機(jī)械設(shè)計(jì)課程群多層次實(shí)驗(yàn)課教學(xué)體系的構(gòu)建與探討★

任金波， 林 婷， 張 翔

（福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院， 福建 福州 350002）

引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等院校教學(xué)的重要組成部分，是對(duì)課堂所學(xué)理論知識(shí)的直觀認(rèn)識(shí)與補(bǔ)充，是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的重要途徑，在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力方面有著不可替代的重要作用[1-3]。但長(zhǎng)期以來(lái)，實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容以相對(duì)分散、孤立，關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性比較差的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，扼制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，難以實(shí)現(xiàn)學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位和個(gè)性差異[4-6]。福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化本科專業(yè)為首批國(guó)家級(jí)“高等學(xué)校本科教育特色專業(yè)”建設(shè)點(diǎn)、福建省特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)、機(jī)械類人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)，專業(yè)建設(shè)與改革的重點(diǎn)為: 在“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)”的通識(shí)教育背景下，培養(yǎng)出具有較強(qiáng)的專業(yè)技能與專業(yè)特色的服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)的應(yīng)用性人才。為此，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程群實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行了一系列提升和改革。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)課程群實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位

“課程群建設(shè)”是近來(lái)各高校教學(xué)改革的重點(diǎn)和方向，課程群將多門相近課程的內(nèi)容融合為一個(gè)整體，它能夠整合教學(xué)資源，優(yōu)化配置教學(xué)資源，提高教學(xué)資源利用效率。因此國(guó)內(nèi)很多相關(guān)高校機(jī)械類專業(yè)均開展了對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)理論課程群相關(guān)的研究與探索，而對(duì)課程群的實(shí)驗(yàn)教學(xué)關(guān)注度卻普遍較少。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可看作理論教學(xué)的繼續(xù)和延伸，是大學(xué)機(jī)械類本科整個(gè)教學(xué)體系中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新思維、動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)方面有著不可替代的作用。機(jī)械設(shè)計(jì)課程群包括“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”等3門專業(yè)基礎(chǔ)課，“機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)”“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”2門專業(yè)選修課，“機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”1門實(shí)踐課，及這幾門課的課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐部分，這幾門課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐部分對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、綜合實(shí)踐能力起著舉足輕重的作用。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)課程群實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”“機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)”“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”“機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”等6門課程是福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械、車輛工程、福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院機(jī)械類專業(yè)所開設(shè)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程群重要課程。課程群實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)本專業(yè)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)與創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)具有舉足輕重的作用，如：“機(jī)械原理”課程開設(shè)有機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、觀看《常用機(jī)構(gòu)陳列柜》實(shí)驗(yàn)；“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程開設(shè)有觀看《機(jī)械通用零件陳列柜》、軸系零件組裝實(shí)驗(yàn)；“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”開設(shè)有機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪、觀看《常用機(jī)構(gòu)陳列柜和通用零部件》、軸系零件組裝實(shí)驗(yàn)；“機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)”開設(shè)有進(jìn)退法、黃金分割法、鮑威爾法等程序模塊編寫與調(diào)試；機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)主要通過(guò)實(shí)例分析并結(jié)合重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的自控行走小車越障競(jìng)賽來(lái)加強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。綜合來(lái)看，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的重要性認(rèn)識(shí)仍有不足，實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍顯薄弱。具體反映在機(jī)械設(shè)計(jì)課程群實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，主要表現(xiàn)有：

1）教師未能足夠引起對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課只是理論課程的附屬，課時(shí)少，其作用無(wú)關(guān)輕重。

2）實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新不足，主要表現(xiàn)為幾門課程的實(shí)驗(yàn)均以演示、驗(yàn)證為主，學(xué)生走馬觀花敷衍了事，甚至不少學(xué)生直接不來(lái)參加實(shí)驗(yàn)課，嚴(yán)重影響了其他同學(xué)的積極性和課堂紀(jì)律。

3）實(shí)驗(yàn)的考核標(biāo)準(zhǔn)不一，有些實(shí)驗(yàn)課在期末成績(jī)占的比重大，有些實(shí)驗(yàn)課的比重小，學(xué)生往往對(duì)比重小的實(shí)驗(yàn)不予以重視，直接影響了參加實(shí)驗(yàn)課的積極性。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)課程群實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建

