探討機械原理教學過程中的創新能力培養

杜青林+周洪波+歐昌杰

摘 要： 機械原理作為機械工程類學生的必修課，其基本原理和方法與工程設計實踐息息相關。機械原理課程是培養機械類專業人才的重要課程，是進一步學習其他專業課程的橋梁，在學科體系中起承上啟下的作用。教師在教學工作中不僅要傳授知識，更重要的是激發學生的學習興趣、思考的主動性和強烈的求知欲。

關鍵詞： 機械原理；教學過程；創新思維；創新能力

中圖分類號：647 文獻標識碼：A

0引言

隨著科技的發展，社會的進步，培養具備扎實理論基礎、強烈創新意識和全局創新能力的高端人才是重點高校的三大任務之一[1]，也是時代的發展需要，機械原理作為一門專業基礎課程，必須在觀念思維、體系制度和創新能力等諸多方面進行全面改革。本文僅結合機械原理教學實踐與工程項目設計對學生進行思維訓練，以達到培養學生創新能力的目的。

1.教學思維的改革

機械原理教學的總任務和目標是使學生掌握機構學和機械動力學的基本理論 ，基礎知識與基本技能，并初步具有擬定機械運動方案、分析和設計機構的能力[2]。機械學科柔和了現代微電子技術、光技術、信息技術、自動控制技術和計算機技術等新興技術，要激發學生的求知欲和體現學生的創新能力就要對其教學內容、教學方法和教學手段等方面進行改革。在教學內容上，既要重點教授機械機構結構的分析、機構運動分析和如連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等常用機構的設計理論和設計方法，又要針對時代的發展出現的新理論、新方法和學科發展的前沿的內容，擴寬學生的視野和知識面[3]；在教學方法上采用多樣式方法來進行，除了課堂常規教學外，還要利用學?，F有的資源，如到校辦工廠實習、機械模型觀摩、機械創新大賽參與等多種形式；在教學手段上利用最新的一些網絡資源，利用互聯網技術，采用如慕課和微課等最新的網絡形式向學生展現的某個知識點的基本原理和最新發展趨勢。

2.創新思維的建立

機械原理中的概念多，而且較抽象，學生理解起來較為困難，在教學過程中，應積極鼓勵學生主動思考學習中遇到的各類問題[4]。在機械原理教學工程中，要有意識地培養學生的創新思維、引導學生主動獲取知識，建立分析問題和解決問題的能力。教師應該通過教學過程中的不斷實踐、探索和改進，建立一套以學生為主體，以培養學生素質和能力、激發創新思維為目標的教學方式和方法，形成自己獨特的教學特征[5]。

（1）課件準備和備課時，就應該從培養學生創新思維著手。譬如在機械原理教學中，需要提供很多動畫模型和數學模型，還需要很多實物圖片。教師不僅要講解基本原理，還需要不斷擴展到工程實例，開拓學生的思路和視野，并加以啟發和歸納總結。

（2）教學過程體現互動性和實踐性。在教學過程中，教師起到引導和主導作用，學生是積極的參與者，這就要求師生互動、生生互動，溝通渠道是多向流通[6]。形成一個情感交融、活潑自由、民主開放的教學氣氛，鼓勵和引導學生大膽發言，提出異議，敢于突破傳統思維，敢于質疑權威觀念。而同時讓學生能接觸大量的教學實際問題，譬如任課教師相關的科研項目和課題，又恰好跟所教的內容相吻合，就可以直接拿出來，讓學生了解和參看，并且基于他們的理解提出自己合理的建議和方案，這樣不僅有利于學生將所學的知識運用到實踐創新中，還能解決一些實際問題，具有很大的可操作性，在一定程度上也實現了從理論向實踐的順利過渡。

（3）教學方式方法嘗試突破。一般機械原理教學絕大部分都是采用“灌輸”或者“填鴨”式，學生在學習的過程中被動接收，主動性和興趣不高。這就要求教學時靈活運用啟發式教學法、問題教學法、類比教學法以及工程實例教學法，達到以學生為主體，提高學生的興趣和效率。譬如在講解凸輪機構時，采用動態模型、動畫演示來展現其運動變化，更好讓學生理解“反轉原理”。

