面向應用型人才培養的“機械原理”課程建設

摘要：結合北京信息科技大學“機械原理”課程背景，提出了課程建設思路并明確了課程建設目標。緊扣該校培養高素質應用型人才的定位，在課程教學內容、課程設計實踐環節、實驗教學方式及內容、機械創新設計基地、教學資源等方面進行了建設，把傳統的以課堂理論課為主體的教學模式轉變為課堂教學、課外開放實驗和科技創新活動相結合的多維教學過程，有利于提高應用型人才培養質量。

關鍵詞：機械原理；應用型人才；課程建設；教學研究

作者簡介：黃小龍（1977-），男，廣西梧州人，北京信息科技大學機電工程學院，高級實驗師。（北京 100192）

基金項目：本文系北京信息科技大學2010年度高教研究課題資助項目（項目編號：2010GJZD02）的研究成果

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）22-0094-02

北京信息科技大學（以下簡稱“我校”）是以工管為主體、工管理經文法多學科協調發展，以培養高素質應用型人才為主，北京市重點支持建設的全日制市屬高等學校。學校注重實踐，在教學環節上加強實踐環節、積極開展各項課外科技創新活動作為課堂教學的延伸和補充，以鍛煉和培養學生實踐能力，促進學生創新能力，滿足現代工業和社會發展對人才的需求。

“機械原理”是機械類專業的一門主干技術基礎課程，在學生的知識、能力和素質培養體系中，占有十分重要的地位。課程為學生從事機械方面的設計、制造、研究和開發奠定重要的基礎，具有增強學生適應機械技術工作能力的作用。[1]我校“機械原理”課程作為機械類專業的重點課程，一直受到學校的重視，經過老一輩教師的建設，課程于2004年被評為北京市精品課程，在培養人才過程中起著重要作用，取得了相應的教學成果。然而，隨著技知識日益更新，課程須不斷建設與完善，才能滿足社會相關企業對人才的要求。

一、建設思路

應用型人才是指能將專業知識和技能應用于所從事的專業社會實踐的一種專門的人才類型，熟練掌握社會生產或社會活動一線的基礎知識和基本技能，主要從事一線生產的技術或專業人才。[2]應用型人才的培養注重理論知識學習與實踐訓練相結合。清華大學前校長顧秉林先生對工程科技人才培養曾倡導重基礎、重實踐。[3]為此，提出“機械原理”課程建設思路為：既保證基礎，又拓寬知識面；既保持經典，又融入先進技術；既掌握基本理論，又加強工程實踐能力和創新思維的培養。在教學模式和方法方面，改變傳統的完全以課堂理論教學為主的教學模式，加強理論與實際相結合、課內與課外相結合、教師主導與學生自主交互的多維教學模式，通過課堂教學、課外開放實驗和科技創新活動構造“機械原理”課程的學習平臺。通過課程的建設，推動培養高素質應用型人才的理念，將其建設成為有新教育理念的高水平、高質量課程，使其成為學校本科課程建設的示范性課程。

二、經驗和成效

“機械原理”課程是機械類學生在本科生學習階段的第一門工程設計類課程，在培養學生的實踐能力方面具有特殊的地位，對學生工程素質培養、工程創新性思維的啟蒙具有重要作用。“機械原理”課程是研究各種機械所具有的共性問題，為以后學習機械設計和有關機械工程專業課程以及掌握新的科學技術成就打好工程技術的理論基礎，是從基礎理論課到專業課的橋梁，是培養機械類專業學生能力和開展素質教育的最基本的課程，在教學中起著承上啟下的作用，占有非常重要的地位。因此，課程自2004年被評為北京市精品課程以來，緊緊把握高素質應用型人才培養的目標，持續不斷地在建設與完善，力求做到精益求精。近些年，課程在以下幾個方面進行了相關的建設，并取得了一定的成效。

