面向創新型人才培養的機械設計類課程教學改革探析

摘要：以深化教育改革，全面推行素質教育，培養學生創新精神和創新能力為導向，分析了當前機械設計類課程教學現狀及存在問題，從理論與實踐兩方面對機械設計類課程教學提出了相應的改革措施。

關鍵詞：創新；機械設計；理論；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0056-02

創新是一個民族的靈魂，也是一個國家發展的內在動力。在21世紀科技革命迅猛發展，國際競爭日趨激烈的形勢下，培養具有創新意識和創新能力的跨世紀人才已成為我國高等教育十分緊迫和重要的任務。[1]機械設計類課程包括“機械原理”“機械設計”“機械設計基礎”及相關的課程設計等，是工科院校機械類和近機械類專業非常重要的技術基礎課，具有很強的設計性和實踐性，對培養學生的創新意識、創新能力及工程實踐能力具有十分重要的作用。近年來隨著創新教育的實施，教學改革的不斷深入，要求必須對原有的機械設計類課程的教學理念、教學方法和教學內容、實踐教學等進行改革和嘗試，進而不斷提高學生的創新和實踐能力。

一、當前高校機械設計類課程教學現狀及存在的問題

1.教學現狀

當前大多數高校機械設計類課程教學主要通過兩個方面來實現：理論教學和實踐教學。其中理論教學主要是指課堂教學，包括基礎知識、各種常用傳動機構如連桿機構、凸輪機構等的設計以及各種常用零件像齒輪、軸、螺栓等的設計計算。實踐教學則主要通過兩個方面來實現：相關課程的課內實驗和對應的課程設計。近年來各高校充分認識到要注重學生綜合素質和創新能力的培養，因此對機械設計類課程進行了大量的教學改革嘗試，如清華大學的“SRT（Student Research Training）”計劃、上海交通大學的“團隊合作性教學”以及“卓越工程師教育培養計劃”等。[2]

2.存在問題

雖然國內各高校對機械設計類課程進行了大量的教學改革，但就目前的教學情況來看，仍存在許多不能適應21世紀人才培養需求的問題：

（1）教學內容與學科發展脫節。隨著信息化技術的發展，機械行業迎來了前所未有的發展，但是我國的機械設計類課程內容卻未能及時更新。例如在常見機構的設計方法上還是以圖解法分析為主，而對于現在比較流行的解析法卻很少提及，這樣導致學生學習的內容實際上已經與機械學科的發展相脫節。

（2）教學方式單一。隨著我國教育改革的不斷深入，對我國的教育理念也產生了很大的影響。雖然現在很多高校都由傳統的粉筆加掛圖的教學方式轉為多媒體教學，但是由于教學體制并未發生根本性轉變，仍舊是側重理論知識的講授，缺乏體驗、互動、實踐，嚴重阻礙了學生學習的積極性和創新性思維的培養。

（3）重理論輕實踐。機械設計類課程具有很強的實踐性，但是現在的課程學習往往側重于理論知識的傳授，而對于實踐教學缺乏足夠的重視。近些年雖加強了學生實踐應用能力方面的培養，但大多數實踐內容還是存在時間少、目的性差及與工程實際脫節等問題，尤其缺少對學生創新能力與團隊合作能力等方面的培養，從而導致實踐教學效果不理想。

二、改革方法

1.理論教學的改革

（1）明確教學目標。機械制造及自動化專業教學改革的目標是：以提高人才質量為目的，以技術應用型人才培養為特色。因此授課時教師要明確教學目標，要以建立職業能力為導向，培養具有創新思維的復合型、實踐型高級工程技術人才，而不是單純的讓學生被動的接受知識，要培養學生的創新實踐能力，給學生提供更多的實踐機會。加強實習、實訓和實踐基地的建設工作，探索相對獨立的實踐教學體系，并以提高人才培養質量為核心開展多方面工作，建立“產學研”結合的人才培養體系。

（2）合理組織教學內容。在組織教學內容時，除了基礎理論知識外，教師還應該多介紹一些工程應用的實例和背景，同時也應有意識地加入一些創造性設計的教學內容，來啟發學生的創新思維，提高他們的創新能力。例如在講授輪系知識時，除了向同學們介紹輪系的基本工作原理和應用外，課本上還列舉了一些實例，如可以實現變速和換向的汽車變速箱。課本上的實例比較簡單，只介紹了三個前進擋和一個后退檔，[3]這與實際常見的汽車變速檔數是不一致的，但是原理清晰，通俗易懂。等學生理解了該問題后，教師可以讓學生去觀察和思考實際應用中汽車是怎樣變速的，同時作為課外作業讓他們繪制出實際汽車的變速簡圖。除此之外，還可以引導學生觀察周圍事物，進而提升他們的創造熱情。

