基于“回歸工程”理念的機(jī)械設(shè)計實(shí)踐教學(xué)研究

閆國棟 馮勇 張長東 賈丙輝

【摘要】目前，高等工程教育普遍存在重理論、輕實(shí)踐的問題，導(dǎo)致培養(yǎng)的學(xué)生動手能力差，創(chuàng)新能力不足。針對這一現(xiàn)狀，結(jié)合我校機(jī)械設(shè)計專業(yè)本科生的培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)，在“回歸工程”理念指導(dǎo)下，著重對機(jī)械設(shè)計專業(yè)實(shí)踐教學(xué)課程體系的建構(gòu)和應(yīng)用進(jìn)行了研究，旨在提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計 回歸工程 實(shí)踐教學(xué)

【中圖分類號】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）07-0249-02

一、引言

高等工程教育是造就工程科技人員的主要渠道，對工程技術(shù)人員的知識、能力、素質(zhì)等起著至關(guān)重要的作用，特別是對創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有決定性影響。隨著我國高等教育步入大眾化時代，其規(guī)模已經(jīng)躍居世界前列，每年培養(yǎng)數(shù)以百萬計的工程類畢業(yè)生，但學(xué)生的實(shí)踐能力不僅沒有隨著規(guī)模擴(kuò)大而提升，甚至有下滑趨勢。根據(jù)瑞士洛桑國際管理開發(fā)研究院對“工程教育市場提供合格工程師能力”的統(tǒng)計，我國在49個排序國家中居于末尾，企業(yè)單位也普遍反映招收的畢業(yè)生存在理論知識豐富、實(shí)踐能力欠缺的弊端。如何切實(shí)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，已經(jīng)成為高等工程教育必須面對且亟需解決的一個難題。為此，世界知名工程類院校麻省理工學(xué)院率先提出“回歸工程”理念，強(qiáng)調(diào)工程教育必須回到工程實(shí)踐的根本上來，為解決學(xué)生實(shí)踐能力不足的難題指明了方向。

機(jī)械設(shè)計專業(yè)課程是培養(yǎng)機(jī)械工程師專業(yè)素質(zhì)和實(shí)踐能力的基礎(chǔ)課程，為提高本專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，本文立足“回歸工程”理念，主要從教學(xué)方法探索、實(shí)踐環(huán)節(jié)創(chuàng)新和教學(xué)質(zhì)量評估等幾方面對機(jī)械設(shè)計實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行了研究，并將成果推廣應(yīng)用到學(xué)生培養(yǎng)過程中，取得了良好效果。

二、實(shí)踐教學(xué)體系創(chuàng)新研究

1.實(shí)踐教學(xué)方法探索

教育的真諦不僅在于傳授知識，更在于激活學(xué)生的思維，開闊學(xué)生的視野，賦予他們重新認(rèn)識世界的能力。由此可見，課程講授除了要將問題解釋完畢，還要激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步求知的欲望。在實(shí)踐教學(xué)中，首先改變過去只能按照“實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書”進(jìn)行簡單操作的方法，根據(jù)課程內(nèi)容，告知學(xué)生某實(shí)驗(yàn)的目的和要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，由學(xué)生個人或自由組合構(gòu)成若干小組，擬定實(shí)驗(yàn)方案，確定實(shí)驗(yàn)方法，再分別在課堂上介紹和講解，與大家共同討論方案的先進(jìn)性、可行性等；隨后，再根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件來分析具體可開發(fā)出實(shí)驗(yàn)的原理和方法，對于最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是以組為單位進(jìn)行講解分析，充分調(diào)動學(xué)生參與的積極性和能動性。

2.實(shí)踐環(huán)節(jié)創(chuàng)新

專業(yè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力、分析問題和解決實(shí)際問題能力的主要環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)使得學(xué)生所學(xué)的理論知識與實(shí)際相結(jié)合，得到課堂上難以學(xué)到的知識，在實(shí)踐中有所發(fā)現(xiàn)、 有所創(chuàng)造，對于培養(yǎng)應(yīng)用型本科學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力至關(guān)重要。按照“重基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)化能力”的原則，結(jié)合實(shí)踐課程體系的教學(xué)特點(diǎn)，進(jìn)行了以下幾方面的實(shí)踐教學(xué)探索：

（1）柔性課程設(shè)計

機(jī)械設(shè)計實(shí)踐教學(xué)中，課程設(shè)計是必不可少的環(huán)節(jié)之一，也是學(xué)生將理論用于實(shí)踐的一次綜合訓(xùn)練。為了強(qiáng)化課程設(shè)計的實(shí)踐效果，通過團(tuán)隊教師的共同努力，建立了柔性課程設(shè)計體系。通過教材內(nèi)容建設(shè)、課程教學(xué)進(jìn)度的優(yōu)化等手段，將所要開展的課程設(shè)計內(nèi)容分解到各個知識單元中，教師分階段對學(xué)生的設(shè)計成果進(jìn)行評判；進(jìn)入到實(shí)踐環(huán)節(jié)時，學(xué)生直接進(jìn)入到圖紙繪制階段，但設(shè)計內(nèi)容主要轉(zhuǎn)入到的零件的加工工藝等方面的訓(xùn)練，改變了以往課程設(shè)計“重設(shè)計輕工藝”的不足。

