機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的案例教學(xué)研究

周啟興++++陳濤

摘 要： 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，本文討論了在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程中實(shí)施案例教學(xué)的必要性和主要方法，提出了通過(guò)多種方式引入案例，可有效培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程的興趣、創(chuàng)新思維和能力，同時(shí)結(jié)合教學(xué)中的兩個(gè)案例對(duì)機(jī)械創(chuàng)新案例教學(xué)進(jìn)行探討，為機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程的教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞： 機(jī)械 創(chuàng)新設(shè)計(jì) 案例教學(xué)

1.案例教學(xué)在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的必要性

1.1案例教學(xué)法的含義

案例教學(xué)法是一種新型教學(xué)方法，起源于上個(gè)世紀(jì)20年代的美國(guó)哈佛大學(xué)商學(xué)院，后來(lái)逐步推廣到其余課程中。案例教學(xué)是以案例為基礎(chǔ)的一種啟發(fā)式教學(xué)方法，它是在教師的精心準(zhǔn)備和指導(dǎo)下，運(yùn)用典型案例，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與課堂討論的一種互動(dòng)教學(xué)，可以有效地將理論與實(shí)踐聯(lián)系在一起[1]。

1.2案例教學(xué)法可有效提高學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力

隨著科技的不斷進(jìn)步，人才的需求出現(xiàn)多元化特征，應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)也由此應(yīng)運(yùn)而生，應(yīng)用型本科以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)[2]。我國(guó)是一個(gè)機(jī)械制造大國(guó)，要想實(shí)現(xiàn)從機(jī)械大國(guó)到機(jī)械強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，就需要培養(yǎng)具有機(jī)械創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才，應(yīng)用型人才的培養(yǎng)關(guān)鍵是要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的工科課程，它是建立在機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之上的一門(mén)課程，主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)案例教學(xué)的研究很多，但在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面的研究文章較少。當(dāng)前，用于培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的機(jī)械創(chuàng)新活動(dòng)很多，比如機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技作品競(jìng)賽等，通過(guò)這些比賽活動(dòng)，培養(yǎng)了一批批優(yōu)秀人才。為更好地提高廣大大學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力，可以將優(yōu)秀的機(jī)械創(chuàng)新案例帶入課堂教學(xué)，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例教學(xué)法是對(duì)一個(gè)或若干個(gè)具體的機(jī)械創(chuàng)新案例的描述[3]，研究表明，這些案例描述可有效改革傳統(tǒng)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)通識(shí)課程空洞的教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)更多學(xué)生參與創(chuàng)新實(shí)踐，培養(yǎng)出更多機(jī)械創(chuàng)新型人才。

2.在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程中如何更好地實(shí)施案例教學(xué)

2.1案例教學(xué)的特點(diǎn)

案例教學(xué)的一般過(guò)程包括課前準(zhǔn)備、課堂討論、點(diǎn)評(píng)、總結(jié)等。國(guó)外一般將案例分成三種類(lèi)型，第一種為問(wèn)題評(píng)審型，這種案例有問(wèn)題及其解決方案；第二種為分策型，不提供答案，通過(guò)學(xué)生討論得到；第三種為發(fā)展理論型，這種案例旨在提高學(xué)生的理論水平。案例的形式又分為多種，有純文字型的，有圖片型的，有視頻動(dòng)畫(huà)型的，還有的是文字、圖片、視頻相結(jié)合的案例。

