基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機械原理課程教學(xué)

摘要：機械原理是一門理論性和實踐性都很強的學(xué)科，它強調(diào)知識的綜合性、實用性，強調(diào)教學(xué)的實踐性及操作的熟練性，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力以及綜合分析問題和解決問題的能力。本文結(jié)合機械原理教學(xué)實踐，介紹了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一些措施。在改革課程體系、深化教學(xué)內(nèi)容、強化實踐環(huán)節(jié)、構(gòu)建學(xué)習(xí)環(huán)境等方面進行了探索，實踐證明上述方法對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力起到了成效。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力；機械原理；教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）06-0033-02

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)自動化水平的提高，迫切需要高等學(xué)校培養(yǎng)出大量具有創(chuàng)新能力的工程技術(shù)人才。機械原理課程作為機械類專業(yè)的一門重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，具有很強的工程實用性，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面具有其他課程無法比擬的優(yōu)勢。在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力的過程中，機械原理課程承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生機械系統(tǒng)方案創(chuàng)新設(shè)計能力的任務(wù)，在機械基礎(chǔ)系列課程中占有十分重要的地位。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，我們在機械原理課程的教學(xué)過程中以教學(xué)研究與教學(xué)實踐為基礎(chǔ)，打破傳統(tǒng)機械原理教學(xué)的格局，從認知規(guī)律和滿足工程設(shè)計各主要環(huán)節(jié)訓(xùn)練的需要出發(fā)，進行教學(xué)內(nèi)容和實踐環(huán)節(jié)的整合與提高，在培養(yǎng)學(xué)生機構(gòu)運動與動力設(shè)計、通用機構(gòu)運動設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計能力的同時，突出創(chuàng)新設(shè)計和現(xiàn)代機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的訓(xùn)練。

一、課程體系的設(shè)計與創(chuàng)新

為強化機械類專業(yè)本科學(xué)生機械系統(tǒng)方案設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在長期從事“機械原理”課程的教學(xué)實踐與教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，提出并構(gòu)建了以現(xiàn)代機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計為主線，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計能力的一門具有自身體系與特色的“機械原理”新課程，提出了基于“三大模塊”知識體系、“三維類型”教學(xué)模式和“三位一體”教學(xué)環(huán)節(jié)的課程體系結(jié)構(gòu)（簡稱“三三制”），如圖1所示。

1.“三大模塊”知識體系——教學(xué)內(nèi)容的整合。以機械系統(tǒng)方案設(shè)計為主線，創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，對機械原理課程的教學(xué)內(nèi)容進行了結(jié)構(gòu)性調(diào)整、重組和更新，從整機和系統(tǒng)的角度將教學(xué)內(nèi)容整合為“機構(gòu)學(xué)”、“常用機構(gòu)”和“動力學(xué)”三大模塊，由此形成機械原理課程的知識體系。該體系突出了整機觀、系統(tǒng)觀、創(chuàng)新觀和發(fā)展觀，更加貼合工程設(shè)計和人才培養(yǎng)的規(guī)律，體現(xiàn)了學(xué)生設(shè)計能力培養(yǎng)的循序漸進性。

2.“三維類型”的教學(xué)模式——教學(xué)模式的外延。將教學(xué)模式由傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材板書形式向信息化和模型化形式延伸，以實驗室實物模型為載體，采用紙質(zhì)教材為主，CAI、PPT和仿真軟件等電子信息化課件為輔的“三維類型”的教學(xué)模式進行立體化講授，全面提高學(xué)生的認知能力、接受能力和軟件編程能力，為學(xué)生畢業(yè)后的實際工作奠定一定的理論和實踐基礎(chǔ)。

3.“三位一體”的教學(xué)環(huán)節(jié)——教學(xué)環(huán)節(jié)的擴展。教學(xué)環(huán)節(jié)由課內(nèi)向課外延伸，新課程通過理論教學(xué)、課程設(shè)計和實驗仿真“三位一體”的教學(xué)環(huán)節(jié)，為學(xué)生的實踐訓(xùn)練和創(chuàng)新活動提供寬廣的舞臺，為學(xué)生個性化教育創(chuàng)造廣闊的空間，以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)與研究的能力，促進學(xué)生對所學(xué)知識的融會貫通，理論與實踐的融會貫通，實現(xiàn)由理論學(xué)習(xí)向工程綜合的轉(zhuǎn)變、由知識積累向能力生成的轉(zhuǎn)變，全面提高學(xué)生的設(shè)計能力、實踐能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生在知識、能力和素質(zhì)等方面得到協(xié)調(diào)和均衡的發(fā)展。

