以提高工程實踐能力為目標的機械原理課程改革與實踐

王 波，張孝瓊，夏 秋，潘廣香

以提高工程實踐能力為目標的機械原理課程改革與實踐

王 波，張孝瓊，夏 秋，潘廣香

針對應(yīng)用型本科高校機械類專業(yè)人才培養(yǎng)的目標與其他普通高校之間的差異，結(jié)合我校在機械類人才培養(yǎng)實施過程的具體措施，以提高工程實踐能力為目標，對機械原理課程具體教學(xué)內(nèi)容及方法等方面進行改革，探索適應(yīng)應(yīng)用型機械類人才培養(yǎng)要求的方式，提高教學(xué)質(zhì)量，為同類院校提供參考和借鑒。

應(yīng)用型本科；機械原理；工程實踐；教學(xué)改革

一、引言

為了適應(yīng)我國經(jīng)濟發(fā)展及轉(zhuǎn)型的要求，高等教育的發(fā)展和改革蓬勃發(fā)展，應(yīng)用型本科教育應(yīng)運而生。應(yīng)用型本科高校的培養(yǎng)目標總體上可以歸納為：培養(yǎng)知識能力和素質(zhì)全面而協(xié)調(diào)發(fā)展，面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理及服務(wù)的高級復(fù)合型應(yīng)用型人才。與其他教研型及科研型等學(xué)術(shù)型不同，應(yīng)用型高校培養(yǎng)的學(xué)生直接面向?qū)嶋H生產(chǎn)一線，因此培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力極為重要。由于應(yīng)用型高校概念提出及發(fā)展相對較短，目前傳統(tǒng)的學(xué)術(shù)型培養(yǎng)模式難以適應(yīng)培養(yǎng)目標的要求。

機械原理課程作為機械類專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程，其地位在整個培養(yǎng)體系中占有重要的作用。為了盡快適應(yīng)本科機械類應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，教學(xué)過程中關(guān)注的重點正經(jīng)歷著從學(xué)術(shù)理論的培養(yǎng)向提高學(xué)生的工程素質(zhì)及工程實踐能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變，如何在教學(xué)課程中通過合理設(shè)置課程體系、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)成為了機械原理教學(xué)改革中探索的重點。

本文結(jié)合我校機械類專業(yè)在培養(yǎng)實施過程的具體措施，重點討論了機械原理課程在應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程的具體教學(xué)改革和實踐，探索在培養(yǎng)過程中提高學(xué)生工程實踐能力的方式。

二、機械原理課程的重要性及其特點

（一）重要性

機械原理課程是機械設(shè)計制造及自動化等專業(yè)的一門必修的技術(shù)基礎(chǔ)課。它是以高等數(shù)學(xué)、普通物理、理論力學(xué)及機械制圖等課程為基礎(chǔ)。機械原理課程在整個教學(xué)體系中占有重要的地位，學(xué)生對其掌握的程度直接影響到機械設(shè)計等后續(xù)課程及對機械專業(yè)的把握程度。

（二）特點

與理論力學(xué)等理論課程相比，機械原理更加結(jié)合實際，主要研究對象涉及了機械的相關(guān)機構(gòu)；同時，又與專業(yè)機械課程有所差異，機械原理具體沒有研究機械的具體類型、零件等，而是研究各種機械中的共性規(guī)律，因此其理論性較強，計算較多而表面上顯得實踐性不強。實際上，機械原理與實際工程問題結(jié)合得相當(dāng)緊密，研究對象更有針對性和實際意義，如凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、鉸鏈機構(gòu)、連桿機構(gòu)以及間歇機構(gòu)等，這些典型機構(gòu)是組成任何復(fù)雜機械系統(tǒng)的基本單元，在學(xué)習(xí)過程中，一方面要深刻理解這些原理和方法，另一方面更要注意這些原理和方法在工程實踐中的應(yīng)用。

對于多數(shù)沒有經(jīng)過工程實踐經(jīng)歷的同學(xué)來說，僅憑書本平面圖、掛圖或模型圖難以深入掌握一個立體結(jié)構(gòu)及一個運動的機構(gòu)，這就成為學(xué)好機械原理的攔路虎；同時常規(guī)的實驗、習(xí)題、課程設(shè)計題目等難以滿足現(xiàn)代工程教育的理念。學(xué)生學(xué)習(xí)效果差，產(chǎn)生畏懼和抵觸心理，最后學(xué)生的學(xué)習(xí)僅以通過最終的課程考試為目的，而實際上沒有很好掌握其機構(gòu)的本質(zhì)，更無法進行機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計，難以提高學(xué)生的工程實踐能力。