1.教學內容上加強系統知識的學習訓練，強化現代新技術在課程中的應用

在課程教學中，加強對機械系統組成原理的傳授，使學生加深理解機構與系統的關系，增強學習的目的性和積極性。摒棄滿堂灌的現象，堅持啟發式教學，通過生動的案例進行系統分例，開展積極生動的課堂討論等多種方式，引導學生主動參與、主動探索、主動思考、主動實踐，以實現學生多方面能力的綜合發展。尤為值得一提的是，響應了教育部高等學校機械基礎課程教學指導分委員會2009年制定的《關于深化“機械原理”課程實踐教學改革的意見》文件精神，將ADAMS軟件引入機械原理課堂教學及其課程設計教學中。[4]在教學過程中有意識引導學生關注ADAMS軟件，并在一些教學案例中演示如何應用ADAMS軟件解決問題。[5]通過教師的引導，培養學生“存疑、求異”的思維方式，激發學生的責任感、興趣和創新欲望。通過改變傳統的教學模式，增強了教學實踐效果，真正提高了課程的質量。

此外，以“機械原理”課程為核心，增設了反映現代新技術、新方法的應用技術課程，如ANSYS有限元分析、PRO/E產品建模等工程軟件的學習，使學生可以利用計算機作為輔助工具來分析各種典型機構。將傳統的機械設計知識與先進的現代技術融合到一起，有利于提高學生應用計算機解決工程技術問題的能力。

2.加強課程設計實踐環節，豐富設計訓練內容

在傳統教育培養計劃中，“機械原理”課程設計的選題主要是對傳統機床（如牛頭刨床、插床）的導桿機構進行運動分析和動態靜力分析，并在此基礎上計算其機械動力學問題。以往我校學生的設計內容圖解法占了主要部分，設計過程中偏重理論與知識的積累。近些年，逐步擴大課程設計的題目數量和類型，鼓勵部分能力較強的學生自主選題，并將CDIO工程教育理念引入“機械原理”課程設計教學[6]，結合學生課外科技創新活動和學科競賽設計主題，或參考具有生產實踐背景的工程實際項目，給學生以充分的想象和發揮的空間，使設計內容更貼近生產生活，讓學生覺得既有趣又不陌生，從而提高學生的興趣。鼓勵學生多提出幾種新的傳動方案，方案越多越好，然后引導學生應用ADAMS或ProE等軟件對方案進行驗證并分析、評價，找出最佳方案。

設計過程中，增加文獻資料查找及答辯環節。以往學生在課程設計過程中往往是按照設計說明書走一個過程，是被動地接受知識，不知道也不關注真正產品設計的流程，故影響了學生的學習積極性，無法真正培養工程應用能力以及創新能力。若將學生課外科技創新活動或學科競賽主題隔入課程設計中，設計題目、內容不再單一，學生為了設計出真正的產品，必須通過檢索有關文獻資料進行自主學習與研究，撰寫研究報告，從而培養學生檢索資料、總結與綜合的能力。由3～5名學生自由組成設計團隊，由組長組織小組討論，根據成員的特長，由組長安排相應的設計任務。[7-8]增加答辯環節，可鍛煉學生的表達能力。教師在評分標準中更注重學生的設計過程而非設計結果。

3.改進提高實驗教學效果，培養學生的實踐能力和創新思維

將課堂演示實驗改為探索性實驗，讓學生在教師的引導下思考實驗原理、實驗步驟，自己實際操作實驗過程并處理實驗結果，成為知識的主動探索者，強化創新意識。在實驗過程中，教師不失時機地對學生標新立異的方法給予肯定、支持和幫助，鼓勵學生大膽構思和獨立思考，并通過實驗否定錯誤的假設或修正不完善的構思。在實驗結束時，增加問答環節，使學生認真對待實驗。

增設了一批開放性實驗，如典型機構運動仿真分析與驗證、小型機器人創意設計與制作等，培養學生的獨立動手能力和創新思維；將教師科研項目、學生科技活動專題引入開放實驗，創造更多機會接觸課程的相關領域。

4.建設機械創新設計基地，將學生科技活動和創新大賽作為課程的長效教學平臺

隨著教學改革的深入和課程體系的調整，“機械原理”課程的教學學時越來越少，課程設計要想取得比較好的教學效果，必須重視學生的課外學習環節，把培養學生實踐能力貫穿到課程實踐中。

