面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機械原理課程教學(xué)內(nèi)容和方法探索

李映君　王硯軍　曹樹坤　王玉增　王桂從　楊雪

【摘 要】創(chuàng)新是一個民族的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力。隨著時代發(fā)展，《機械原理》課程改革對學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有重要的意義，本文探討了濟南大學(xué)在面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機械原理課程教學(xué)改革方面實施的措施以及取得的階段性效果。

【關(guān)鍵詞】機械原理；創(chuàng)新能力；教學(xué)方法

0 引言

《中國制造2025》中提出堅持創(chuàng)新驅(qū)動和人才為本等基本方針，可見國家越來越重視創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。高等教育是知識創(chuàng)新、傳播和應(yīng)用的主要途徑，更是培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新人才的搖籃。當(dāng)前中國高等教育面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)是如何提高大學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，也就是說當(dāng)前高等教育工作的根本問題是人才培養(yǎng)質(zhì)量問題[1]。培養(yǎng)高水平、創(chuàng)新能力強的機械類人才是整個機械行業(yè)的重中之重?！稒C械原理》課程是第一門具有很強的理論性、工程性、實踐性和應(yīng)用性的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，它是一門相對比較傳統(tǒng)和成熟的課程，是機械類和近機械類專業(yè)的重要課程，它在教學(xué)計劃中起著承前啟后的橋梁作用，為學(xué)習(xí)專業(yè)課程提供必要的理論基礎(chǔ)和基本的專業(yè)技能，可以增強學(xué)生的機械理論基礎(chǔ)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生掌握典型的常用機構(gòu)及其傳動的原理，初步具備設(shè)計普通機械傳動裝置和簡單機械分析的能力。機械原理課程教學(xué)改革對提高學(xué)生分析解決問題的能力，創(chuàng)新能力及工程實踐能力具有重要意義，深化改革，提高質(zhì)量，必須堅持以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為重點，明確教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力[2-4]。因此，在教學(xué)過程中我們堅持圍繞教學(xué)大綱以增強和提高學(xué)生對機構(gòu)或機器的認(rèn)知、實踐、設(shè)計能力為出發(fā)點進行授課，通過課程教學(xué)、實踐環(huán)節(jié)和參加創(chuàng)新大賽相結(jié)合，使學(xué)生具有創(chuàng)新設(shè)計的意識、掌握機械產(chǎn)品設(shè)計和制作的基本能力，從而為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

1 機械原理教學(xué)改革實踐措施

《機械原理》是機械類課程中最能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的課程之一，在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才中起著重要作用。我們以濟南大學(xué)為例，從教學(xué)環(huán)境、教育資源、課程內(nèi)容、教學(xué)方法、實踐環(huán)節(jié)、輔助教學(xué)等方面全方位多層次落實創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)，加強學(xué)生的理論聯(lián)系工程實際能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

（1）強化教師隊伍的建設(shè)，優(yōu)化教師的素質(zhì)結(jié)構(gòu)，提高教師的科研能力

打鐵還需自身硬，師資隊伍在教學(xué)過程中起著舉足輕重的作用。發(fā)揮名師傳幫帶的作用，加強對青年教師的引進和培養(yǎng)，增強青年教師的事業(yè)心、責(zé)任感、凝聚力。目前本課程組共有8名教學(xué)人員，全部具有博士學(xué)位，具有研究生學(xué)歷的教師占總?cè)藬?shù)的100%。其中，教授2人，副教授3人，碩士生導(dǎo)師5人。優(yōu)良的師資配置，合理的教師梯隊，使我們課程的教學(xué)效果得到保障。每個教師無論在課堂教學(xué)上，還是在課程設(shè)計和實驗課的指導(dǎo)上，都能以科學(xué)的態(tài)度和務(wù)實的精神去對待。教學(xué)和科研是相輔相成的，科研課題的一個重要來源是在教學(xué)過程中及時發(fā)現(xiàn)問題，并對其進行研究，從而增加教學(xué)素材，使教學(xué)內(nèi)容始終具有先進性。

（2）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)，以學(xué)生為主，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

機構(gòu)和機器的分析和綜合是機械原理教學(xué)的兩大主要問題。結(jié)合東南大學(xué)鄭文偉主編的《機械原理》教材，我們認(rèn)真制訂《機械原理》教學(xué)大綱，充分注意學(xué)生創(chuàng)新能力與工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，并采用多媒體教學(xué)環(huán)境，從而確立了具有我校課程特色的機械原理內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)。重新編排整合教學(xué)內(nèi)容，刪除一些較傳統(tǒng)的章節(jié)，采用教師課上講授主要內(nèi)容，學(xué)生課下學(xué)習(xí)其他內(nèi)容相輔的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生向其他常用機構(gòu)、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計、功能原理、TRIZ發(fā)明、廣義機構(gòu)、機器人機構(gòu)、空間機構(gòu)等方向?qū)W習(xí)。同時，密切結(jié)合工程實際的需要， 強化培養(yǎng)學(xué)生理論解決實際問題的能力，例如我們與濟南重工股份有限公司建立實習(xí)基地聯(lián)合指導(dǎo)學(xué)生，以鑿井絞車和盾構(gòu)機等機器原型指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知和設(shè)計，通過學(xué)習(xí)，學(xué)生們更形象、更直觀了解機械原理常用的機構(gòu)類型，并提出了很多可行的改進方案，得到企業(yè)的認(rèn)同。

