以學生工程實踐能力為導向的機械設計基礎課程改革與實施

郭維城　王琳　劉小琨　張陳

摘 要 結合應用型本科人才培養特點，對機械設計基礎從教學內容、教學手段、教學方法、考核方式等方面進行了改革嘗試。提出以學生工程能力為導向的機械設計基礎實踐教學模式，旨在提高學生綜合運用材料力學、理論力學、工程材料、機械制圖、機械原理、機械設計等相關知識來進行產品設計，培養學生具有產品創新能力和解決生產實踐問題的能力。

關鍵詞 工程實踐能力 導向 改革 實施

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.01.047

機械設計基礎課程普遍存在的問題有：教材章節相互獨立，不能使所學知識形成系統；多媒體只能起到演示作用，與真正的操作相差較遠；實踐學時少，理論與實踐不能及時結合，學生枯燥，沒有積極性；學生的工程能力，團隊協作意識，主動分析問題、解決問題的能力不強；教師對課程改革的手段、措施欠缺，照本宣科的教學方式很難調動學生的主觀能動性；學生創新意識欠缺。

綜上所述，本文提出以學生工程實踐能力為導向的機械設計基礎課程改革與實施研究。該研究的特點，一是在教學模式上，為學生營造自由發展的氛圍；二是在教學方法上，為學生營造自主探究的環境；三是在教學手段上，組織豐富多彩的競賽活動，展示設計成果，吸引更多人參與其中；四是在考核方式上，多種考核形式并存，注重對學生能力的培養。

1 機械設計基礎課程改革內容及目標

1.1 具體改革內容

（1）改革課程教學模式，設置有利于學生自由發展的教學環節。引導學生“主動參與”的教學模式，教師在課程教學初期提出目標，如以往屆“機械創新設計競賽” 為主題，并明確目標完成質量，將納入期末考核并給定所占總成績的比例，一般不應大于50%；學生自行提出任務，3人一組自由組隊，尋找方法，教師在目標提出約兩周后組織學生對任務進行答辯，對任務進行客觀、準確評價，指出下一步學習的重點；在學期中組織“機構創意搭接”活動，在學期末組織“機構設計及動力學仿真”活動，激發學生熱情。課程教學模式不局限于教師課堂講授，可以是學生任務匯報、教師指導答疑、活動演示等多種形式并存。

教師引導：提出目標、不規定任務；不規定方法；督促實施、解答疑問。學生主動參與：明確目標，提出任務；尋找方法；邊學邊干，完成實踐。

（2）改革課程教學方法，營造學生自主探究的環境。引導學生“主動參與”的教學方法，教師在課程講授過程中取材以教材為線索，又不局限于教材，在學生自行尋找的任務中，找到具有共性的問題，引入課堂；在各章節圍繞技術的發展，增加新的內容；不拘泥于程式方法的符合度，看重對方法（路徑）的找尋過程，看重結果的創新度。

（3）改革課程考核方式，重點以考核學生能力為主，多種考核形式并存，客觀準確評價學生成績。打破傳統的以考核學生對書本知識掌握程度的限時書面考試方式，傳統考試方式會使學生臨時抱佛腳，放松平時的學習。加強對平時任務完成情況考核、對組織活動參與情況考核、對實驗室開放參與程度考核，加大平時考核在綜合成績中所占的比重，在一定程度上促使學生重視平時各個教學環節，使學生的學習過程變成循序漸進的過程，防止學生考前的突擊應付，提高平時學習的自覺性和主動性，考試題目增加一定量的設計型題目，強調工程背景，克服傳統考試中題目的限時性、定向性、唯一性、單純性的弊端，著意考察學生綜合運用知識解決實際問題和創新思維的能力。

（4）改革課程對應集中性實踐環節教學內容，將任務從課內延伸至課外。多數作品可作為課程設計繼續研究，豐富課程設計內容；部分作品可作為畢業設計題目深入分析；優秀作品可參加遼寧省機械創新設計大賽。

