從傳授知識到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程改革研究

崔高健　陳延偉

摘 要：本文提出并實(shí)施機(jī)械設(shè)計(jì)課程“五位一體”的立體化教學(xué)模式，提出并完成改善機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果的四個策略，完善多種教學(xué)手段互相補(bǔ)充，改革機(jī)械設(shè)計(jì)課程考試模式，重新構(gòu)建機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程從傳授知識到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的改革，對提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有明確的借鑒作用和推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力 課程改革 教學(xué)模式 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 考試模式

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）03-00-02

一、引言

近年來，隨著新型產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的大量出現(xiàn)，對工程畢業(yè)生提出了更高的要求。作為最大的工程學(xué)科，機(jī)械工程專業(yè)的改革倍受關(guān)注，機(jī)械專業(yè)課程體系及培養(yǎng)模式的改革和創(chuàng)新也逐步成為研究的熱點(diǎn)。

教育部高等學(xué)校機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會的“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程指導(dǎo)小組，曾經(jīng)啟動了國內(nèi)高?！皺C(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)現(xiàn)狀的調(diào)查。調(diào)查涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)課程基本情況包括精品課程建設(shè)情況，課程開課時(shí)間，理論教學(xué)的學(xué)時(shí)數(shù)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)時(shí)數(shù)以及“985”類型大學(xué)、“211”類型大學(xué)和普通大學(xué)的任課教師基本情況；“985”類型大學(xué)、“211”類型大學(xué)和普通大學(xué)的教學(xué)研究和教學(xué)改革情況包括教學(xué)改革的開展情況和教學(xué)改革的成果；教學(xué)方法與手段包括多媒體與課件的應(yīng)用，課程網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)，網(wǎng)上教學(xué)資源的應(yīng)用；課外實(shí)踐性教學(xué)活動；參加創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽；課程考核方式等各個方面。

調(diào)查認(rèn)為絕大部分院校機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程的教學(xué)開展情況與《機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程教學(xué)基本要求》是基本相符的，但是，隨著社會和企業(yè)對學(xué)生創(chuàng)新能力和工程設(shè)計(jì)能力要求的提高， “機(jī)械設(shè)計(jì)”課程在教學(xué)思想、方法和手段上的進(jìn)步并沒有同步體現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置不合理、課程設(shè)計(jì)題目單一、實(shí)驗(yàn)課程開放程度的一般化以及課程考核方式的簡單化等問題凸顯出來，達(dá)不到對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求。

因此，有必要開展新條件和新形勢下的“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)新思想和新方法的研究，以期獲得成果經(jīng)驗(yàn)并惠及整個課程，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程從傳授知識到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的改革。

二、課程改革模式

1.提出并實(shí)施機(jī)械設(shè)計(jì)課程“五位一體”的立體化教學(xué)模式

本著機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程綜合改革，強(qiáng)化精品工程建設(shè)的思想：構(gòu)建了基于課堂理論教學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、課外科技制作和機(jī)械設(shè)計(jì)競賽“五位一體”的立體化教學(xué)模式，初步形成了完整的理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的新理念。

1.1針對教學(xué)模式與社會需求適應(yīng)性問題，調(diào)研前修課和后續(xù)課的內(nèi)容，解決學(xué)科交叉知識問題，更新部分教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)科研、教學(xué)互助，歸納相似性，突破個性矛盾。在對課程內(nèi)容融會貫通的基礎(chǔ)上，找到各章節(jié)的共性問題，在講授時(shí)，尋找其相似性，突破個性矛盾，不僅使得同學(xué)們易接受，易掌握，也節(jié)省學(xué)時(shí)[1，2]。以機(jī)械零、部件設(shè)計(jì)為主線，以參數(shù)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，突出機(jī)械設(shè)計(jì)的共性規(guī)律和基本方法。注重對前修課程（金工、制圖、公差、原理等）所學(xué)知識的綜合與應(yīng)用；加強(qiáng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和綜合設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)；強(qiáng)調(diào)多方案設(shè)計(jì)、再設(shè)計(jì)的思想；用CAD技術(shù)充實(shí)教學(xué)內(nèi)容和改進(jìn)教學(xué)手段；培養(yǎng)學(xué)生具有較扎實(shí)的工程基礎(chǔ)。