三、課程教學(xué)改革與實踐

應(yīng)用型本科更加注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，在課程教學(xué)過程中則應(yīng)更加注重學(xué)生結(jié)合實際生產(chǎn)，而相對弱化深層次的理論探討，因此在課程內(nèi)容的安排、實驗實踐等方面應(yīng)充分考慮應(yīng)用性、實踐性。而傳統(tǒng)的機械原理教材和教學(xué)內(nèi)容、方式過于偏重與理論，而弱化了學(xué)生的工程實踐能力的培養(yǎng)?；谏鲜鲇懻摷皯?yīng)用型本科高校的定位，在具體的教學(xué)過程中對機械原理課程進行了一些改革與實踐，具體包括：

（一）合理設(shè)置教學(xué)體系，強化實踐教學(xué)

傳統(tǒng)的機械原理課程內(nèi)容是建立在純機械系統(tǒng)分析與設(shè)計的基礎(chǔ)上，課程體系則是以機構(gòu)的分析為主，側(cè)重對機械的認知及其性能的分析。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的機構(gòu)、新的理論不斷發(fā)展。然而目前的教材相對陳舊，僅通過書本內(nèi)的知識不能較好地適應(yīng)實際工程中的要求。

因此，在課程體系建設(shè)上強調(diào)：分析與設(shè)計的高度綜合；理論教學(xué)與實踐教學(xué)、設(shè)計訓(xùn)練及課外科技活動相結(jié)合；經(jīng)典教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)代教學(xué)內(nèi)容互為依托；各教學(xué)環(huán)節(jié)有機銜接，整體優(yōu)化。將課程教學(xué)分為兩個并重的理論教學(xué)系列和實踐教學(xué)系列。如考慮到學(xué)時的有限性，淡化了與理論力學(xué)相重疊的內(nèi)容，刪除了與現(xiàn)代技術(shù)不相適應(yīng)的圖解法等。實踐教學(xué)上將實驗、課程設(shè)計、課外作業(yè)進行有機結(jié)合，相互補充。具體措施包括：

1.實驗項目合理安排，如在課程一開始就開設(shè)“機構(gòu)及零件認知”實驗，增加學(xué)生的感性認識，避免以后的學(xué)習(xí)中“紙上談兵”；減少傳統(tǒng)的驗證性實驗，增加探索性、開放性實驗，鼓勵學(xué)生自主設(shè)計機構(gòu)并進行分析，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力；開放機構(gòu)創(chuàng)意實驗室，提倡學(xué)生自主搭建各種機構(gòu)組織滿足不同的運動目的等。

2.傳統(tǒng)的課程設(shè)計題目單一、雷同，達不到工程實踐能力的培養(yǎng)，改革勢在必行。為此，打破課程設(shè)計題目的單一性，提倡綜合性設(shè)計；引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計，結(jié)合實際中常見到機器的不足，指導(dǎo)教師主要把握題目的可行性和答疑，通過對不同方案的對比分析，提高學(xué)生的主動性及創(chuàng)新設(shè)計能力，同時也避免了抄襲的可能性。

3.在課外作業(yè)的布置上，適當(dāng)減少傳統(tǒng)的小題方式，增加綜合性機械原理大作業(yè)，主要以項目驅(qū)動方式，分組設(shè)置不同的子項目，以學(xué)生為主體，利用軟件對機構(gòu)運動、動力學(xué)等方面進行分析，重點加強團隊合作和工程設(shè)計能力的提升，最后通過答辯的方式對項目進行評價，拓寬課程考核的方式。

（二）結(jié)合工程實際，培養(yǎng)工程意識

機械原理課程不僅具有理論強度的特點，同時具有較強的實踐性特征。因此，在整個教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)該與工程實際緊密聯(lián)系，培養(yǎng)知識與實際應(yīng)用的銜接。傳統(tǒng)的機械原理教學(xué)的著眼點在于機構(gòu)的抽象，而忽視了機構(gòu)的具體應(yīng)用，教師在具體的教學(xué)過程中往往也忽視了應(yīng)用層面的引導(dǎo)，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程對抽象的知識難以掌握而缺乏學(xué)習(xí)興趣。因此，在機械原理的教學(xué)中更加注重應(yīng)用層面的引導(dǎo)。

