基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機(jī)械原理實(shí)踐教學(xué)改革

何玉林　匡兵　黃偉

【摘 要】本文針對(duì)機(jī)械原理課程傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的不足，以創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為導(dǎo)向，結(jié)合課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，對(duì)課程實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和形式、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和考核形式進(jìn)行了改革，突出實(shí)踐教學(xué)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新能力 機(jī)械原理 實(shí)踐環(huán)節(jié)

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2016）12C-0163-02

機(jī)械原理是本科機(jī)械類專業(yè)和近機(jī)類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，是研究機(jī)械的工作原理、組成原理、設(shè)計(jì)原理和方法的一門學(xué)科，在培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)構(gòu)分析能力和設(shè)計(jì)能力、工程素質(zhì)和綜合能力等方面起著重要作用，在機(jī)械類創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中也占有重要地位，學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)依賴于教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)的支撐?！秶抑虚L期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中提出要強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，突出培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才?？梢姡瑢?shí)踐教學(xué)是啟發(fā)創(chuàng)新思維、開拓創(chuàng)新的重要手段，是進(jìn)行工程實(shí)踐的必要途徑，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力起著關(guān)鍵作用。

通過對(duì)我校機(jī)械類專業(yè)用人單位的調(diào)查，反饋的主要意見是：大多數(shù)學(xué)生的獨(dú)立工作能力和解決實(shí)踐問題的能力較差；缺乏創(chuàng)新精神等。而要提高學(xué)生獨(dú)立工作的能力、處理和解決實(shí)際問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，其核心就是讓學(xué)生參與到工程實(shí)踐中去。本文從機(jī)械原理課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)和課外科技活動(dòng)等實(shí)踐環(huán)節(jié)入手，分析了目前存在的問題以及改革的內(nèi)容和方法，為機(jī)械原理實(shí)踐教學(xué)的改革提供參考。

一、機(jī)械原理實(shí)踐教學(xué)存在的問題

我校機(jī)械原理課程傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要存在以下幾個(gè)問題：課程知識(shí)與創(chuàng)新實(shí)踐結(jié)合不夠，實(shí)驗(yàn)課未能在教學(xué)中和理論教學(xué)融合在一起，沒有發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用，忽視了將知識(shí)內(nèi)化為學(xué)生的能力與素質(zhì)的培養(yǎng)。實(shí)踐教學(xué)與科技創(chuàng)新活動(dòng)結(jié)合不夠，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和設(shè)計(jì)能力。課程設(shè)計(jì)獨(dú)立設(shè)課，與理論課脫節(jié)，忽視了整體設(shè)計(jì)的理念，未能體現(xiàn)知識(shí)的整合和連貫性。因此，實(shí)踐教學(xué)不能很好地反映學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力和創(chuàng)新能力，難以達(dá)到對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要。

二、改革實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

（一）開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，虛實(shí)結(jié)合，線上線下互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)主動(dòng)意識(shí)。充分利用智能制造系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，新增機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)簡圖測繪虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)時(shí)間預(yù)約后進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)簡圖測繪虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)際開設(shè)中的實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)，但實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)更豐富，學(xué)生可以先在虛擬實(shí)驗(yàn)中心反復(fù)訓(xùn)練，熟能生巧，為學(xué)生參加實(shí)際的綜合實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。而剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡虛擬仿真實(shí)驗(yàn)克服了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備穩(wěn)定性差和臺(tái)套數(shù)少的缺點(diǎn)，通過虛擬實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和理解重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)。

（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與工程實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力和創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)生通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)簡圖測繪仿真實(shí)驗(yàn)后，要求學(xué)生去實(shí)地考察、調(diào)研現(xiàn)實(shí)中的機(jī)器或設(shè)備，至少完成一種設(shè)備的分析，并提交照片、視頻和分析結(jié)果等相應(yīng)的資料，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)用到工程實(shí)踐中去，讓學(xué)生更好地接觸工程實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和產(chǎn)品創(chuàng)新意識(shí)，也為認(rèn)知實(shí)驗(yàn)積累了豐富的素材。

（三）將認(rèn)知實(shí)驗(yàn)貫穿到整個(gè)教學(xué)過程中。認(rèn)知實(shí)驗(yàn)主要是進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，其儀器設(shè)備主要是機(jī)械原理陳列柜、科技競賽作品、先進(jìn)的科研設(shè)備、科研成果轉(zhuǎn)化設(shè)備以及往屆學(xué)生搜集的一些機(jī)構(gòu)的視頻資料等。認(rèn)知實(shí)驗(yàn)穿插在理論課的課前、課后或是課中，讓學(xué)生了解相關(guān)機(jī)構(gòu)的知識(shí)、設(shè)備的工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域等，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和對(duì)參加科研項(xiàng)目的渴望，更好地促進(jìn)對(duì)課程知識(shí)的理解。

