基于創新能力培養的機械原理實踐教學改革

何玉林　匡兵　黃偉

【摘 要】本文針對機械原理課程傳統實踐教學環節的不足，以創新能力的培養為導向，結合課外科技創新活動，對課程實驗的內容和形式、課程設計的內容和考核形式進行了改革，突出實踐教學對學生創新能力的培養。

【關鍵詞】創新能力 機械原理 實踐環節

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）12C-0163-02

機械原理是本科機械類專業和近機類專業的一門重要的技術基礎課，是研究機械的工作原理、組成原理、設計原理和方法的一門學科，在培養學生的機構分析能力和設計能力、工程素質和綜合能力等方面起著重要作用，在機械類創新型人才培養中也占有重要地位，學生綜合素質的提高和創新精神的培養依賴于教學各個環節的支撐。《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中提出要強化實踐教學環節，突出培養學生的科學精神、創造性思維和創新能力，培養拔尖創新人才。可見，實踐教學是啟發創新思維、開拓創新的重要手段，是進行工程實踐的必要途徑，對培養學生的綜合素質和創新能力起著關鍵作用。

通過對我校機械類專業用人單位的調查，反饋的主要意見是：大多數學生的獨立工作能力和解決實踐問題的能力較差；缺乏創新精神等。而要提高學生獨立工作的能力、處理和解決實際問題的能力、培養學生的創新意識，其核心就是讓學生參與到工程實踐中去。本文從機械原理課程的實驗教學、課程設計和課外科技活動等實踐環節入手，分析了目前存在的問題以及改革的內容和方法，為機械原理實踐教學的改革提供參考。

一、機械原理實踐教學存在的問題

我校機械原理課程傳統的實踐教學環節主要存在以下幾個問題：課程知識與創新實踐結合不夠，實驗課未能在教學中和理論教學融合在一起，沒有發揮實驗教學的作用，忽視了將知識內化為學生的能力與素質的培養。實踐教學與科技創新活動結合不夠，不能很好地培養學生的創新和設計能力。課程設計獨立設課，與理論課脫節，忽視了整體設計的理念，未能體現知識的整合和連貫性。因此，實踐教學不能很好地反映學生綜合應用知識的能力和創新能力，難以達到對創新型人才培養的需要。

二、改革實驗的內容和方式，培養學生的創新意識

（一）開發虛擬仿真實驗，虛實結合，線上線下互動，激發學生的學習興趣，培養主動意識。充分利用智能制造系統虛擬仿真實驗教學中心，新增機構運動運動簡圖測繪虛擬仿真實驗、剛性轉子動平衡虛擬仿真實驗，學生可以根據自己的學習時間預約后進行自主實驗。機構運動運動簡圖測繪虛擬仿真實驗與實際開設中的實驗相對應，但實驗機構更豐富，學生可以先在虛擬實驗中心反復訓練，熟能生巧，為學生參加實際的綜合實驗打下基礎。而剛性轉子動平衡虛擬仿真實驗克服了實驗室設備穩定性差和臺套數少的缺點，通過虛擬實驗幫助學生學習和理解重點和難點知識。

（二）實驗內容與工程實際應用相結合，培養學生的觀察分析能力和創新意識。學生通過機構運動運動簡圖測繪仿真實驗后，要求學生去實地考察、調研現實中的機器或設備，至少完成一種設備的分析，并提交照片、視頻和分析結果等相應的資料，將實驗內容應用到工程實踐中去，讓學生更好地接觸工程實際，激發學生的學習興趣和產品創新意識，也為認知實驗積累了豐富的素材。

（三）將認知實驗貫穿到整個教學過程中。認知實驗主要是進入實驗室進行參觀學習，其儀器設備主要是機械原理陳列柜、科技競賽作品、先進的科研設備、科研成果轉化設備以及往屆學生搜集的一些機構的視頻資料等。認知實驗穿插在理論課的課前、課后或是課中，讓學生了解相關機構的知識、設備的工作原理和應用領域等，增強學生的感性認識和對參加科研項目的渴望，更好地促進對課程知識的理解。