我們在教學(xué)環(huán)節(jié)中注重對學(xué)生團隊合作精神和工程設(shè)計軟件的應(yīng)用能力等各方面的培養(yǎng)。放棄以往所有學(xué)生的設(shè)計題目千篇一律的方法，取而代之的是廣泛搜集合適的課程設(shè)計題目和鼓勵學(xué)生自主選題開展研究相結(jié)合的方式，擴大了題目的數(shù)量和類型。課程設(shè)計的組織形式采用小組（一般2-3人）為單位進行設(shè)計，每組一題，成員分工不同，相互協(xié)作共同完成設(shè)計任務(wù)。同時增加對設(shè)計的機構(gòu)方案進行三維虛擬設(shè)計和運動學(xué)仿真的要求，學(xué)生能夠利用SOLIDWORKS、Pro/E或UG這樣的三維虛擬設(shè)計軟件，將自己的設(shè)計方案在計算機里進行實現(xiàn)和仿真。

（3）采用現(xiàn)代化、多樣化的教學(xué)方法與手段，取得了良好的教學(xué)效果

機械原理課程的教學(xué)時數(shù)隨著教學(xué)改革的深入和課程體系的調(diào)整逐漸減少，如何在有限的教學(xué)時間內(nèi)完成規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，并取得較好的教學(xué)效果是一個值得探索的問題。我們充分利用本校先進的校園網(wǎng)絡(luò)及多媒體技術(shù)相結(jié)合的方式進行本課程教學(xué)。

課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合，例如，利用濟南大學(xué)卓越課程中心3.0積極開展網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式， 及時發(fā)布教學(xué)大綱、教師簡介、網(wǎng)絡(luò)課程、教學(xué)錄像、實驗指導(dǎo)、教學(xué)資料下載和互動欄目等，其中互動欄目包括作業(yè)布置、答疑、論壇交流、網(wǎng)絡(luò)考試等內(nèi)容。多媒體技術(shù)的運用與教具、模型、圖片、實物的運用相結(jié)合，采用多媒體教學(xué)方式，通過CAI教學(xué)，特別是計算機FLASH動畫，使學(xué)生對各種機構(gòu)形式、工作原理和在實際機器中的應(yīng)用有深入的了解，使課堂教學(xué)更生動、直觀，提高了學(xué)生的感性認(rèn)識，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；在課堂上給學(xué)生進行實物和模型的演示，學(xué)生可以通過實際接觸和操作這些實物和模型，進一步增加感性認(rèn)識，有利于學(xué)生接受和掌握相關(guān)知識。開展啟發(fā)和討論式教學(xué)，讓學(xué)生分組討論，充分發(fā)表自己的見解，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望。師生的面對面答疑與網(wǎng)上在線答疑相結(jié)合，理論考試與實驗考試相結(jié)合等。

（4）創(chuàng)新與實踐相結(jié)合方式，創(chuàng)建機械創(chuàng)新園地第二課堂

注重實踐和鼓勵創(chuàng)新。濟南大學(xué)設(shè)置了教師個人創(chuàng)新工作室，鼓勵和組織教師學(xué)生共同開展課外科技活動，引導(dǎo)學(xué)生進行濟南大學(xué)SRT項目立項和設(shè)計，積極參加各種科技競賽，從而提高學(xué)生進行課外機械創(chuàng)新設(shè)計、學(xué)術(shù)科技作品競賽的能力。積極參加“挑戰(zhàn)杯”、山東省機電大賽、齊魯機器人大賽、全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽等項目，并取得了優(yōu)異的成績。

2 總結(jié)語

教育的重心已由單純知識的掌握轉(zhuǎn)向創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，需要培養(yǎng)基礎(chǔ)更扎實、知識面更寬、能力更強、素質(zhì)更高的專門人才。本文結(jié)合作者近幾年的教學(xué)實踐，思考和探索了基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機械原理課程教學(xué)內(nèi)容和方法，從四個方面將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、創(chuàng)新方法和工程實踐有機結(jié)合起來，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。希望與同行專家交流探討，進一步提高機械原理教學(xué)方法和教學(xué)質(zhì)量，取得更好的教學(xué)效果，培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

【參考文獻】

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[4]孫志宏，莊幼敏，王永興，駱祎嵐.建設(shè)有特色的“機械原理”精品課程[J].紡織教育，2011（4）：303-304.

[責(zé)任編輯：李書培]