1.2機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)改革，通過有生產(chǎn)背景的實(shí)踐課題，以設(shè)計(jì)對象為主線，使學(xué)生通過原理方案的設(shè)計(jì)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、傳動方案的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等過程，加深對機(jī)械系統(tǒng)的整體認(rèn)識，加強(qiáng)設(shè)計(jì)中的工程意識，培養(yǎng)綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力[3]。將機(jī)械的原理方案設(shè)計(jì)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合，將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合，并將機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用到整個設(shè)計(jì)過程中，使學(xué)生的創(chuàng)新潛能得到了充分發(fā)揮。

1.3綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

突破了原有的實(shí)驗(yàn)課程附屬于理論課程的狀況，重新構(gòu)建機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[4]，單獨(dú)設(shè)課，單獨(dú)記分。

1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)獨(dú)立設(shè)課班級

為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、為理論教學(xué)服務(wù)、充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)作用，培養(yǎng)服務(wù)于地方、服務(wù)于生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)用型人才，特別是為培養(yǎng)創(chuàng)新性人才，開展實(shí)驗(yàn)室開放機(jī)制，并申報(bào)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目，獲得學(xué)校的資助。

項(xiàng)目一：機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)（一）

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：優(yōu)耐美多功能加工機(jī)組

項(xiàng)目二：機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)（二）

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合設(shè)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)臺

2）選作研究型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

應(yīng)用ANSYS有限元軟件進(jìn)行了機(jī)構(gòu)或者機(jī)器的動力學(xué)仿真分析研究。

2.提出改善機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果的四個策略，從而加強(qiáng)理論教學(xué)的效果[5]

針對教學(xué)方法單一，個性培養(yǎng)欠缺問題，提出改善機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果的四個策略，

2.1強(qiáng)化實(shí)踐，延長機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練周期

先后增設(shè)入學(xué)專業(yè)教育、新生研討課、課外科技活動小組以及跨年級的專家學(xué)科前沿課程環(huán)節(jié)，通過這些環(huán)節(jié)使學(xué)生增強(qiáng)對學(xué)習(xí)對象的認(rèn)識，明確設(shè)計(jì)訓(xùn)練長周期的實(shí)際意義。在實(shí)驗(yàn)方面加強(qiáng)機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)室的開放，保證學(xué)生不定期預(yù)約可以繼續(xù)進(jìn)行某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)或者根據(jù)已完成實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)[6]，利用現(xiàn)有條件設(shè)計(jì)構(gòu)造新的實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的正確性。還可以利用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，制作出簡單的形體，印證理論教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)直觀感覺 ，從而加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)效果。

2.2調(diào)整重點(diǎn)，增設(shè)機(jī)械設(shè)計(jì)討論內(nèi)容

在有限課時(shí)內(nèi)，調(diào)整講授內(nèi)容，增設(shè)習(xí)題討論。對于邏輯性強(qiáng)，有明確清晰傳承關(guān)系的理論推導(dǎo)內(nèi)容，借助于參考教材比較容易掌握，應(yīng)該簡明扼要，主要安排在課后學(xué)生自學(xué)。對于經(jīng)驗(yàn)性公式和具有模糊性設(shè)計(jì)參數(shù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，尤其是相互制約影響的參數(shù)之間關(guān)系的理解和取值趨勢，應(yīng)該重點(diǎn)講解，將導(dǎo)師豐富經(jīng)驗(yàn)知識傳達(dá)給學(xué)生。

2.3在不斷培養(yǎng)的過程中強(qiáng)化創(chuàng)新意識

利用三維設(shè)計(jì)軟件完成機(jī)器原形設(shè)計(jì)和運(yùn)動模擬，進(jìn)行結(jié)構(gòu)和運(yùn)動干涉檢驗(yàn)。課外科技活動小組是有效的培養(yǎng)創(chuàng)新意識的途徑。組建機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)小組，每期有20名左右的同學(xué)參加，對其他學(xué)生起到示范作用。

2.4課題訓(xùn)練，提高學(xué)生設(shè)計(jì)適應(yīng)能力

充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的資源優(yōu)勢、科研課題優(yōu)勢，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，吸收部分優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)參與科學(xué)研究活動，參與到教師的科研課題中并承擔(dān)部分基礎(chǔ)性工作。