建設機械創新設計基地，使工程實踐與理論學習平行，相互協調，使學生在綜合性、感知性、設計性、創造性比較強的實踐環境下獲得第一手知識和體驗，從而能激發靈感，運用聯想、類比、組合、移植等方法產生創新思維與設計。實驗室是學生認知實踐的基礎環境，把實驗室辦成開放式機械創新設計基地已得到大家的共識。基地在現有設施的基礎上，進行了實驗及模型的系統化和分塊主題化，增設設計型、綜合型、創意型的實驗，并向學生開放，學生可到實驗室熟悉并動手進行實驗和創新設計物理模型。

將“機械原理”課程實踐與學生課外科技創新活動、機械創新設計大賽相結合，能讓學生真刀實槍地做，利用課堂上教授的理論知識，品嘗到創新的滋味，激發學生的學習興趣。完善了相關激勵措施與政策，設立了大學生課外科技活動創新基金、創新實踐學分等，并定期對在創新方面成績突出的學生進行表彰和獎勵。從目前情況來看，機電工程學院機械類專業學生在各項課外科技創新活動、競賽中表現積極活躍，成果豐碩，受到社會及各類媒體的關注。

5.選用國內優秀教材，進行輔助教學資源建設

近年來，本課程組在老教師的帶領和指導下，虛心向兄弟院校取經學習，以極大的熱情教書育人和潛心進行教學研究，以老一輩教師積累的經驗和成果為基礎，把教學成果固化進教材，加強了教學資源的建設。

“機械原理”是機械學科的經典課程，國內已有多部經過長期凝練和實踐檢驗的優秀教材，選用優秀教材是教學質量的根本保證。此外根據本校的應用型人才培養需要，為了加強在課程教學中對現代技術方法的使用，課程組先后主編出版了多部輔助教材，如《機械原理習題集》、《機械原理考研指導》、《Pro/ENGINEER結構分析與運動仿真》、《微機在機械原理中的應用》等，并參編了多部《機械原理》教材。

為滿足學生課外學習的需要，使教學資源得到共享，建立機械原理精品課程網站，內容包括課程概括、課程內容、聯系作業、教學課件、實踐教學、信息反饋、教學成果等7大類。其中課程概括含教學大綱、教學團隊；課程內容含電子教案、教材與參考書；練習作業含例題解析、網上習題、習題布置、模擬試卷；教學課件含教學錄像、其他資源；實踐教學含課內實驗、開放實驗、課程設計、創新實踐；信息反饋含網上答疑、教學評價；教學成果含教學獎項、教材建設、教學論文。

三、結束語

課程緊扣我校培養高素質應用型人才的定位，經過近年的建設與實踐，較好地激發了學生的學習興趣，鍛煉了學生的實踐能力，促進了學生的創新能力。與原來的教學模式相比較，教學效果有所提高。經過該課程的學習后，學生敢于并積極參加、開展各種課外科技創新活動。

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.高等學校機械基礎系列課程現狀調查分析報告暨機械基礎系列課程教學基本要求[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]應用型人才[EB/OL].[2013-05-16].http：//baike.baidu.com/view/

613621.htm.

[3]顧秉林.中國高等工程教育的改革與發展[J].高等工程教育研究，2004，（5）：5-8.

[4]教育部高等學校機械基礎教學指導分委員會機械原理組.關于深化“機械原理”課程實踐教學改革的建議[Z].2009.

[5]黃小龍.虛擬樣機技術在機械原理課程設計教學中的應用[J].中國電力教育，2013，（2）：102-103.

[6]黃小龍，劉相權，郝靜如.基于CDIO工程教育理念的“機械原理課程設計”教學研究與探討[J].哈爾濱工業大學學報（社會科學版），2011，13（51）：131-133.

[7]匡兵，黃美發，孫永厚.《機械原理課程設計》改革探索[J].中國科技信息，2009，（21）：218-219.

[8]朱玉.CDIO工程理念在“機械原理課程設計”教學中的應用[J].中國電力教育，2010，（1）：139-140.

（責任編輯：劉輝）