基于創新能力培養的《機械原理》課程教學改革的實踐

摘要：為了滿足我國當前市場經濟的需求，高等教育需要培養具有綜合創新設計能力的實用型高級工程技術人才。本文詳細介紹了安徽建筑工業學院在《機械原理》的教學改革實踐中如何培養學生的工程創新能力的一些有益的探索，實踐表明，這種基于工程創新理念的教學改革舉措，大大激發了學生的學習興趣，提高了學生的創新實踐能力。

關鍵詞：教學改革與實踐 機械原理 創新能力培養

1 概述

《機械原理》是機械類學生必修的一門重要專業技術基礎課程，在培養學生的機械設計能力和創新能力所需的知識、能力和素質結構中，占有十分重要的地位[1]。近年來，隨著機械原理課程體系的改革與深化，課程內容不斷更新和增加，教學學時相對減少，教學目標不但沒有降低，反而有所提高[2]。因此，如何緊扣學科發展脈搏，切實提高學生學習的自主性和能動性，使學生在較短時間內既能掌握主要內容，又有一定的基本技能訓練，培養和提高學生的實踐和創新設計能力，成了教學改革的重要課題[3]。

2 我校《機械原理》教改的實踐措施

我校機械專業在辦學伊始就參照教育部機械基礎課程教學指導委員會頒布的最新《機械原理課程教學基本要求》[1]，密切跟蹤國內先進的教學理念，進行了相應的改革和實踐，取得了較好地教學效果。

2.1 構建合理的課程理論教學內容體系 通過對相關高校、企事業單位的對人才的實際需求以及對學生學習基礎和學習能力方面的調研，深入探討了本課程同其先修課程和后續課程之間的內在聯系，進一步細化本課程各內容所應體現的基本應用技能，力求將機械原理的基本知識、專業理論知識和實際操作技能有機地結合起來。在此基礎上，結合最新《基本要求》的指導原則修訂編寫原有教學大綱，圍繞培養學生的機械系統綜合設計能力這個中心構建合理實用的課程內容體系，將理論教學的內容分為五大專題：機構結構分析、機構運動分析和力分析、常用機構及其設計、機械系統運動方案設計、機械系統動力學。將某些應用理論力學知識就應該能解決的內容或某些難度較大的內容不再列入本課程的基本要求中，并且增加了一些適合于學科發展和人才培養的新內容，刪除了一些過時陳舊的內容；另一方面，在要求的層次上對某些內容也進行了適當調整。

實踐證明，這種教學內容體系使得本課程的知識結構層次上顯得更為清晰和規范，更符合機構學及機器動力學自身的發展規律。

2.2 精選授課教材，編寫配套講義 目前市面比較有代表性的本課程參考教材有西北工業大學孫恒主編的《機械原理》、東南大學鄭文偉主編的《機械原理》、清華大學申永勝主編的《機械原理教程》以及上海交通大學鄒慧君主編的《機械原理》等。這些教材各有其特點，但都是按照《基本要求》的教學內容編寫的。我校根據自身的特點以及教學的便利性選擇了國家級規劃教材—孫恒主編的《機械原理》[4]，并根據授課的基本內容并結合我校的近年教學實際情況，借鑒兄弟院校的經驗，從培養生的工程創新思維能力的角度出發，從2006年下半年起開始陸續編寫了《機械原理習題練習冊》、《機械原理實驗指導書》以及《機械原理課程設計指導書》等講義，作為我校機械專業學生的教學輔導用書，使用效果良好。

2.3 優化教學方法，提高教學質量 積極探索靈活多樣的課內外、校內外以及各種時間與空間相結合的機構分析與機構創新技能訓練的教學新模式，開發完善了立體化教學資源，包括授課所用的多媒體課件、功能較齊全的課程學習網站等，充分有效地利用網絡多媒體技術將原來集中統一理論講授、現場參觀的方式改為現在的由教師邊講解、邊動畫演示的方式，使學生在學習時可直接觀察到機構的運動過程及其產生的現象，激發起學生的好奇心，加深對抽象概念和各種機構的原理、特性的理解，提高了學習效率，并培養了學生的自學能力、觀察能力、動手能力、研究和分析問題能力。