1.2 改革目標

通過課堂講授與學生自主實踐，培養學生具有：（1）根據目標范圍找尋社會需求提煉課題的能力；（2）對于機械工程問題進行系統表達、建立模型、分析求解和論證的能力；（3）獨立創新設計機械系統與零部件的能力；（4）在團隊中工作、與他人合作的能力。

2 機械設計基礎課程改革實施方案

學生的學習分別通過若干個學習任務來完成，每個任務均要求學生通過小組動手實踐直接掌握實踐知識。在實踐中遇到了問題，又使學生對理論的學習變成內在需要。學生在學習專業理論之時，又通過實踐鞏固理論知識，從而使理論知識學習與實踐知識學習有機地結合在一起。以學生“主動參與”為中心，進行各方面能力的培養與鍛煉，每個任務都是一個完整的工作過程，是一個獲取信息—制定計劃—做出決定—實施計劃—檢查控制—評定反饋的過程。具體實施方案見圖1。

3 機械設計基礎課程改革成效

3.1 組織與課程密切相關的教學活動

在2013/2014學年第二學期，對機械設計基礎課程進行了改革的嘗試，涉及三個班級。在課程前半部分常用機構理論內容講解完，組織學生開展“首屆機構創意搭接競賽”活動。

3.2 機械設計基礎課程改革取得成果

共收集作品32件，分別是：顎式破碎機、飛機起落架、活塞泵、壓蓋機、蛋糕切片機、汽車雨刷器、印花機、臺式電風扇搖頭機構、帶式輸送機、鶴式起重機、攝影升降臺、機器人腿部機構、車載起重機、多連桿式獨立懸掛機構、機械手手指機構、精壓機機構、縫紉機踏板機構、機械手手臂機構、篩料機機構、內燃機、活塞泵、插床插削機構、帶傳動傳送機構、飛剪機構、后備箱開啟閉合機構、單缸四沖程內燃機、牛頭刨床機構、門式起重機、振動篩料機、挖掘機、洗瓶器、浴室搓澡器。每件作品包括：設計任務書、答辯PPT、機構搭接視頻、活動總結。評選出特等獎1項，一等獎3項，二等獎6項，三等獎6項。其中，單缸四沖程內燃機獲特等獎；顎式破碎機、后備箱開啟閉合機構、牛頭刨床機構獲一等獎；飛機起落架、汽車雨刷器、攝影升降臺、精壓機機構、插床插削機構、飛剪機構獲二等獎；活塞泵、壓蓋機、門式起重機、振動篩料機、挖掘機、洗瓶器獲三等獎。

4 結語

從改革實施效果看，師生交流加強，學生學習自主性有所提高；設計獨立完成，無法抄襲；全體學生參與小組共同設計，加強了與人合作意識，獲得了團隊工作經驗；部分作品可作為課程設計、畢業設計題目繼續深入研究，課內成果延伸到課外。

該研究使實踐教學與理論教學有機結合，以技術應用能力培養為主線，按照能力本位、任務驅動的理念進行組織教學，構建以實踐為主、以知識為輔、以任務為載體、理論與實踐一體化的課程結構，充分體現“以學生為中心”的教學思想，充分調動學生主動獲取知識和解決問題的主動性，通過小組個體之間、師生之間的溝通、交流、討論、答辯、評價等多個環節，通過對任務實施過程中具體環節的訓練，引導學生由簡到繁、由易到難、循序漸進地學習，使學生具備對任務綜合的分析能力、知識選擇能力、知識應用能力、對問題的判斷能力、問題分析能力、創新能力、工作質量及效率和團隊合作能力、自學能力等人才培養方案中所要求必須具備的能力素質。

基金項目：本文系2012遼寧省教育廳教育教學研究項目“培養卓越工程師創新與實踐能力途徑的探索”（2012-150）。2014年沈陽工程學院教育教學研究青年基金項目“以學生工程實踐能力為導向的《機械設計基礎》課程改革與實施”（Q201406）的研究成果

參考文獻

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