基于工程素質(zhì)培養(yǎng)的機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

王會(huì)

【摘 要】 基于“工程素質(zhì)培養(yǎng)”的機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革，應(yīng)注重調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，增加開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)方法改革應(yīng)注重驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性教學(xué)方法的應(yīng)用將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科技創(chuàng)新大賽結(jié)合；改革成績?cè)u(píng)定方法以提高學(xué)生的工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力。

【關(guān)鍵詞】 工程素質(zhì)；培養(yǎng)；機(jī)械原理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；內(nèi)容；方法；改革

機(jī)械原理是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的主干專業(yè)課程，主要研究的對(duì)象為機(jī)械中的常用機(jī)構(gòu)以及對(duì)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)，為學(xué)生從事機(jī)械方面的設(shè)計(jì)和制造奠定基礎(chǔ)。機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)是隨著機(jī)械原理理論教學(xué)同時(shí)開設(shè)，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)可使學(xué)生具有機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的能力、設(shè)計(jì)和分析機(jī)械系統(tǒng)方案的能力以及解決一般工程問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力等綜合能力，提高學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際工程應(yīng)用實(shí)例的能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)，為今后從事機(jī)械相關(guān)工作奠定一定的理論基礎(chǔ)。為了提高機(jī)械原理課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核機(jī)制等方面進(jìn)行了積極的探索，以提高學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新應(yīng)用能力。

一、基于工程素質(zhì)培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革

機(jī)械原理的傳統(tǒng)必做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以典型機(jī)構(gòu)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的測繪與分析、齒輪齒廓范成加工原理，這類實(shí)驗(yàn)大都為演示性、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，無法滿足學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)。因此我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目上對(duì)此類實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，增加具有實(shí)踐性和創(chuàng)新性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)增加了開放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

1、對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

在必做實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上刪掉典型機(jī)構(gòu)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)。在機(jī)械原理開課前一學(xué)期，學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行了為期一周的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，已經(jīng)對(duì)機(jī)械有了初步的認(rèn)識(shí)。但為了增加學(xué)生的學(xué)習(xí)機(jī)械原理的興趣，將此改為參觀實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不占用實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)，利用學(xué)生業(yè)余時(shí)間，帶領(lǐng)學(xué)生去機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)室參觀機(jī)械原理陳列柜和常用機(jī)構(gòu)模型，現(xiàn)場觀看陳列柜里展示的各種機(jī)構(gòu)實(shí)物和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，教師進(jìn)行講解，使學(xué)生先對(duì)這門課程產(chǎn)生濃厚的興趣，有利于機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)。另外在教學(xué)采用多媒體教學(xué)，教師在上理論課講解機(jī)構(gòu)時(shí)都配有實(shí)體動(dòng)畫及視頻演示，形象直觀，學(xué)生對(duì)常用機(jī)構(gòu)的工作原理及應(yīng)用會(huì)進(jìn)一步加深。

增加了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)意設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和輪系及空間機(jī)構(gòu)創(chuàng)意搭接實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)是在學(xué)生學(xué)完機(jī)構(gòu)學(xué)模塊知識(shí)后開設(shè)的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)以2-3人為一小組，課前提前分好小組。要求小組成員合作做出設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)方案要體現(xiàn)一定的綜合創(chuàng)新思維，能夠靈活運(yùn)用機(jī)構(gòu)的組合進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并具有一定的工程應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)課時(shí)學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室利用機(jī)構(gòu)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行機(jī)構(gòu)拼接；論證自己所設(shè)計(jì)方案的可行性，若不合理及時(shí)調(diào)整方案。這些實(shí)驗(yàn)提高了學(xué)生的工程實(shí)踐及動(dòng)手能力；完成整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖設(shè)計(jì)到實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程。同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐活動(dòng)中的團(tuán)隊(duì)分工合作能力。