應(yīng)用型人才的主要服務(wù)地方，學(xué)生的就業(yè)單位也主要以高校所在地企業(yè)為主，如我校近三年畢業(yè)生中約71.3%學(xué)生在本地相關(guān)企業(yè)就業(yè)。因此，根據(jù)學(xué)生的就業(yè)特點，因地制宜，有的放矢，在課程的教學(xué)過程中結(jié)合我校所處地方汽車類、制造業(yè)等發(fā)展較快的特點，通過實際的機械來說明機構(gòu)的應(yīng)用場合，如講解曲柄連桿機構(gòu)的時候，以發(fā)動機為應(yīng)用實例；又如，在講解凸輪機構(gòu)的時候，以自動機床的進刀裝置為應(yīng)用實例。采用有針對性的講解各種機構(gòu)應(yīng)用實例，其目的首先是初步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，其次是考慮學(xué)生就業(yè)區(qū)域及行業(yè)，提高學(xué)生服務(wù)地方的能力，真正適應(yīng)地方性的要求。

（三）利用課外課堂，強化工程實踐能力

機械原理知識相對較多，僅通過課堂教學(xué)、實驗、實踐、課程設(shè)計等常規(guī)的教學(xué)方式，還是難以使學(xué)生很好地掌握相關(guān)知識，工程實踐能力的培養(yǎng)還不夠充分。同時，由于整體課時的壓縮，學(xué)生僅利用課時內(nèi)的教學(xué)難以達到很好的學(xué)習(xí)效果。如何利用課外時間來組織學(xué)生進行課外的能力訓(xùn)練成為新的途徑和關(guān)鍵。

因此，我校對工程實踐能力的培養(yǎng)進一步加強。在教學(xué)課時以外，通過課外的科技創(chuàng)新活動是可以實施的一個具體措施，如組織學(xué)生參加機構(gòu)創(chuàng)新大賽等。由相關(guān)老師指導(dǎo)，利用ADAMS、Matlab等軟件先設(shè)計仿真機構(gòu)的運動可行性和性能，鼓勵學(xué)生動手搭建實現(xiàn)最后的實際機構(gòu)，提高學(xué)生的動手能力，強化構(gòu)思——設(shè)計——實施的能力，訓(xùn)練工程實施的基本思路，彌補課堂學(xué)習(xí)的不足；積極鼓勵學(xué)生參加各種學(xué)科競賽，充分利用現(xiàn)有的“全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽”、“全國大學(xué)機械創(chuàng)新”等競賽，“以賽促學(xué)”。學(xué)生組建機械設(shè)計創(chuàng)新協(xié)會，配備業(yè)務(wù)能力較強的老師輔導(dǎo)，舉辦校級比賽選拔優(yōu)秀作品，以學(xué)院工程訓(xùn)練中心為平臺，由學(xué)生自主完成機械功能原理的設(shè)計、零部件的加工、整機的裝配等，切實地提高了學(xué)生的動手能力、團隊協(xié)作及工程實踐能力。通過近幾年的實施，我校參賽的“無碳小車”、“基于直徑差的硬幣分類機”等作品，均獲得省一等獎的好成績，體現(xiàn)了機械原理課程教學(xué)中工程實踐能力的培養(yǎng)效果。

四、結(jié)語

工程實踐能力培養(yǎng)是應(yīng)用型機械類人才培養(yǎng)過程的關(guān)鍵，如何打破傳統(tǒng)的學(xué)術(shù)性培養(yǎng)模式，切實實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，是眾多應(yīng)用型本科高校積極探索的新課題。本文以我校機械類應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程的實施措施為背景，以機械原理課程教學(xué)中的改革為實例，探索性的實施了一些提高工程實踐能力措施，取得較好的教學(xué)效果和成效。但在實踐過程中，學(xué)生的機構(gòu)創(chuàng)新能力還有待進一步加強，具體的創(chuàng)新能力培養(yǎng)方式亟需積極探索。

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[2]孫恒,吳克堅.機械原理[M].北京:高等教育出版社,2006.

[3]王波,林其斌.應(yīng)用型本科機械原理課程教學(xué)改革研究與實踐[J].滁州學(xué)院學(xué)報,2013，(02):111-113.

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王波，男，安徽滁州人，滁州學(xué)院機械與汽車工程學(xué)院講師、博士，研究方向：機械故障診斷技術(shù)；

張孝瓊，滁州學(xué)院機械與汽車工程學(xué)院；

夏秋，滁州學(xué)院機械與汽車工程學(xué)院；

潘廣香，滁州學(xué)院機械與汽車工程學(xué)院。

F642

A

1008-4428（2016）06-126-02

項目支持：安徽省高校卓越人才教育培養(yǎng)計劃項目（2015zjjh032）；滁州學(xué)院教學(xué)研究項目（2015jyy009）。