二、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計與創(chuàng)新

1.實驗教學(xué)。機械原理設(shè)有相應(yīng)的實驗環(huán)節(jié)，包括上機實驗和實驗室試驗兩部分，實驗項目的選擇多以演示型、驗證型為主，學(xué)生實驗成績只占課程總成績很小的比例，實驗環(huán)節(jié)的重要性被理論教學(xué)沖淡了。為強化學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，新編了“機械原理實驗指導(dǎo)書”，按“三大模塊”體系設(shè)置了不同難度等級的實驗項目，突出創(chuàng)新設(shè)計、自主設(shè)計和綜合型實驗，突出實驗環(huán)節(jié)的重要性。

2.課程設(shè)計。為培養(yǎng)學(xué)生的整機設(shè)計觀念和能力，課程設(shè)計選題注重工程設(shè)計各主要環(huán)節(jié)（工作原理-方案擬定-運動學(xué)分析-動力學(xué)計算-機構(gòu)設(shè)計）的訓(xùn)練以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，將計算機設(shè)計和機械系統(tǒng)動力學(xué)仿真相互結(jié)合，體現(xiàn)先修課程的綜合運用和計算機輔助設(shè)計能力的培養(yǎng)。

三、立體化教材建設(shè)與網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)筑

教材是開展教學(xué)活動的基礎(chǔ)，課程改革與建設(shè)的新理念必須通過教材加以固化，以便于教學(xué)實踐和推廣。近幾年來，我們在積極開展機械原理新課程建設(shè)的同時，努力探索教材表現(xiàn)形式的多元化和有機配套，形成了機械原理課程教材的系列化、立體化，在教學(xué)實踐中發(fā)揮了很好的作用。

1.機械原理電子教案。針對機械原理課程的教學(xué)內(nèi)容，按照課堂教學(xué)活動組織和學(xué)生認知的普遍規(guī)律，負責(zé)開發(fā)了開放式PPT電子教案，設(shè)計和收集了大量視頻和動畫文件，利用多媒體技術(shù)和動態(tài)仿真技術(shù)來充分展示復(fù)雜機械的結(jié)構(gòu)、機構(gòu)運動過程、傳動機構(gòu)設(shè)計原理與步驟以及工程應(yīng)用現(xiàn)場等信息，由此增加了教學(xué)信息量和提高了教學(xué)效益，同時電子教案的多媒體形象化特點和生動性、趣味性，也大大激發(fā)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，加深了對所學(xué)內(nèi)容的理解，從而提高了整體教學(xué)質(zhì)量和水平。

2.機械原理課程網(wǎng)站。為滿足學(xué)生課外學(xué)習(xí)的需要，同時充分發(fā)揮教學(xué)資源的廣泛作用，學(xué)院建成了機械原理課程網(wǎng)站，主要模塊有：課程簡介，網(wǎng)絡(luò)課堂，綜合實踐，中英名詞術(shù)語對照，網(wǎng)上答疑，在線討論，創(chuàng)新園地等。其中網(wǎng)絡(luò)課堂模塊提供的教學(xué)資源包括：學(xué)習(xí)須知，教學(xué)大綱，考試大綱，電子教案，學(xué)習(xí)指南（含各章學(xué)習(xí)要求、重點難點指導(dǎo)、典型例題分析、復(fù)習(xí)思考題、文獻閱讀指南等），擴展內(nèi)容，習(xí)題，自我測試，參考文獻，網(wǎng)絡(luò)課程等；綜合實踐模塊包括課程實驗，課程設(shè)計，專題項目，專題講座等。課程網(wǎng)站的建設(shè)為學(xué)生創(chuàng)造了良好的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境。

四、結(jié)論

通過多年的教學(xué)實踐，我們在利用機械原理教學(xué)平臺培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面獲得了一些經(jīng)驗，取得了一些成效。我們認為，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵是要調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，將教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新方法和實踐有機結(jié)合起來，學(xué)生的創(chuàng)新能力才能得到發(fā)揮。

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