創新能力培養在機械類課程教學中的探索和實踐

【摘要】通過對機械類課程體系的分析，根據機械原理課程的內容、特點及地位，我校將創新能力培養作為機械原理課程教學改革的主要目標。運用創新的基本理論，圍繞機械原理教學中如何培養學生的創新意識、創新思維能力及營造創新環境等問題進行了一系列的探索和實踐，并取得了較好的成效。

【關鍵詞】創新能力 教學改革 機械原理課程

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）34-0066-02

創新能力培養是機械工程類專業在面向應用型人才培養的教學改革中的主要任務之一。我國經濟高速發展，要求機械產品種類多、功能強、更新快，機械行業已由過去以吸收引進為主進入自主創新時期。機械原理課程一直是我國機械類專業的一門重要的技術基礎課，在機械類課程中，起著舉足輕重的作用。目前機械類課程的教改多圍繞教學體系、教學內容及教學手段等方面進行，取得了一些成效，但對創新能力培養效果不夠明顯。機械原理課程與現代機械設計密切相關，而創新是設計的靈魂。通過對機械類系列課程分析探討，根據機械原理課程的內容、特點及在課程體系中的地位，我校將培養創新能力確定為機械原理課程教改的主要目標之一；提出了面向設計的機械原理的教學改革思路，建立了以設計為主線、培養具有機械系統方案設計能力為目標的課程教學體系。因此，本文以機械原理課程為例，研究和探索如何通過課程教學改革來培養學生的創新能力。

在機械原理的教學中，應從教學內容、教學方法多方面改革入手，全方位營造創新環境，并將培養創新思維方式的理念貫穿于理論教學及實踐教學整個教學環節中。首先要圍繞機構設計組織教學內容，教師要用創新思維方式傳授知識，鼓勵學生拋開思維定式，培養發散思維能力；其次在授課中，結合工程背景和機械系統講解機構，培養學生系統觀念；并且將現代機械設計的新技術恰當地引入教學中，使學生了解工程前沿，培養創新意識；同時通過多媒體立體化教學著重培養學生形象思維能力。另外同步改革實踐教學，從時間和空間為學生營造創新環境；鼓勵學生參加機械設計大賽，培養和彰顯創新能力。通過實踐，這些探索和嘗試取得了較好的效果。

1.培養創新思維能力貫穿于理論教學中

21世紀是人才競爭的時代，實質是人的創造力競爭的時代。創新能力已經是國家、民族發展能力的代名詞，是一個國家和民族解決自身生存、發展問題能力大小的最客觀和最重要的標志。大量的實踐證明，每個人都有創造的潛力，創造力是需要開發、培育和訓練的。

人的創造力很大程度取決于創新意識和思維方式。創新思維方式包括聯想思維、發散思維、逆向思維和想象思維等。不少心理學家認為，發散思維是創造性思維的最主要的特點，是測定創造力的主要標志之一。想象思維可以說是形象思維的具體化，是人腦借助表象進行加工操作的最主要形式，是人類進行創新及其活動的重要的思維形式。機械原理課程是學生接觸專業和機械設計的開始，因此在教學中著重培養學生想象思維能力和發散思維能力。

通過多媒體立體化教學培養學生形象思維能力。由于機械原理課程較以前的基礎課接近工程實際，要解決工程實際問題、要進行創造性設計，單靠以前邏輯思維是遠遠不夠的。要求學生在發展邏輯思維的同時，注重形象思維的培養。機械原理課程主要內容是機構，機構在工作中是動態的，是最適合多媒體教學的課程之一。過去粉筆加掛圖的教學，機構是靜止的，對于機構的運動和演化等學生難以想象，不利于學生形象思維能力的培養。多媒體、機構動畫放映是培養學生形象思維能力的最好的教學手段。在教學中我們不斷完善多媒體課件，收集了大量相關動畫資料。在多媒體立體化教學的課堂上，豐富的實例展示、機構動與靜的變化等鮮活的內容，在抓住學生注意力的同時有效地培養了學生的形象思維能力。

將創造性思維方式貫穿于教學過程中，培養學生創新意識和發散思維能力等。通過改變傳統繼承式教育模式，避免滿堂灌的套路式教學，根據教學內容及特點多用啟發式、討論式教學方法，激活學生的思維。例如：在講“四桿機構”時，啟發學生到生活中找一些機構應用實例和需要設計或改進的小課題，培養學生觀察能力和創新意識，并根據教學進程分階段進行討論和指導，對學生的創新性小成果進行總結，同時給學生介紹一些創新思維的方法和規律，培養學生自覺創新的意識，提高創新思維能力。

以機構設計為中心、機構分析為輔重新組織教學內容。在機構設計的講解中以解析法為主，盡可能多的引進相關的工程實例，開闊學生的視野。以機械系統為背景來講解機構設計，培養學生工程意識和系統觀念，以避免見木不見林，知識無活力化的現象，從而有效地培養學生的工程建模能力，以適應現代機械設計的要求。在機構分析的講解中，運用系統的、動態的和變化的思維方式引導學生積極思考。