2.2案例教學(xué)中常見(jiàn)的問(wèn)題和案例設(shè)計(jì)新思路

在眾多的課程案例教學(xué)研究過(guò)程當(dāng)中，更多的是文字描述性案例，老師給出問(wèn)題，學(xué)生分好組后參與討論，這種討論更適合于法學(xué)、醫(yī)學(xué)類(lèi)課程。文字案例有時(shí)比較抽象，難以長(zhǎng)時(shí)間吸引機(jī)械學(xué)科學(xué)生的注意力，有時(shí)要引入一些既生動(dòng)又具有挖掘潛力的案例，這樣才可以不斷強(qiáng)化教學(xué)效果。研究表明，案例教學(xué)中采用多種形式的案例展現(xiàn)，可以使學(xué)生保留新鮮感，激發(fā)其興趣，如豐富的圖片案例可有效觸動(dòng)學(xué)生的大腦，使學(xué)生為課堂教學(xué)內(nèi)容服務(wù)[4]。人的知識(shí)85%來(lái)源于視覺(jué)，10%來(lái)源于聽(tīng)覺(jué)，5%來(lái)源于其他，故視覺(jué)事物對(duì)于人的學(xué)習(xí)至關(guān)重要[5]，為此有必要在課堂上引入圖片、視頻案例。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程文本案例基礎(chǔ)之上引入圖片、視頻案例并不困難，當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)發(fā)達(dá)，資源比較豐富，可以找到合適的機(jī)械創(chuàng)新圖片或視頻短片案例，也可以收集機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽獲獎(jiǎng)作品視頻作為教學(xué)案例內(nèi)容，當(dāng)然，案例比較復(fù)雜的需要有問(wèn)題引入，讓學(xué)生帶著問(wèn)題思考，還需要進(jìn)行小組討論、組長(zhǎng)匯報(bào)、教師點(diǎn)評(píng)，點(diǎn)評(píng)針對(duì)的是討論過(guò)程的內(nèi)容及其結(jié)果，只有經(jīng)歷這樣一個(gè)過(guò)程才能達(dá)到啟發(fā)思維的目的，同時(shí)可充分激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生成為教學(xué)主體。

3.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例教學(xué)實(shí)例

我校為江西省應(yīng)用型本科試點(diǎn)高校之一，為適應(yīng)轉(zhuǎn)型發(fā)展，全校不斷深化課程改革，倡導(dǎo)案例教學(xué)。傳統(tǒng)的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程中，在依次講完創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論、創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法之后進(jìn)行實(shí)例分析，在這種方法指導(dǎo)下，學(xué)生創(chuàng)新興趣低下。為此，筆者在講授機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論時(shí)采用“案例驅(qū)動(dòng)”方式。在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程教學(xué)當(dāng)中，收集并精選了近200個(gè)貼近于生活的機(jī)械創(chuàng)新文本、圖片和視頻案例，建立了案例庫(kù)，取得了較好的教學(xué)效果。下面列舉筆者在教學(xué)中的兩個(gè)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例：

案例一：在講述機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中“創(chuàng)新思維”章節(jié)的內(nèi)容時(shí)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是講述書(shū)本的概念“想到別人沒(méi)有想到的觀念”，筆者根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的要求，首先引入有趣的簡(jiǎn)單的實(shí)用型生活案例：“生活中的紅黃綠燈外殼都是圓形的，但是對(duì)于色盲的人，就分不清哪種顏色的燈亮，不便于通過(guò)十字路口?！蓖瑫r(shí)展示交通燈的圖片，圖片里除了紅黃綠燈外，還有眾多行駛車(chē)輛，這樣就把學(xué)生帶入現(xiàn)實(shí)生活情境——“假設(shè)自己色盲，應(yīng)怎樣識(shí)別交通信號(hào)通過(guò)馬路”。筆者為了激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，首先讓學(xué)生討論發(fā)言“如何設(shè)計(jì)一種新的紅黃綠燈外殼，使色盲的人也能辨別清楚”，以此作為教學(xué)切入點(diǎn)，讓學(xué)生分組討論，這時(shí)課堂氣氛活躍，討論后，得到幾種不同解決方案。一位學(xué)生說(shuō)“色盲的人不能辨別顏色，但可分辨形狀，可從外殼的形狀角度出發(fā)，把有黃燈的地方做成三角形外殼、紅燈的地方做成圓形、綠燈的地方做成方形”，這位學(xué)生話語(yǔ)剛落，就有學(xué)生提出“可以讓紅黃綠的燈的大小區(qū)別，比如紅燈最大，綠燈中間，黃燈最小”，還有學(xué)生提出“從左到右按紅黃綠順序排列”，筆者對(duì)各組討論意見(jiàn)進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)“這些方法都可以，其實(shí)答案不止一種，只要大家認(rèn)真思考，就會(huì)有不同的結(jié)果，大家能夠想到這些方法，說(shuō)明大家有一種創(chuàng)新思維能力”，這樣學(xué)生就在思考中理解并運(yùn)用了自己的“創(chuàng)新思維”。案例教學(xué)不在于答案，而在于過(guò)程，關(guān)鍵是通過(guò)這樣一種討論、分析的過(guò)程，讓學(xué)生在思考中理解“創(chuàng)新思維”的概念，同時(shí)鍛煉學(xué)生的觀察、分析和表達(dá)能力。

