基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革*

郭虹

基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革*

郭虹

河南大學(xué)物理與電子學(xué)院 河南開封 475004

培養(yǎng)大學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是當(dāng)前高等教育的重要任務(wù)，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是提高工科大學(xué)生創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)當(dāng)前高校機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在的問題，提出“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，建構(gòu)知識(shí)和能力并重的多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革；創(chuàng)新能力

10.3969/j.issn.1671-489X.2012.36.137

*本文為河南大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目成果。

作者：郭虹，副教授，從事機(jī)械設(shè)計(jì)理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作與研究。

Author’s addressSchool of Physics and Electronics, Henan University, Kaifeng, Henan,China 475004

創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，也是一個(gè)國(guó)家發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力。在21世紀(jì)科技革命迅猛發(fā)展，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的形勢(shì)下，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的跨世紀(jì)人才已成為我國(guó)高等教育十分緊迫和重要的任務(wù)。

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是機(jī)械類及近機(jī)類各專業(yè)開設(shè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，該課程作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)十分重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，除了起到使學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解，對(duì)課堂上教授的理論知識(shí)的驗(yàn)證作用外，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)、動(dòng)手能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力、分析問題和解決問題的能力，也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力和工程意識(shí)訓(xùn)練的主要課程。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

從我國(guó)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀來看，盡管對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度較以前有很大提高，但仍然存在較多的問題[1]。

1.1 實(shí)驗(yàn)課程從屬于理論課程

目前還有一些學(xué)校未將機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課，沒有單獨(dú)的學(xué)分，置于理論課的從屬地位。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的僅停留在學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解及對(duì)課堂上所學(xué)理論知識(shí)的驗(yàn)證。

例如，帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證理論課教學(xué)中的帶的彈性滑動(dòng)及帶傳動(dòng)的效率變化情況，實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置管理等活動(dòng)均始終掌握在教師手中，學(xué)生只是完成教師規(guī)定的學(xué)習(xí)內(nèi)容，這些學(xué)習(xí)內(nèi)容不能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性、創(chuàng)造性，學(xué)生是被動(dòng)地參與而不是積極主動(dòng)地加入，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一滯后

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)體系中，各實(shí)驗(yàn)內(nèi)容往往比較單一，所涉及的知識(shí)面較窄，缺乏各學(xué)科知識(shí)的關(guān)聯(lián)性和交互性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備比較陳舊落后，難以開設(shè)綜合性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中，往往注重的只是如何正確使用某類儀器或設(shè)備得到所需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而不注重根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，分析為什么要采用這樣的實(shí)驗(yàn)方法和測(cè)試手段。部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置還未突破理論課程體系的制約，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的低水平重復(fù)，不利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)[2-3]。

1.3 實(shí)驗(yàn)手段單一

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段比較單一，實(shí)驗(yàn)一般在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生往往被動(dòng)地使用儀器和記錄數(shù)據(jù)，不會(huì)積極主動(dòng)地去思考能不能用其他手段和方法完成同樣的試驗(yàn)，因此也就不能有效發(fā)揮其能動(dòng)性，啟迪其創(chuàng)新思維。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)創(chuàng)新能力的主要措施

根據(jù)創(chuàng)新教育的要求，并考慮到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，河南大學(xué)物理與電子學(xué)院對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行了大力的改革，提出“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系結(jié)構(gòu)、內(nèi)容、手段等方面進(jìn)行改革。

2.1 調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，建立多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅以鞏固知識(shí)為目標(biāo)，而不重視知識(shí)的擴(kuò)展和深化，這會(huì)直接造成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容滯后、實(shí)驗(yàn)形式單一的問題。因此，有必要調(diào)整教學(xué)目標(biāo)，豐富實(shí)驗(yàn)的類型，建立多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。根據(jù)學(xué)院現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器和設(shè)備，構(gòu)建包括基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。

1）基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。它是開展科學(xué)研究的基礎(chǔ)，也是開展綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，其目的在于促進(jìn)學(xué)生掌握基本原理，培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，如機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪實(shí)驗(yàn)等。

2）綜合性實(shí)驗(yàn)。它是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及相關(guān)的綜合知識(shí)或運(yùn)用多門課程的知識(shí)，對(duì)某一問題進(jìn)行綜合研究的實(shí)驗(yàn)，它注重學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、運(yùn)用和掌握。其目的在于提高學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合分析和解決問題的能力，達(dá)到能力、素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)的綜合培養(yǎng)，如減速器拆裝實(shí)驗(yàn)等。