2.4 加強實踐教學環節，突出工程創新特色 通過實驗教學和課程設計這些實踐環節，使學生更好地理解和掌握本課程的基本理論和方法，進一步提高學生查閱技術資料、繪制工程圖和應用計算機等能力，特別是加強培養學生創新意識和分析問題、解決問題的能力。

因此，我們根據選定的課程內容和必需的應用技能要求，征求企業中專業人員的意見，將來源于企業實際工作實踐中的項目，進一步分解成子項目讓學生完成，并且內容包含激發學生興趣的亮點，任務呈現在復雜背景之中，使學生在實現任務的過程中，既培養學生分析問題、解決問題的能力，又能有效地鍛煉創新思維能力。

2.5 積極開展第二課堂，提高學生的創新實踐能力 為激發學生學習《機械原理》和工程創新設計的興趣，我們在課堂以外開設了眾多的“第二課堂”，也即學習興趣小組。每一小組有2~3位指導教師，機械專業的學生可以自由隨意加入，定期開展知識講座、學習探討、技術交流、作品展示等。在這些“第二課堂”中我們給學生講授了Matlab、Adams等虛擬仿真軟件的基本用法及其在《機械原理》課程學習中的應用；我們結合三維設計軟件、反求設備以及逆向造型軟件的使用，向同學們進一步介紹了創新設計的基本原理及實現方法。

通過這些第二課堂的開設，加深了學生對《機械原理》課程學習內容的理解，極大地激發了他們的學習興趣、提高了他們的工程創新能力。近年來，我校的機械專業的學生在全國各大賽事中屢屢獲獎就是我們教學成果的最好證明：參加“全國第二、三、四、五屆大學生機械創新設計大賽（安徽賽區）”競賽共獲一等獎4項、二等獎7項、三等獎8項、“全國三維數字化創新設計大賽”（安徽賽區）特等獎等。

2.6 建立多元化的考核評價模式 目前《機械原理》課程的考核評價方式一般為平時成績加上實驗成績約占30％，閉卷考試的卷面成績占70％。這種考核方式不能真實的反映學生實際應用技能的掌握，因此，近年來，對于《機械原理》課程的考核，我們在以下方面做了一些有益的嘗試：

2.6.1 增加與實踐相結合的內容，重點考核實踐操作技能、解決實際問題的能力以及綜合創新能力，鼓勵學生創造性地發現問題及解決問題。

2.6.2 摒棄傳統的閉卷考試，采取開卷、閉卷、操作、口試、專題報告以及學習成果匯報等多種考核形式來展現學生學習的過程和結果，同時在可能的情況下引進企業評價作為考核參考。

2.6.3 在開課時就公開地告訴學生課程考核評價方案，讓學生能夠積極主動地參與評價，及時了解其在學習過程中取得的進展和成功，又能真實知曉其不足，以便找到進一步努力的方向，使考核評價成為一個繼續學習的過程，充分體現學生在自主學習中的主體地位。

3 結束語

當今我國已納入國際經濟競爭與發展的大環境中，這就要求我國的工業界必須擁有一大批具有創造性的研究開發型工程師。作為培養機械工程師設計能力主要課程之一的《機械原理》也應該體現創新意識和創新設計能力的培養。本文主要介紹了我校在《機械原理》的教學實踐中的一些有益的嘗試，實踐表明，這種基于工程創新理念的教學改革舉措，大大激發了學生的學習興趣，提高了學生的創新實踐能力。然而，作為機械專業核心課程《機械原理》的執教教師，我們任重而道遠，在接下來的教學工作中還要結合機械工程學科的發展需要及教學實踐的總結，不斷改進教學方法，力求與時俱進，進一步提高教學質量。

參考文獻:

[1]教育部高等學校機械基礎課程教學指導分委員會.高等學校機械原理課程教學基本要求及其研制說明. 2009年12月：http://www.mechf.edu.cn/show.asp?id=200.

[2]王紅志，李積彬，費躍農.基于CDIO能力培養的機械原理課程項目實踐[J].高教論壇，2009，（4）:25-28.

[3]王志偉，孟玲琴. 基于創新能力培養的《機械原理》教學[J]. 農機化研究，2004，（2）：270-271.

[4]孫桓，陳作模，葛文杰主編.機械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

基金支持：安徽省第一批高等學校省級示范實驗實訓中心建設項目（資助號：200817）安徽建筑工業學院教研項目支持（資助號：2008JX23）