3.多種教學(xué)手段互相補(bǔ)充，培養(yǎng)創(chuàng)新性思維，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和效率

進(jìn)行多種教學(xué)手段互相補(bǔ)充，培養(yǎng)創(chuàng)新性思維，創(chuàng)建機(jī)電工程學(xué)院第一個內(nèi)容豐富的教學(xué)網(wǎng)站，本科生教學(xué)助理全天維護(hù)，保證教師和學(xué)生隨時(shí)交流。

4.加強(qiáng)三個課堂的改革與互動

針對一、二、三課堂相脫節(jié)問題，課程組將第二課堂活動作為本科生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的重要方式，以“學(xué)以致用，服務(wù)社會”和“開拓思維，接觸科研”為培養(yǎng)目標(biāo)，堅(jiān)持 “教學(xué)科研實(shí)踐相結(jié)合”的課程培養(yǎng)模式，營造濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，鍛煉學(xué)生科學(xué)的思維方式[7]。利用機(jī)械設(shè)計(jì)大賽，使更多的學(xué)生參與進(jìn)來，選送優(yōu)秀作品參加全省、全國的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽[8]，取得了優(yōu)異的成績。

5.提出了基于創(chuàng)造力要件的創(chuàng)造能力培養(yǎng)，完成了機(jī)械設(shè)計(jì)課程考試模式改革試點(diǎn)工作

針對考試模式中的弊端，開展國內(nèi)外高校調(diào)查研究，在嘗試期中考試采用半開卷考試形式的基礎(chǔ)上，進(jìn)行基于創(chuàng)造力要件的創(chuàng)造能力培養(yǎng)，實(shí)踐機(jī)械設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目驅(qū)動式考試模式改革。

在機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械工程及自動化專業(yè)學(xué)生中，經(jīng)過動員，讓學(xué)生踴躍報(bào)名參加，通過一定的相關(guān)知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)串講和選拔考試（含筆試、面試和小技能測試）以及輔導(dǎo)員老師和任課教師的把關(guān)，選出參加考試模式改革試點(diǎn)的學(xué)生。通過課題題目確定和方案論證，學(xué)生根據(jù)生活和生產(chǎn)實(shí)際需要，自主提出課題，在整個學(xué)期完成課題的設(shè)計(jì)、繪制三維圖和二維加工圖紙以及設(shè)計(jì)說明書的編制，來替代一次性的期末結(jié)業(yè)考試，達(dá)到創(chuàng)造能力培養(yǎng)的目的。

三、結(jié)語

通過近六年的課程改革模式研究，機(jī)械設(shè)計(jì)課程組獲得了吉林省教育科學(xué)規(guī)劃重點(diǎn)課題《從傳授知識到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程改革模式研究》等9個教學(xué)研究課題，并取得了一定的成績，機(jī)械設(shè)計(jì)課程被評為省級精品課，獲教學(xué)成果獎二等獎1項(xiàng)，學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品多次獲得獎勵，在課程改革中，形成了課程組獨(dú)特的創(chuàng)新教育模式。

參考文獻(xiàn)

[1]相冒吉.機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革與探索[J].職業(yè)，2017（06）：40.

[2]王立志.分析我國機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀的思考及建議[J].科技資訊，2017（02）：157-159.

[3]夏連明，宋井玲.基于“項(xiàng)目驅(qū)動”的自動機(jī)械設(shè)計(jì)課程綜合改革[J].教育教學(xué)論壇，2017（09）：106-107.

[4]周曉玲，汪中厚.基于虛擬仿真技術(shù)的平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革[J].上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2017（01）：79-82.

[5]崔高健，母德強(qiáng)，陳延偉.強(qiáng)化機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)效果的措施[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（高教研究版），2012（4）：109-110.

[6]李曉丹.三維軟件助力創(chuàng)新《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教學(xué)改革[J].科技風(fēng)，2017（05）：37.

[7]李媛.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)視角下的機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革[J].中國冶金教育，2017（01）：64-66.

[8]覃莉莉.“以賽促學(xué)”的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式的構(gòu)建研究[J].湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（04）：129-132.

作者簡介：崔高?。?970-），男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)研究。