（3）教學方式多樣化。一是采用多媒體教學。近年來隨著信息技術的發展，許多新的教學方法和教學理念也融入到現代高校的教學過程中，最典型的就是多媒體教學。利用多媒體將課程中許多抽象的機構運動以動畫形式展現出來，進而提高學生的理解能力。例如機構演化中的導桿機構，可以分為轉動導桿和擺動導桿機構，[4]如果只看課本圖片學生很難想象它們是如何運動的，當以動畫形式表現以后，學生就很容易理解它們的運動以及區別了，這樣學生學習的積極性也會大大提高。二是采用溫和型的啟發式教學，即教師與學生在教學活動中的作用相當，教學民主，教師把講解與討論結合起來通過啟發引導學生自主進行意義建構，主動獲取知識、發展能力，而不是一味的被動接受知識。三是充分利用現有的信息技術、網絡技術，建立具有網上教學、學習和教學管理的教學網站。教師將相關教學資料上傳，學生可以利用網站進行自主學習和在線討論，從而達到資源共享、師生互動的目的。

（4）成績考核多樣性。以往的成績考核多采用閉卷筆試的方式，這種方式存在一定的局限性，很多學生平時不怎么學習，作業也是抄襲，往往利用最后兩周時間突擊復習以應付考試獲取學分。這種現象使得學生對知識的掌握不夠扎實，內容理解不夠透徹，因此對考核方式也要進行改革。將考核內容分為作業、考勤、實驗、筆試四部分，每部分根據具體情況占有不同比例分值。作業分為課內作業和課外作業。課內作業就是在上課時讓學生當堂完成課后習題，限定時間，直接上交，這樣可以避免抄襲現象；課外作業可以布置一些與教學內容相關的設計或計算，但是需要學生課下完成，這樣就需要學生具有查閱書刊雜志、上網檢索等獲取信息的能力，可以培養他們判斷、識別信息價值，歸納和整理資料，分析處理信息的能力。考勤采用不定期考勤，實驗成績由任課教師和實驗教師視學生的具體表現來定，筆試就采用以往的方式，但是所占比例大大縮小。通過這樣的綜合考核，能夠比較公正、客觀的給學生一個合理的成績，避免有些學生投機取巧，應付考試。

2.實踐教學的改革

實踐教學包括實驗教學和課程設計兩大環節，實踐教學改革也要從這兩方面著手：

（1）實驗教學。課程配套的實驗教學多為驗證性實驗，而且實驗課時偏少，學生參加實驗只是看到了實驗過程，而不會積極主動地去思考。要想提高學生的實踐動手能力，啟迪學生的創新思維，教師應該設計相應的具有設計性的綜合性實驗，同時要注重實驗內容的創新性，實驗內容和選題的自主性，改進實驗教學方法。盡可能的增加實驗課時，充分發揮教師主導、學生自主的作用。鼓勵學生參加創新設計小組，積極參加大學生創新設計大賽。通過參加比賽，學生最終能夠獲得解決實際問題的能力，且能進一步提高動手能力。此外可以對學生開放實驗室，讓那些對實驗感興趣的學生到實驗室做實驗。同時提醒學生要注意觀察，積極發現實際問題，想辦法解決問題，這樣學生的自主思考能力就會提高。

（2）課程設計。課程設計是機械設計課程重要的綜合性與實踐性教學環節，通過課程設計一方面可以提高學生的綜合應用能力，另一方面可以加強學生的技能訓練。對于課程設計的改革主要集中在以下幾方面：一是改革設計教學模式。原來的設計都是在課程學習結束以后進行，現在則在課程開始之初就將題目告訴學生，讓他們對設計先有大概了解，隨著學習的深入，他們對設計內容也有了更深刻的理解，此時就可以讓學生自主確定要研究的內容，增加他們創新思維的自由度。二是更新設計題目，改變設計手段。設計題目應該不斷更新，即便是采用同一個大題目，如機械設計課程設計一般都以傳統的減速器設計為題目，[5]題目也可以采用不同的減速器類型如齒輪減速器、蝸桿減速器和行星齒輪減速器等，對于齒輪減速器又可以設計成直齒、斜齒或錐齒輪。同時還可以按照傳動的布置形式設計成展開式、分流式或同軸式等，即使是相同類型的減速器應用場合也不相同，采用不同的原始數據。這樣就可以使每個學生都有不同的設計題目，避免抄襲現象的發現。

三、結束語

機械設計類系列課程具有很強的應用性和實踐性，是對學生進行創新思維能力訓練的最好的方式之一。通過對該類課程的理論與實踐方面的改革，解決了傳統教學中存在的問題，激勵了學生的創新和自主學習意識，提高了學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，對培養學生嚴謹求實的科學創新精神和團結合作的團隊精神奠定了基礎。

參考文獻：

[1]徐廣紅，劉靜，付群峰，等.基于創新能力培養的機械設計類課程教學體系改革與實踐[J].江西理工大學學報，2009，（4）.

[2]馮勇，汪木蘭，張杰.機械設計類基礎課程綜合教學改革與實踐[J].中國現代教育裝備，2011，（19）.

[3]陳修龍，齊秀麗.機械設計基礎[M].北京：中國電力出版社，

2011：25.

[4]劉莉，賈文友.提高學生實踐能力下探索機械設計類課程改革[J].科技信息，2011，（12）.

[5]陳海波.機械設計類課程創新型實踐教學模式的研究[J].實驗室科學，2012，（2）.

（責任編輯：孫晴）