如何提高學(xué)生創(chuàng)新能力及工程實(shí)踐能力

摘 要：《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力與工程實(shí)踐能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。文章根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)兩方面出發(fā)，分析了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)現(xiàn)狀，并從這兩方面對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革與探索，提出了具體的改革措施及方法，為提高教育教學(xué)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì) 實(shí)踐教學(xué) 創(chuàng)新能力 工程實(shí)踐能力 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2013）07-234-02

引言

《機(jī)械設(shè)計(jì)》是機(jī)械工程專業(yè)一門應(yīng)用性和實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，該課程在機(jī)械工程專業(yè)課程體系中占有十分重要的地位，是銜接公共基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁與紐帶，擔(dān)負(fù)著為后續(xù)專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)的重要角色。實(shí)踐教學(xué)是教學(xué)鏈條中極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及工程實(shí)踐能力的重要途徑。

《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的實(shí)踐教學(xué)包括實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)兩方面內(nèi)容，筆者以提高學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力及工程實(shí)踐能力為出發(fā)點(diǎn)，以能力培養(yǎng)為主線，對(duì)這兩方面實(shí)踐環(huán)節(jié)分別進(jìn)行教學(xué)改革與探索，構(gòu)建與理論教學(xué)相輔相成的實(shí)踐教學(xué)新體系。

一、《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

現(xiàn)行的教育“重知識(shí)、輕能力”，重視理論知識(shí)的教學(xué)，輕視實(shí)踐能力的培養(yǎng)，在教學(xué)安排上，理論教學(xué)時(shí)數(shù)偏多，實(shí)踐教學(xué)課時(shí)總體偏少。

目前能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目很有限，一般都是常規(guī)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和演示性實(shí)驗(yàn)，在一定程度上雖有助于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的了解，但學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí)，不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，不能達(dá)到提高和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力的目的，更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

課程設(shè)計(jì)在選題、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)手段、考核方式等方面都比較單一。傳統(tǒng)的《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容多為帶式輸送機(jī)二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)，采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行二維設(shè)計(jì)。該課程設(shè)計(jì)對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程有著一定的促進(jìn)作用，但還不能更大程度上提高學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)新能力。

為提高學(xué)生創(chuàng)新能力，達(dá)到工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，對(duì)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革刻不容緩，必須將《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程實(shí)踐教學(xué)擺在與理論教學(xué)同等重要的位置，構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)新體系。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的在于提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，除了要增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)外，還可以采取以下改革措施及方法。

1.更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上注意與相關(guān)課程關(guān)聯(lián)，及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，減少驗(yàn)證性與演示性實(shí)驗(yàn)，增加與工程實(shí)際聯(lián)系密切的綜合性、設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，吸收科研新成果，研究并開(kāi)發(fā)實(shí)踐性強(qiáng)的工程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加學(xué)生對(duì)機(jī)械的感性認(rèn)知，提高對(duì)基礎(chǔ)理論實(shí)際運(yùn)用能力。

教學(xué)中，要增加一些軸的測(cè)繪、減速器等機(jī)械的拆裝等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有利于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，較大程度上提高學(xué)生的動(dòng)手能力，使學(xué)生對(duì)工藝方面的要求及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一定的了解，為提高學(xué)生整體設(shè)計(jì)能力打下基礎(chǔ)。

2.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。為了培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新意識(shí)，實(shí)行分階段、多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以滿足不同層次學(xué)生的需求，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。第一階段：感性認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，帶領(lǐng)學(xué)生參觀零件陳列室，掌握常用機(jī)構(gòu)和常用零件的原理、結(jié)構(gòu)及其基本功能，增加學(xué)生的感性認(rèn)知。第二階段：驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基本操作，運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)，能進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的處理，如傳統(tǒng)的帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本操作能力。第三階段：綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生掌握《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程所涉及的知識(shí)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，如機(jī)械傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。第四階段：創(chuàng)新型自主性實(shí)驗(yàn)，在機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生通過(guò)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)合具體的工程實(shí)踐自己動(dòng)手創(chuàng)新機(jī)械，如軸系創(chuàng)新組合實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新能力。

前三個(gè)階段是面對(duì)所有學(xué)生展開(kāi)進(jìn)行的，最后階段是針對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行的。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，給學(xué)生提供更多的參與動(dòng)手的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生多動(dòng)手、多實(shí)踐，培養(yǎng)他們的實(shí)踐動(dòng)手能力{1}。