三、改革課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和考核形式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力

（一）課程設(shè)計(jì)以項(xiàng)目或任務(wù)的形式驅(qū)動(dòng)，穿插到理論教學(xué)的始終，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)創(chuàng)新。課程設(shè)計(jì)不再獨(dú)立設(shè)課，而是在理論課開始時(shí)教師就將一些設(shè)計(jì)要求布置給學(xué)生，主題側(cè)重于工程應(yīng)用，可以是課外科技創(chuàng)新活動(dòng)或科技競賽主題，也可以是生產(chǎn)實(shí)際中的產(chǎn)品改造等，學(xué)生可以是以個(gè)人或團(tuán)隊(duì)的形式，自主選題和設(shè)計(jì)，通過查閱科技文獻(xiàn)、到生產(chǎn)實(shí)際中調(diào)研等，完成總體方案設(shè)計(jì)→結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→計(jì)算分析→三維建?！鄳?yīng)功能的動(dòng)畫演示的全過程。學(xué)生在完成課程設(shè)計(jì)的過程中，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性，不但可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、獨(dú)立思考和分析解決問題的能力，也在一定程度上提升了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，還可以引起學(xué)生對(duì)課程的重視，激起學(xué)生的求知欲。

（二）考核側(cè)重學(xué)生實(shí)踐能力和素質(zhì)的評(píng)價(jià)。機(jī)械原理課程考核的目的就是讓學(xué)生把知識(shí)點(diǎn)學(xué)會(huì)并能應(yīng)用，改變以往理論考試定結(jié)果的形式，將理論知識(shí)融入到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，如將“機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算”的理論考核融入到“機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)簡圖測繪實(shí)驗(yàn)”中，“齒輪參數(shù)的計(jì)算分析”理論考核融入到“齒輪范成原理及參數(shù)測定”實(shí)驗(yàn)中，“機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析”理論知識(shí)考核融入到“機(jī)械運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量與分析實(shí)驗(yàn)”中。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室于規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成考核內(nèi)容?？己藘?nèi)容設(shè)置不同等級(jí)的題目供學(xué)生選擇，完成后就可以得到相應(yīng)的考核成績，如果學(xué)生對(duì)考核成績不滿意，可以繼續(xù)選課并完成相關(guān)考核內(nèi)容，直到滿意為止。這樣更好地促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，提高了實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)的興趣。在課程設(shè)計(jì)方面，除了要提交文字資料和圖紙外，還要進(jìn)行小組或是個(gè)人答辯，通過答辯鍛煉學(xué)生的交流表達(dá)能力等。

四、以課外科技創(chuàng)新活動(dòng)和教師科研活動(dòng)為契機(jī)，拓展創(chuàng)新實(shí)踐的途徑

創(chuàng)新能力是通過不斷學(xué)習(xí)、思考、實(shí)踐逐步培養(yǎng)出來的。課外科技創(chuàng)新活動(dòng)和教師科研活動(dòng)是機(jī)械原理課程創(chuàng)新設(shè)計(jì)的延續(xù)，是培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力和綜合設(shè)計(jì)能力的另一種實(shí)踐途徑。利用開放實(shí)驗(yàn)室，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的軟硬件建設(shè)，并配備相應(yīng)的指導(dǎo)教師，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，為學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動(dòng)和科研活動(dòng)提供實(shí)踐平臺(tái)。由于活動(dòng)不受年級(jí)的限制，只要學(xué)生愿意并有能力和興趣，都鼓勵(lì)學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室，積極參與各種科技活動(dòng)和科研活動(dòng)，進(jìn)一步促進(jìn)科教協(xié)同發(fā)展。

通過對(duì)機(jī)械原理實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐動(dòng)手能力得到了增強(qiáng)；學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動(dòng)和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新項(xiàng)目的積極性得到了提高，綜合素質(zhì)也得到了一定的提升。由于學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貫穿大學(xué)的整個(gè)學(xué)習(xí)生涯，是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)、實(shí)踐的過程，需要不斷地改革和探索。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫亮波，孔建益，黃美發(fā)，桂慧.在機(jī)械原理教學(xué)中引入機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目的研究與實(shí)踐[J].機(jī)械，2010（12）

[2]顧文斌，王怡，莊曙東.基于卓越工程師計(jì)劃的“機(jī)械原理”課程改革與創(chuàng)新[J].中國電力教育，2013（16）

【基金項(xiàng)目】2016年度廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2016JGB217，2016JGB224）；廣西壯族自治區(qū)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（2015JGA212）

【作者簡介】何玉林（1980— ），女，湖南雙牌人，桂林電子科技大學(xué)講師，研究方向：機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)與改革；匡 兵（1972— ），男，桂林電子科技大學(xué)副教授，湖南耒陽人，研究方向：機(jī)械原理理論教學(xué)和管理。

（責(zé)編 丁 夢）