3. 創新能力的培養

創新能力是以培養大學生自主創新能力為目標深化教育教學改革，抓住創新教育的關鍵，通過對課程體系、教學內容、教學方法的改革，營造創新型育人環境，確立準確的課程目標，克服理論脫離實際的趨勢，較有效地協調教育教學過程中發生的矛盾和沖突，從而有效培養學生的創新思維能力和實踐動手能力。另外，充分利用學校包括社會上的各種資源，使實踐教學時間和空間得到科學延伸。豐富專業人才的內涵。實施全方位、多層次實踐訓練，在應用型人才培養上具有一定的成效。

3.1實踐教學平臺的搭建

學校歷來重視實驗教學，在“十一五”、“十二五”發展規劃以及“湖南理工學院2011-2020中長期發展規劃”中，學校均將“提升學生實踐能力”作為教學工作的核心內容來抓。學院以“機械設計制造及控制實驗教學中心”為依托，同時借助學院其他幾個實踐教學平臺如“電磁裝備設計與制造實驗室”、“現代制造技術實習基地”、“工業燃燒器及燃燒智能控制工程技術研究中心”以及校辦實習工廠，加強對機械原理的在實踐教學環節的應用，提升人才培養質量。

3.2工程訓練的提高

在課程實驗平臺基礎上，采用項目競賽和設計創新等多樣形式，有目的性和針對性的對學生開展綜合設計創新能力訓練，組織機械類學生參加以“機械創新大賽”和“機械工程綜合訓練競賽”等活動的大學生工程競賽項目，開展專業專項培訓，積極鼓勵學生要采用計算機軟件設計自己所提出的方案，繪制出虛擬的三維造型，并通過軟件自帶的工具對方案進行仿真驗證[7]。通過各種競賽熟練運用和掌握機械原理中各種機構形式和運動形式，注重促進學生知識能力素質協調發展，注重綜合學科背景融合和系統思維培養，注重工程能力訓練和科研思維啟迪，注重共性培養與個性化引導，強化實踐體系的開放性和適應性，強化實踐教學內容的完整性和系統性，強化知識和能力培養的有效性和創新性。

3.3教學與科研協同

為讓學生了解本課程的前沿領域，熟悉本課程研究的基本理論與方法在科技創新中的應用，我們將近年來承擔的多項與本課程內容密切相關的科研成果應用到課堂教學和實踐教學中[8]。實驗教學與科研協同，使學生的實驗過程貼近實際、貼近前沿，是培養學生創新意識和能力非常有效的途徑。

4. 總結

機械原理的理論和實踐教學都需要從思想上進行系統的改革和創新，適應社會發展的需要，特別是在工業4.0時代，更加要求我們繼續探索在創新能力培養方面的成效，結合工程實例和創新實踐，調動學生的積極性和參與熱情，充分發揮學生的創新能力，培養出高素質能力的學生隊伍?！?/p>

參考文獻

[1] 郭為忠. 《機械原理》課程的再認識和教改對策[J]. 浙江理工大學學報，2012.11：82-88.

[2] 潘存云. 機械原理[M]. 長沙：中南大學出版社，2013.

[3] 張曉紅，于浩. 機械原理課程的改革[J].科學與財富，2015，7（19）：241-242.

[4] 黃國興，王勇，田杰，翟華. 機械原理教學改革與實踐[J] .浙江理工大學學報，2012.11：20-21.

[5] 姚宇新，馬莉英. 淺析力學教學過程中的創新思維訓練[C]. 力學課程報告論壇，2006.

[6] 楊華文，楊禮康，段福斌. 案例教學在機械原理課程教學中應用的探討[J].浙江理工大學學報，2012.11：40-42.

[7] 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.2013.16：100-101.

[8] 于曉紅，韓建友，邱麗芳，王小群. 深化機械原理課程教學改革[J]. 中國大學教學，2005.4：25-26.

作者簡介：杜青林（1982-），男，湖南衡陽人，湖南理工學院機械工程學院，碩士，講師endprint