（2）開發(fā)特色化實(shí)踐項(xiàng)目

開展了突出知識能力的共性化要求，強(qiáng)調(diào)個性化發(fā)展的項(xiàng)目驅(qū)動式團(tuán)隊課程設(shè)計改革。項(xiàng)目課程實(shí)施貫穿整個學(xué)年或?qū)W期，1個班級分成5-7個團(tuán)隊，分別由不同的教師指導(dǎo)。學(xué)生成績由團(tuán)隊成員互評、答辯、指導(dǎo)教師綜合初步評定成績，經(jīng)班級各團(tuán)隊公開講演答辯后，決定最終成績。教學(xué)過程中，已經(jīng)完成了踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計及制作、面向助力機(jī)器人的液壓驅(qū)動裝置的設(shè)計以及輸電塔攀爬機(jī)器人越障機(jī)構(gòu)的設(shè)計與制作等5個項(xiàng)目的技能實(shí)訓(xùn)。這些團(tuán)隊化特色化實(shí)踐項(xiàng)目的展開培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考縝密分析的素質(zhì)，塑造了“人人為我，我為人人”的團(tuán)隊精神，實(shí)物模型的加工制造也增強(qiáng)了他們的實(shí)際動手能力，受到學(xué)生的歡迎。

（3） 搭建校企合作平臺，建立校外實(shí)訓(xùn)基地

“回歸工程”的應(yīng)用型教學(xué)一定要突出其應(yīng)用性與服務(wù)性，而二者的好壞與否都要以企業(yè)的實(shí)際需求為評判標(biāo)準(zhǔn)。為此，通過與企業(yè)共同開設(shè)應(yīng)用實(shí)踐環(huán)節(jié)，建立培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計創(chuàng)新能力與工程實(shí)踐能力的實(shí)踐教學(xué)體系，拓寬學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的綜合設(shè)計能力與動手實(shí)踐能力。按照行業(yè)內(nèi)先進(jìn)、規(guī)范、企業(yè)文化氛圍較好的原則，本專業(yè)先后與南京康尼機(jī)電技術(shù)公司和南京康翔工程機(jī)械有限公司等企業(yè)共建校外實(shí)訓(xùn)基地，選擇優(yōu)秀學(xué)生利用假期和課外時間進(jìn)駐公司參與工程實(shí)踐，利用所學(xué)的機(jī)械設(shè)計知識和輔助設(shè)計軟件Pro/E、UG、Ansys等，解決工程項(xiàng)目中遇到的一些問題。這種學(xué)以致用的方式將理論和實(shí)踐緊密結(jié)合在一起，加深了學(xué)生對所學(xué)知識的理解，提高了他們解決實(shí)際問題的能力，對培養(yǎng)學(xué)生“觸類旁通、舉一反三”的綜合性創(chuàng)新創(chuàng)造能力大有裨益。

3.教學(xué)質(zhì)量反饋評估

為提高機(jī)械設(shè)計實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量，建立了一套多元化的反饋評估體系，主要包括評估內(nèi)容、評估主體和評估階段的多元化。評估內(nèi)容的多元化是將實(shí)踐教學(xué)原來單一的試卷考試變?yōu)楝F(xiàn)場答辯、研究報告、產(chǎn)品設(shè)計分析等多種方式；評價主體的多樣化是為了減少傳統(tǒng)單一評價主體的局限性和片面性，實(shí)行學(xué)生、課程教師、企業(yè)專家、責(zé)任導(dǎo)師、企業(yè)導(dǎo)師等多主體評價，提高導(dǎo)師團(tuán)隊成員對學(xué)生的關(guān)注度以及評價的客觀性；評估階段的多元化明確規(guī)定學(xué)生成績由課堂討論、階段測評、期末考核三部分構(gòu)成，按2：3：5 分配，實(shí)現(xiàn)成績構(gòu)成的分段，促進(jìn)課程考核從評價“分?jǐn)?shù)高低”向評價“能力強(qiáng)弱”轉(zhuǎn)變，全面提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，扭轉(zhuǎn)重成績輕實(shí)踐的教學(xué)風(fēng)氣。通過實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的反饋評估，持續(xù)改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)，不斷提升教學(xué)質(zhì)量。

三、結(jié)語

“回歸工程”理念為全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)，切實(shí)加強(qiáng)學(xué)生工程意識及實(shí)踐能力指明了方向。在機(jī)械設(shè)計實(shí)踐教學(xué)中，立足“回歸工程”理念，通過改進(jìn)教學(xué)方法并配以良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，充分調(diào)動學(xué)生“主動學(xué)習(xí)的積極性”，實(shí)現(xiàn)了“學(xué)中做”與“做中學(xué)”的完美結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)造性思維，提高了實(shí)踐創(chuàng)新能力。在具體實(shí)施過程中，通過項(xiàng)目化的教學(xué)與實(shí)踐，使學(xué)生既能了解學(xué)科發(fā)展前沿又能掌握服務(wù)社會的必要技能，為日后成為一個合格的工程技術(shù)人員打下了堅實(shí)基礎(chǔ)。

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作者簡介：

閆國棟，男，講師，1986年8月生，博士，主要從事機(jī)械設(shè)計與制造、計算機(jī)圖形學(xué)方面的研究和教學(xué)工作。