三、改革課程設計的內容和考核形式，培養學生的創新實踐能力

（一）課程設計以項目或任務的形式驅動，穿插到理論教學的始終，鼓勵學生主動創新。課程設計不再獨立設課，而是在理論課開始時教師就將一些設計要求布置給學生，主題側重于工程應用，可以是課外科技創新活動或科技競賽主題，也可以是生產實際中的產品改造等，學生可以是以個人或團隊的形式，自主選題和設計，通過查閱科技文獻、到生產實際中調研等，完成總體方案設計→結構設計→計算分析→三維建模→相應功能的動畫演示的全過程。學生在完成課程設計的過程中，充分發揮主觀能動性和創造性，不但可以培養學生的創新思維、獨立思考和分析解決問題的能力，也在一定程度上提升了學生的創新實踐能力，還可以引起學生對課程的重視，激起學生的求知欲。

（二）考核側重學生實踐能力和素質的評價。機械原理課程考核的目的就是讓學生把知識點學會并能應用，改變以往理論考試定結果的形式，將理論知識融入到相應的實驗和課程設計環節中，如將“機構自由度計算”的理論考核融入到“機構運動運動簡圖測繪實驗”中，“齒輪參數的計算分析”理論考核融入到“齒輪范成原理及參數測定”實驗中，“機構運動分析”理論知識考核融入到“機械運動參數的測量與分析實驗”中。學生在實驗室于規定的時間內完成考核內容?？己藘热菰O置不同等級的題目供學生選擇，完成后就可以得到相應的考核成績，如果學生對考核成績不滿意，可以繼續選課并完成相關考核內容，直到滿意為止。這樣更好地促進了學生對知識的理解和掌握，提高了實踐能力和自主學習的興趣。在課程設計方面，除了要提交文字資料和圖紙外，還要進行小組或是個人答辯，通過答辯鍛煉學生的交流表達能力等。

四、以課外科技創新活動和教師科研活動為契機，拓展創新實踐的途徑

創新能力是通過不斷學習、思考、實踐逐步培養出來的。課外科技創新活動和教師科研活動是機械原理課程創新設計的延續，是培養學生知識應用能力和綜合設計能力的另一種實踐途徑。利用開放實驗室，加強實驗室的軟硬件建設，并配備相應的指導教師，營造良好的學習氛圍，為學生參加科技創新活動和科研活動提供實踐平臺。由于活動不受年級的限制，只要學生愿意并有能力和興趣，都鼓勵學生到實驗室，積極參與各種科技活動和科研活動，進一步促進科教協同發展。

通過對機械原理實踐教學環節的改革，學生的學習興趣和實踐動手能力得到了增強；學生參加科技創新活動和創業創新項目的積極性得到了提高，綜合素質也得到了一定的提升。由于學生創新思維和創新能力的培養貫穿大學的整個學習生涯，是一個不斷學習、實踐的過程，需要不斷地改革和探索。

【參考文獻】

[1]孫亮波，孔建益，黃美發，桂慧.在機械原理教學中引入機械創新設計項目的研究與實踐[J].機械，2010（12）

[2]顧文斌，王怡，莊曙東.基于卓越工程師計劃的“機械原理”課程改革與創新[J].中國電力教育，2013（16）

【基金項目】2016年度廣西高等教育本科教學改革工程項目（2016JGB217，2016JGB224）；廣西壯族自治區教育教學改革項目（2015JGA212）

【作者簡介】何玉林（1980— ），女，湖南雙牌人，桂林電子科技大學講師，研究方向：機械原理及機械設計實踐教學與改革；匡 兵（1972— ），男，桂林電子科技大學副教授，湖南耒陽人，研究方向：機械原理理論教學和管理。

（責編 丁 夢）