3.1 研究思路

結(jié)合福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)械專業(yè)課程培養(yǎng)方案的設(shè)置及對(duì)復(fù)合型創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求，結(jié)合學(xué)校機(jī)械類專業(yè)開設(shè)的“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)”“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”“機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”及課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐部分的相互關(guān)系，以及幾門課程實(shí)驗(yàn)課之間的知識(shí)銜接點(diǎn)，學(xué)習(xí)上層次遞進(jìn)深入關(guān)系，將上述課程的實(shí)驗(yàn)課重新排列組合，使課程實(shí)驗(yàn)之間相互融合，互為補(bǔ)充，構(gòu)建多層次、多模塊、開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

3.2 研究?jī)?nèi)容

3.2.1 基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)體系構(gòu)建

基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)?zāi)K是根據(jù)6門基礎(chǔ)課程來(lái)設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程，其目的主要是通過(guò)該模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使機(jī)械類學(xué)生通過(guò)觀看、驗(yàn)證的方式來(lái)理解和掌握必備的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論知識(shí)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括《機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析》實(shí)驗(yàn)、觀看《常用機(jī)構(gòu)陳列柜》實(shí)驗(yàn)、觀看《機(jī)械零件陳列柜》實(shí)驗(yàn)以及《機(jī)構(gòu)、零件動(dòng)態(tài)演示》實(shí)驗(yàn)等。

3.2.2 綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)體系構(gòu)建

綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)體系包括共性技能子模塊和專業(yè)基本技能子模塊。共性技能子模塊包括《軸系拆裝》實(shí)驗(yàn)，《進(jìn)退法、黃金分割法、鮑威爾法等程序模塊編寫與調(diào)試》實(shí)驗(yàn)；專業(yè)基本技能子模塊包括機(jī)械學(xué)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課下設(shè)的3個(gè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，如《機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)意設(shè)計(jì)》《回轉(zhuǎn)體動(dòng)平衡》《機(jī)械傳動(dòng)性能測(cè)試與分析》實(shí)驗(yàn)等。通過(guò)綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)體系的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于機(jī)械零件、結(jié)構(gòu)、裝置的了解，并能科學(xué)制定實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，得到科學(xué)結(jié)果，從而掌握一整套實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法。

3.2.3 自主創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)體系構(gòu)建

提出課題或由學(xué)生自帶項(xiàng)目，有機(jī)地結(jié)合機(jī)、電、液、氣等，通過(guò)課內(nèi)外相結(jié)合的方式，以學(xué)生科研訓(xùn)練、科研實(shí)踐活動(dòng)、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、智能車模競(jìng)賽、機(jī)器人競(jìng)賽、挑戰(zhàn)杯等一系列國(guó)家級(jí)、省市級(jí)競(jìng)賽活動(dòng)為切入點(diǎn)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新意識(shí)與能力，增強(qiáng)工程意識(shí)鍛煉，體現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。

4 實(shí)驗(yàn)效果

機(jī)械設(shè)計(jì)課程群實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系內(nèi)容涵蓋基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新能力訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，將多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)遞進(jìn)式進(jìn)行組合，使學(xué)生由基礎(chǔ)到實(shí)踐層層深入，認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是任何理論學(xué)習(xí)所無(wú)法替代的，認(rèn)為通過(guò)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)，理論課學(xué)習(xí)時(shí)能更加有的放矢。實(shí)驗(yàn)課和理論課二者相輔相成，使學(xué)生自主創(chuàng)新能力不斷提高，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的積極性、實(shí)驗(yàn)中的團(tuán)隊(duì)合作能力，對(duì)理論課的深入了解和鞏固。經(jīng)實(shí)驗(yàn)課后的問(wèn)卷調(diào)查，學(xué)生對(duì)課程群實(shí)驗(yàn)課總體評(píng)價(jià)滿意度較高，能夠加深對(duì)理論課的理解，表明課程群實(shí)驗(yàn)體系的改進(jìn)取得了顯著的效果。