探索存在的問(wèn)題以及優(yōu)化改進(jìn)的措施。評(píng)價(jià)的主體由任課教師、實(shí)驗(yàn)教師、學(xué)科中有多年工作經(jīng)驗(yàn)的教授、學(xué)校督導(dǎo)團(tuán)專(zhuān)家等組成。每個(gè)小組同學(xué)準(zhǔn)備PPT，經(jīng)過(guò)自述、提問(wèn)、答辯、實(shí)物演示和評(píng)委點(diǎn)評(píng)等環(huán)節(jié)來(lái)表現(xiàn)自己對(duì)項(xiàng)目的認(rèn)識(shí)程度和當(dāng)場(chǎng)論證項(xiàng)目的能力，同時(shí)這也是一個(gè)增長(zhǎng)知識(shí)，交流信息的過(guò)程。學(xué)生一方面就項(xiàng)目設(shè)計(jì)中存在的薄弱環(huán)節(jié)和不足之處同現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)家進(jìn)行探討，得到不同程度的幫助，另一方面也得到了一次展示自己勇氣、雄心、智慧、風(fēng)度和口才的大好機(jī)會(huì)，這對(duì)將來(lái)從事公司的崗位工作是非常有幫助的。

3 基于仿生項(xiàng)目的機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施效果

基于項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)極大地改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，運(yùn)用教師與學(xué)生合作的“雙主”方式，即教師關(guān)鍵指導(dǎo)，學(xué)生自我訓(xùn)練為主，使教師的角色從傳統(tǒng)的信息提供者變?yōu)閷W(xué)生求知過(guò)程中的合作者與引導(dǎo)著，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)查閱資料，擴(kuò)展相關(guān)理論知識(shí)。項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)教學(xué)將實(shí)驗(yàn)課變?yōu)閷W(xué)生進(jìn)行科技活動(dòng)的第二課堂，豐富了學(xué)生的業(yè)余生活，學(xué)生為了能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成項(xiàng)目，課下幾乎都泡在實(shí)驗(yàn)室里，雖然少了往日的悠閑，但更多的是充實(shí)并快樂(lè)著。

教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，這種類(lèi)似工程項(xiàng)目形式的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)引起了學(xué)生的極大興趣，每個(gè)小組為了成功完成自己的項(xiàng)目都做了大量的準(zhǔn)備，包括查閱各種資料，熟悉實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，這些活動(dòng)潛移默化的強(qiáng)化了學(xué)生的自主意識(shí)，提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知度，鍛煉了學(xué)生的綜合素質(zhì)。這種合作性的學(xué)習(xí)模式給與了學(xué)生充分思考、學(xué)習(xí)的個(gè)性化時(shí)間，不同知識(shí)和能力基礎(chǔ)的學(xué)生能夠充分發(fā)揮自己的個(gè)人特長(zhǎng)，使培養(yǎng)的人才在整體能力全面提高的基礎(chǔ)上，又各有自己的特色［18］。通過(guò)基于項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生自主獲取知識(shí)信息的能力、專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力、交流協(xié)作能力、創(chuàng)新思維能力都得到了不同程度地提高，從而滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)不同崗位人才的需要，同時(shí)教師的業(yè)務(wù)水平也在教學(xué)活動(dòng)中得到了提升。實(shí)踐表明，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已在高年級(jí)學(xué)生中收到了良好效果。機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的科技作品“健康節(jié)能飲水機(jī)”在第三屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中獲得了二等獎(jiǎng)、“仿生螃蟹設(shè)計(jì)”獲得2014 年全國(guó)大學(xué)生機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)大賽三等獎(jiǎng)，“齒輪漸開(kāi)線(xiàn)發(fā)生儀”獲得2014 年河北省機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽特等獎(jiǎng)、獲得2014 年第六屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽二等獎(jiǎng)，“仿生球形機(jī)器人設(shè)計(jì)”、“仿生海鰩設(shè)計(jì)”已向國(guó)家專(zhuān)利局分別申報(bào)了發(fā)明專(zhuān)利和實(shí)用新型專(zhuān)利等。

4 結(jié) 語(yǔ)

基于項(xiàng)目的機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展兩年以來(lái)，學(xué)生對(duì)課程的知識(shí)掌握程度和應(yīng)用技能等方面都有較大的提高，它打破了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，在強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)教育的同時(shí)，關(guān)注工程實(shí)踐、強(qiáng)調(diào)綜合創(chuàng)新能力。學(xué)生通過(guò)基于項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅加深了理論知識(shí)的理解，鍛煉了動(dòng)手操作技能，而且提升了交流、協(xié)作、自主學(xué)習(xí)、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題等綜合能力，培養(yǎng)了學(xué)生樹(shù)立完成復(fù)雜工作的自信心和勇氣。在攻克難關(guān)的過(guò)程中，學(xué)生的質(zhì)量意識(shí)、安全意識(shí)、群體意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)等得到加強(qiáng)，在學(xué)生感受到成功喜悅的同時(shí)，綜合素質(zhì)得到了提高。對(duì)推動(dòng)本科的教學(xué)改革有一定的實(shí)踐意義。當(dāng)然基于項(xiàng)目的教學(xué)模式還有很多問(wèn)題值得我們?nèi)パ芯刻剿?，比如是不是所有學(xué)科，所有內(nèi)容均適合于基于項(xiàng)目的教學(xué)模式，如何保證學(xué)生在各課程中時(shí)間上的沖突問(wèn)題都是我們要后續(xù)考慮的。

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