案例二：在講述機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中“組合創(chuàng)新”章節(jié)時(shí)，筆者引入了生活中的自行車(chē)案例，首先提出問(wèn)題：“目前自行車(chē)形式多樣，大家能否將自行車(chē)改成更好的健身娛樂(lè)型的自行車(chē)？”然后分組討論，討論結(jié)果是，大部分學(xué)生想到了跑步機(jī)自行車(chē)，當(dāng)然還有一種是沒(méi)有鏈條的改裝腳蹬自行車(chē)，從字面上分析，提到“健身娛樂(lè)”，大部分學(xué)生想到了健身房中的健身器材，這時(shí)將學(xué)生帶入健身房運(yùn)動(dòng)的情境“健身房可看見(jiàn)啞鈴、彈簧拉力器、握力器、跑步機(jī)等”，由于自行車(chē)在學(xué)生的腦海里是用腳驅(qū)動(dòng)的，因此大部分學(xué)生想到的是跑步機(jī)，然后筆者因勢(shì)誘導(dǎo)地提出問(wèn)題：“跑步機(jī)又怎樣和自行車(chē)結(jié)合在一起？”學(xué)生有了好奇心，想到了但又因?yàn)闆](méi)見(jiàn)過(guò)而產(chǎn)生質(zhì)疑，這時(shí)筆者導(dǎo)入網(wǎng)上已有的健身自行車(chē)圖片，讓學(xué)生看后，很多學(xué)生有一種想法得到認(rèn)可的成就感，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新并不難，就積極參與思考。圖中跑步機(jī)自行車(chē)形象直觀，然而，圖片不能體現(xiàn)這種健身自行車(chē)能否動(dòng)起來(lái)，還有其內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不清楚。為了讓學(xué)生感受其真實(shí)性，在授課過(guò)程中筆者又展示這種健身自行車(chē)真實(shí)作品的視頻，筆者收集了第五屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽作品視頻，里面有這一種自行車(chē)的視頻。通過(guò)播放這種跑步自行車(chē)的視頻，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情高漲，感覺(jué)到了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的新鮮感，所以教學(xué)中筆者引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入另外一個(gè)思考的問(wèn)題“跑步輸送帶如何與自行車(chē)連接在一起，運(yùn)動(dòng)是怎么傳遞的？”，這時(shí)讓學(xué)生回憶學(xué)過(guò)的傳動(dòng)系統(tǒng)知識(shí)，在課堂后面讓學(xué)生分組討論如何利用自身學(xué)過(guò)的機(jī)械原理知識(shí)畫(huà)出這種跑步機(jī)自行車(chē)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖時(shí)，學(xué)生都積極參與，畫(huà)出由帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)兩兩組合以實(shí)現(xiàn)跑步裝置與自行車(chē)后輪連接的幾種方案，最后筆者在課堂上做了總結(jié)分析“各種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，有的簡(jiǎn)單但經(jīng)濟(jì)，有的復(fù)雜但合理”。通過(guò)這一生活中機(jī)械案例的討論與分析的過(guò)程，既讓學(xué)生懂得什么叫“組合創(chuàng)新”，又讓學(xué)生用所學(xué)的知識(shí)得到運(yùn)用，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

用傳統(tǒng)的理論教學(xué)方法，概念和理論內(nèi)容使很多學(xué)生低頭上課，自機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程改革采用多種案例形式的案例教學(xué)法后，通過(guò)精心挑選案例、組織討論案例、總結(jié)分析案例這一過(guò)程，提高學(xué)生的興趣，上課氣氛開(kāi)始濃厚起來(lái)，同時(shí)學(xué)生在課外積極參與創(chuàng)新實(shí)踐，近年來(lái)，學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新作品在華東交通大學(xué)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽中獲得十幾項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)，其中“多功能教學(xué)裝置”參加第六屆全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽并在江西賽區(qū)獲得二等獎(jiǎng)，還獲得國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利。

4.結(jié)語(yǔ)

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)對(duì)提高學(xué)生的實(shí)踐能力起著重要的作用，其案例教學(xué)形式很多，筆者結(jié)合自己學(xué)校的案例教學(xué)實(shí)例，提出在課堂上引入不同形式的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例的舉措，有效地實(shí)施以學(xué)生為主體，以已教師為主導(dǎo)的案例教學(xué)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維，改變傳統(tǒng)的單一課本內(nèi)容教學(xué)模式，可有效地提高學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，供同行借鑒參考。

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