3）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。它是為了讓學(xué)生獨(dú)立開展科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。它注重學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中自行設(shè)計(jì)和知識(shí)應(yīng)用的合理性。其目的在于通過學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)、獨(dú)立分析，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新，提高綜合設(shè)計(jì)的實(shí)踐能力，鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新，勇于探索，培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的測(cè)試技術(shù)，具備初步開展科學(xué)研究的能力[4]，如機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等。

2.2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，建立知識(shí)和能力并重的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

除了調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中還應(yīng)注意提倡啟發(fā)和討論式教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

1）加強(qiáng)教師對(duì)學(xué)生的啟發(fā)引導(dǎo)，以趣引思，以疑引思，以用引思，使學(xué)生始終處于新奇、懷疑、困難和求知鉆研的狀態(tài)，促使他們自己動(dòng)手解決實(shí)際問題。

2）注重引導(dǎo)學(xué)生開展討論，學(xué)生與教師之間不是支配與被支配關(guān)系，而是相互幫助、相互促進(jìn)的協(xié)作關(guān)系。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)才能使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，才能提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，促進(jìn)創(chuàng)新能力的提高。

例如，在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)試驗(yàn)中，把兩個(gè)學(xué)生分為一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，每組針對(duì)一種運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)具體機(jī)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)教師只介紹實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)，并給每個(gè)小組分配不同的設(shè)計(jì)任務(wù)。學(xué)生按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求去了解設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)過程中掌握具體的實(shí)驗(yàn)方法。遇到問題時(shí)，小組之間互相討論或請(qǐng)指導(dǎo)教師答疑，擬出設(shè)計(jì)方案后再在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行驗(yàn)證。這種教學(xué)方法的實(shí)施，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的真正主體。

2.3 更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和手段，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科技發(fā)展保持同步

隨著現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的高速發(fā)展，一些傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和手段已顯得非常陳舊和落后。如果不重視實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和管理，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容、手段落后就必然會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣下降，教學(xué)質(zhì)量不佳。機(jī)械設(shè)計(jì)的理論知識(shí)與社會(huì)生產(chǎn)關(guān)系密切，是很多前沿技術(shù)的基礎(chǔ)，因此，機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也和最新的技術(shù)成果相結(jié)合，引入能夠反映現(xiàn)代科技成果的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)手段，使基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與社會(huì)生產(chǎn)緊密結(jié)合，具有時(shí)代氣息。此外，機(jī)械設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)還應(yīng)具有研究和探索氣息，應(yīng)使學(xué)生接觸最新的科學(xué)技術(shù)，幫助學(xué)生適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步的要求 。

3 結(jié)束語

創(chuàng)新的根本在于實(shí)踐，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合的方針，進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手能力、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。為此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)突破原有課程的局限，以機(jī)械設(shè)計(jì)方法的研究為主線，建構(gòu)知識(shí)和能力并重的多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，采用啟發(fā)式、討論式的教學(xué)方法，努力使機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室成為立足基礎(chǔ)、面向工程、重視創(chuàng)新的教學(xué)平臺(tái)。

[1]梁風(fēng),宋寶玉,劉占山,等.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J] .實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2006(11):1433-1435.

[2]張超,任秀華,等.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)代化改革與創(chuàng)新[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2006,23(10):97-100.

[3]曹平,曹貴和,程光明,等.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究[J].實(shí)驗(yàn) 技術(shù)與管理,2006,23(7):93-94.

[4]劉元林.大工程背景下機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究與探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2010,27(1):14-16.

Based on Innovation Ability of Teaching Reform of Mechanical Design Experiment

Guo Hong

Cultivation of College Students’ engineering practice ability and innovative ability is the important task of high education, mechanical design experiment is to improve the engineering students’ innovative ability is the important link, in view of the current university experimental teaching of mechanical design universal existence question, proposed a “student-centered, teacher-led” teaching model, construction of knowledge and ability both the multi-level experimental teaching system, to cultivate students’ innovative consciousness and lay a solid foundation.

mechanical design basis; experimental teaching; teaching reform; innovation ability

G642.423

B

1671-489X(2012)36-0137-02