例如：在講解典型機構時，我們通過重點講解各機構之間的聯系、演化揭示機構的本質，從機構的變異和組合中體會新機構產生過程，培養學生發散思維的能力。另外，我們將展示我校學生機械設計競賽的獲獎作品和介紹機械工程設計的最新成果作為本課程培養創新能力的必修內容。根據課程內容適時、適度地引入相關內容，提高學生興趣，讓學生了解機械設計前沿。比如：在講解機構時，簡單介紹機器人技術，學生睜大好奇眼球的同時，了解了現在所學機構的重要性及自己的差距，機器人技術的迅速發展讓學生切實體會到創新的作用和重要性。

通過在教學中對創新思維的引導、激發和培養，讓學生從傳統繼承式教育模式的壓力下解脫出來，主動思考、開放流動的思維讓機械原理的課堂充滿生機和活力。

2.改革實踐教學，營造創新環境提高創造能力

機械原理課程是實踐性較強的課程。有實驗、課程設計兩個實踐性環節組成。我們充分研究實踐性教學的內容，合理安排實踐教學的進程，通過給實踐性教學環節創造足夠的時間和空間，為學生營造創新環境，激發創新興趣。

機械原理課程一般安排8學時的實驗。實驗大多是演示型和驗證性實驗，對幫助學生理解和分析機構等基本原理是必需的。為營造創新環境，我們專門開設了機械創新實驗室，選擇一些綜合性和創新性實驗作為學生的選修實驗，并且開放實驗室，使學生能充分利用課余時間置身創新環境，進行創新實踐訓練。如我們增加的“機構組合創新實驗”受到學生歡迎。通過實驗，不但幫助學生理解機構組成原理，而且通過將不同機構不同組合獲得新機構的實踐過程使學生體會到創造的樂趣。

機械原理課程設計是培養學生設計能力的重要環節，內容包括：機構運動方案的選擇和設計計算，要求用解析法完成。設計是多解和選優的過程，法國哲學家查提爾提出：“當你只有一個點子時，這個點子再危險不過了”。機構運動方案設計是設計中提多個點子的過程，最能體現靈活性和創新性的關鍵所在。過去機械原理課程設計安排在課程之后，時間較緊，學生主要時間和精力用于建模、編程等內容，一些學生對計算機編程不熟，更是草草了之。課程設計達不到培養設計和創新能力的目標。為此我們將課程設計的題目從開課就布置給學生，讓學生有充分的時間進行機構運動方案設計的思考，鼓勵學生進行開放性思維，提出較多機構方案進行比較和選優。讓學生體會設計不是過去的一題一解，而是一題多解，學生思考和提出方案的過程實際就是培養發散型思維的過程。改革后的課程設計教學，不但提高了的質量，更重要的是培養了學生創新思維的能力。

3.機械設計競賽激發創新設計能力

機械設計競賽為鼓勵和提高學生設計創新能力提供了最好的平臺，也是彰顯和檢驗創新能力的舞臺。我校對此非常重視。從省第一次競賽至今我校一直參加，且連續取得較好的成績。在競賽組織和準備階段，我系組成由系主任牽頭專業老師參加的指導小組，認真制定參賽計劃，通過在學生中宣傳組織，報名人數逐年增加，競賽采取學生自由組合，自愿報名的方式，先在校內進行選拔，學生通過初賽和復賽獲得參賽資格。競賽的整個過程，對學生而言，不論是否能獲得最后的參賽資格，都是一次難得的培養動手能力和創新能力的好機會。近幾年來，我校學生在“浙江省機械創新設計大賽”及“全國大學生三維數字化創新設計大賽”中連年獲獎。

4.小結

我校進行機械原理的教學改革已多年，圍繞以設計為中心的教學指導方針，在學生創新能力培養方面進行了多方面的探索和實踐，隨著課程教學的多元化、立體化和開放式的改革的推進，學生對課程的學習興趣不斷增加。連年機械設計大賽的佳績，鼓勵著學生參賽熱情，有力推動了對學生創新能力的培養。機械原理課程在改革中重現生機和活力，在學生創新能力培養方面取得了一定的成效。但是，也應該看到，培養學生的創新能力是長期的任務，如何在后續課程學習中使學生繼續保持創造的熱情是值得我們深思的問題。

參考文獻：

[1]申永勝主編.機械原理教程.清華大學出版社，1999（8）.

[2]黃昌華，郭庚田，白彩勤.采用三層次培養方案進行機械原理課程教學改革清華大學教學研究，1995（1）.

[3]李克旺，滕獻銀，鄭清春.基于培養創新能力的機械設計系列課程改革[J].太原理工大學學報：社會科學版，2008（26）.

[4]羅紹新.機械創新設計[M].北京：機械工業出版社，2008.

作者簡介：

張蔚，（1965—）女，江蘇吳江人，博士，副教授，研究方向：機械原理和機械設計教學。