2、增加了開放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

除了必做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容外，利用課余時(shí)間開放機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)室，增加了以創(chuàng)新性和應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)為主的開放實(shí)驗(yàn)。其中主要包括以慧魚創(chuàng)意組合模型為主開設(shè)的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)室的慧魚創(chuàng)意組合模型主要包括機(jī)構(gòu)組合包、機(jī)構(gòu)萬能組合包和機(jī)器人組合包等。學(xué)生能夠利用機(jī)械原理理論課程所學(xué)的理論知識(shí)，結(jié)合慧魚創(chuàng)意組合模型，根據(jù)所學(xué)機(jī)構(gòu)學(xué)的理論知識(shí)，學(xué)生可以組裝與工程實(shí)際應(yīng)用密切聯(lián)系的機(jī)械手、碼頭起重機(jī)、自動(dòng)傾卸卡車等，并能夠自主進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。因?qū)W生學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程時(shí)，已經(jīng)學(xué)習(xí)了三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件Creo4.0的操作，利用開放時(shí)間，學(xué)生可以利用實(shí)驗(yàn)室或機(jī)房的電腦進(jìn)行機(jī)構(gòu)的實(shí)體設(shè)計(jì)以及運(yùn)動(dòng)仿真，提高了學(xué)生的軟件應(yīng)用能力和操作能力。學(xué)生通過開放實(shí)驗(yàn)提高了自身的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維，提高了自身的工程素質(zhì)。

二、基于“工程素質(zhì)培養(yǎng)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革

1、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法

此類實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作技能，驗(yàn)證機(jī)械原理的原理部分，讓學(xué)生對(duì)原理做進(jìn)一步理解。要求學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課之前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。上課時(shí)向?qū)W生簡單講授實(shí)驗(yàn)基本理論和操作步驟。學(xué)校要求每次實(shí)驗(yàn)人數(shù)不能超過30人，實(shí)驗(yàn)室的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量能夠讓每個(gè)學(xué)生都能實(shí)際動(dòng)手操作，因此教師講完后讓每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)要求內(nèi)容，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。如機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析與測繪實(shí)驗(yàn)、齒輪齒廓范成加工原理實(shí)驗(yàn)還是以傳統(tǒng)的教學(xué)方法為主。

2、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法

設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決工程實(shí)際問題的主要途徑。 實(shí)驗(yàn)一般由2-3名學(xué)生進(jìn)行一組進(jìn)行， 實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)教師主要起“指導(dǎo)、引導(dǎo)、解惑”的作用。 “指導(dǎo)”就是向?qū)W生講解實(shí)驗(yàn)的步驟、學(xué)生需要的理論知識(shí)；“引導(dǎo)”就是在學(xué)生方案設(shè)計(jì)過程中，教師與學(xué)生共同分析各機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的利弊，讓學(xué)生自己創(chuàng)新設(shè)計(jì)；“解惑”就是當(dāng)學(xué)生在自主實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到問題時(shí)， 教師對(duì)學(xué)生有疑問的地方或未注意到的地方進(jìn)行分析。 這樣既使學(xué)生既充分體驗(yàn)到獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成就感，同時(shí)激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)踐的積極性，有利于培養(yǎng)其工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

3、將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科技創(chuàng)新大賽結(jié)合

開放機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)和指導(dǎo)機(jī)械專業(yè)學(xué)生利用課余時(shí)間將本課程理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，將機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)內(nèi)容與機(jī)電產(chǎn)品大賽等省級(jí)以上創(chuàng)新大賽的設(shè)計(jì)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，精選設(shè)計(jì)題目，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)構(gòu)綜合運(yùn)用能力和機(jī)械系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)能力。另外，根據(jù)學(xué)校創(chuàng)新學(xué)分規(guī)定和相應(yīng)的物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)規(guī)定，專業(yè)教師積極鼓勵(lì)和指導(dǎo)學(xué)生將自己的設(shè)計(jì)成果寫成科技論文和專利。

4、改革機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)成績的評(píng)定方法

在原來傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課考核方式的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的不同，采用不同的實(shí)驗(yàn)考核方法。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的考核依據(jù)主要是實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作過程；設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)考核依據(jù)主要是選題的可行性和難度、設(shè)計(jì)方案的完整性和合理性、實(shí)施結(jié)果和設(shè)計(jì)報(bào)告等；通過“老師評(píng)學(xué)生”，以引導(dǎo)學(xué)生在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)過程中就十分注意自身的工程素質(zhì)、動(dòng)手能力以及創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)，引導(dǎo)其由過去的“學(xué)習(xí)、考試”型向“學(xué)習(xí)、研究、實(shí)踐、創(chuàng)新”型的轉(zhuǎn)變。 另外通過學(xué)生反饋、和學(xué)生座談等方式，及時(shí)了解實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

三、結(jié)論

通過對(duì)機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面的改革，將有效提高學(xué)生的工程素質(zhì)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的對(duì)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣。近幾年機(jī)械專業(yè)的學(xué)生在各類省級(jí)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中獲得優(yōu)異成績，發(fā)表省級(jí)論文和專利多篇。相信隨著機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的進(jìn)一步深入將在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，建立工程意識(shí)等方面起到了積極的作用。

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