3.開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)設(shè)備。為了使得學(xué)生有盡可能多的機(jī)會(huì)鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力，可以拓展教學(xué)實(shí)踐時(shí)間和空間，應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)生全天候開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室和實(shí)習(xí)工廠，便于學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間來(lái)鍛煉動(dòng)手能力，有利于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間和范圍，實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放逐步從課外實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放過(guò)渡到課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放，從有時(shí)間的開(kāi)放到預(yù)約開(kāi)放，從局部實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放到全部實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放{2}。

三、課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革與探索

課程設(shè)計(jì)是高等工科院校學(xué)生第一次較全面的設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，是檢驗(yàn)和培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，完成課程設(shè)計(jì)需要有運(yùn)用理論知識(shí)的能力和一定的創(chuàng)新思維。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，可以將機(jī)械設(shè)計(jì)和相關(guān)課程的知識(shí)融合在一起，利用手冊(cè)、查閱資料，使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范自行設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械，這個(gè)過(guò)程是圍繞培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力這一中心展開(kāi)的。

1.改革課程設(shè)計(jì)題目。在課程設(shè)計(jì)選題上要改變以往題目的單一性，除保留減速器這一傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)題目外，還要選取與工程實(shí)際關(guān)系密切的課題（如一些科研子課題）作為課程設(shè)計(jì)的課題，比如，各種簡(jiǎn)單類型的行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)等。根據(jù)學(xué)生各方面的綜合素質(zhì)和表現(xiàn)分配題目，最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2.改革設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)手段。設(shè)計(jì)中要盡量采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，比如優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)手段現(xiàn)代化，在課程設(shè)計(jì)中引入計(jì)算機(jī)技術(shù)手段，選用目前企業(yè)運(yùn)用較廣的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件Ansys、Pro/E、UG等，比如，采用Pro/E對(duì)零件進(jìn)行三維建模，并用建造好的虛擬模型進(jìn)行CAE分析，然后修改模型，對(duì)滿足創(chuàng)新設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品進(jìn)行虛擬制造。選題結(jié)合工程實(shí)際，加之輔以現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，給學(xué)生以較大的創(chuàng)作空間，可調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也使所培養(yǎng)的學(xué)生更符合企業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)人員的需求{3}。

3.改革考核方式。（1）把機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)當(dāng)作一門必修獨(dú)立課程進(jìn)行考核，具有單獨(dú)學(xué)分，這樣可增加學(xué)生的重視程度{4}。（2）對(duì)于課程設(shè)計(jì)答辯，應(yīng)成立有效的課程設(shè)計(jì)答辯小組，不能流于形式，教師事先針對(duì)設(shè)計(jì)題目擬定多個(gè)答辯問(wèn)題，學(xué)生隨機(jī)抽取進(jìn)行回答，根據(jù)回答結(jié)果給出答辯環(huán)節(jié)的成績(jī)，嚴(yán)格答辯考核是機(jī)械設(shè)計(jì)課程培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的最主要方式之一。（3）采用綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，全面評(píng)價(jià)學(xué)生課程設(shè)計(jì)質(zhì)量，真實(shí)評(píng)價(jià)課程設(shè)計(jì)教學(xué)效果，把成績(jī)分成幾大塊，包括平時(shí)出勤情況，計(jì)算說(shuō)明書，零件圖及裝配圖，現(xiàn)場(chǎng)答辯情況。

四、結(jié)論

機(jī)械設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)改革對(duì)提高學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力，創(chuàng)新能力及工程實(shí)踐能力具有重要意義。本文從實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)兩方面對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行教學(xué)改革與探索，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、課程設(shè)計(jì)選題、設(shè)計(jì)方法及手段、考核方式等方面給出了具體改革措施及方法，并進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，取得較好的教學(xué)效果，達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及工程實(shí)踐能力的目的。

[基金項(xiàng)目：佳木斯大學(xué)教研課題（JYA2011-049）]

注釋：

{1}李秀紅，張明.改革機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010.28（2）：80-82

{2}袁健.應(yīng)用型人才實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建[J].黑龍江教育，2009（7，8）：164-165

{3}崔大偉.《機(jī)械設(shè)計(jì)》教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].濰坊學(xué)院學(xué)報(bào)，2010.10（2）：146-147

{4}李淼林.應(yīng)用型本科《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》教學(xué)改革初探[J].科技信息，2010（9）：561-562

（作者單位：佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 黑龍江佳木斯 154007）

（責(zé)編：若佳）