基于學生知識、能力、素質(zhì)一體化培養(yǎng)的機械設計課程教學改革

紀華偉　葉紅仙

【摘要】針對機械設計課程在教與學過程中存在的不足，基于學生知識、能力、素質(zhì)一體化培養(yǎng)的教學原則，從教學理念、教學方法以及考核方式等方面展開研究，教學實踐證明，有效的促進了學生掌握機械設計的基本知識，鍛煉了學生解決機械工程復雜問題的能力，提高了學生從事機械工程專業(yè)工作的工程素養(yǎng)。

【關鍵詞】機械設計 教學理念 教學方法 考核方式

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）50-0229-02

機械設計課程是高等學校工科專業(yè)機械設計制造及其自動化本科專業(yè)中培養(yǎng)學生機械設計能力和創(chuàng)新能力的一門主干技術基礎課，是學習專業(yè)課程和從事機械產(chǎn)品設計的必備基礎，對學生學習專業(yè)課程起著承上啟下的重要作用。它主要研究以一般通用零件的設計為核心的設計性問題，并論述它們的基本設計理論與設計方法。從進入這門課開始，學生就從單一學科（或單一技術為主體）的課程學習過渡到綜合運用多種學科（或多門技術）并考慮多方面因素以解決機械工程問題為主的課程學習，它是逐步實現(xiàn)向“工程綜合”及工程應用實踐轉(zhuǎn)變的機械類各專業(yè)十分重要的主干技術基礎課。因此，機械設計課程的學習對機械工程類學生非常重要。

一、機械設計課程教與學現(xiàn)狀

根據(jù)工程教育專業(yè)認證的要求，課程的學習由原來的“知識”的灌輸全面轉(zhuǎn)化為“掌握知識、提高能力、培養(yǎng)素質(zhì)”的“知識-能力-素質(zhì)”一體化教學模式。“機械設計”作為機械設計制造及其自動化專業(yè)的專業(yè)核心課，對機械設計制造及其自動化專業(yè)學生打好機械工程技術基礎，培養(yǎng)分析和解決問題的能力，尤其是培養(yǎng)工程實踐動手能力和機械創(chuàng)新設計能力起著重要的作用。但當前機械設計課程教學方法與人才培養(yǎng)要求還存在著一些不相適應的方面，具體表現(xiàn)在：

1.“知識-能力-素質(zhì)”一體化要求與目前“知識”灌輸式教學方式的不適應。

“機械設計”課程教學現(xiàn)狀仍處于以教師和課堂講授為中心的課程教學模式。一是課堂講授所占學時比例大，缺少討論課，重視課堂教學，而忽視課外輔助教學和答疑工作，教師與學生的交流較少，二是課堂講授還普遍為灌輸式講授，講得多，講得細，課堂信息量小，內(nèi)容更新少。三是教學手段單一，依賴PPT電子講稿講授，而粉筆黑板和教具用得很少，課堂互動性較差。由此而導致當前的“機械設計”課程教學效果普遍為“教師講得多，學生接受的少，真正掌握的就更少”。

教學思想方面，沒有很好地轉(zhuǎn)變，教學仍然沒有脫離普教的模式。過多地強調(diào)學科的完整性，沒有做到以“學生為中心，目標導向，持續(xù)改進”為導向組織教學，還沒有充分突出工程教育的特點，對學生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)不夠。

教學計劃方面，課程設置固定，過份強調(diào)“知識體系”。

教學內(nèi)容方面，課程內(nèi)容多、覆蓋面廣，但沒有突出重點。教學中往往是將課時平均分配，這就必然出現(xiàn)很多內(nèi)容學生工作后用不上，而需要的內(nèi)容又相對不足。

教學以基本理論知識講授為主，缺乏實際應用能力的培養(yǎng)，學生職業(yè)技能訓練內(nèi)容在教學計劃之外，不能作為正式的課程進入課程表，只能用課下時間來訓練，因而教師與學生的重視程度不夠，同時既浪費了時間又增添了學生的負擔。訓練沒有達到預期的效果，如何使學生通過課程的學習打下一定的基礎，并具備一定的自學能力和應用能力是目前教學尚未解決的一個重要問題。

教學方式方面，強調(diào)和實行的是理論講授和實驗相結(jié)合，但實驗課和理論課之間的信息交換不順暢，理論講授和實驗相脫節(jié)，達不到二者結(jié)合所達到的效果。另外，理論講授的方式單一，教師一言堂的現(xiàn)象還很嚴重，學生處于接受教師提供信息的地位，屬傳授型、繼承型，不利于學生學習主動性的充分發(fā)揮。

2.畢業(yè)要求與學生學習動力不適應

根據(jù)工程教育專業(yè)認證要求，學生通過“機械設計”的學習，必須滿足下列畢業(yè)要求：

具有運用機械工程基礎知識和機械設計制造及其自動化專業(yè)基礎知識解決問題的能力，具有一定的機械工程實踐和社會實踐經(jīng)歷，了解機械工程領域前沿技術及發(fā)展趨勢。

具有創(chuàng)新意識和嚴謹求實的科學與工程基本素養(yǎng)，初步具有綜合運用所學理論與技術、現(xiàn)代設計方法及開發(fā)工具分析并解決機械工程問題的基本能力。

但目前絕大多數(shù)的學生仍處于以教材為中心的應試式學習狀態(tài)。一是學生普遍缺乏主動性，不善于自主學習。二是學習方法普遍沿用了中學應試式的學習方法，主要表現(xiàn)為：平時作業(yè)靠參考習題解答完成，缺乏獨立思考，討論少，答疑少；考試靠突擊復習，死記硬背，缺乏真正理解和掌握；課程學習僅靠一本教材，最多看一些解題指導書，而很少閱讀相關專著和研究文獻等。三是學習手段單一，不善于利用課程的各種教學資源進行輔助學習，動手實踐環(huán)節(jié)薄弱。由此反映出當前多數(shù)學生還缺乏對知識的真正理解和掌握，知識面較窄，思維不活躍，學習能力不強。

3.教學理念、教學方法和教學效果與畢業(yè)要求不適應

從整個“機械設計”課程教學質(zhì)量現(xiàn)狀來看，目前我們的教學存在“講三、學二、考一”的課程教學特點。究其原因，主要是課程教學在教學觀念和教學目標上仍停留在知識傳授的層面上；課程教學與學習方法則停留在灌輸式教學和應試式學習上；教師對待課程教學工作還投入不夠。國內(nèi)在課程教學硬件條件方面并不差，而課程教學資源建設方面甚至好于歐美以及亞洲等教育發(fā)達國家，但在課程教學理念、教學方法和教學效果方面卻存在明顯差距。他們的教師講得少，討論多，并設有專門的討論課；教師只提供講授提綱或教案，并指定一些參考書，學生主要靠自主學習，要看很多的參考資料；考試題量大，難度大，主要考核學生的知識面和學習能力。所培養(yǎng)的學生知識面寬，思想活躍，學習能力強，反映了國外“講一、學二、考三”的課程教學特點。因此，轉(zhuǎn)變課程教學觀念，改革課程教學方法，促進學生自主學習和培養(yǎng)學習能力是當前課程教學改革的關鍵，也是提高課程教學質(zhì)量的突破口。

二、機械設計課程教學改革思路

當今經(jīng)濟的全球化，科技進步日新月異，各國間的競爭加劇，綜合國力集中反映在知識水平和創(chuàng)新上。尤其是計算機、網(wǎng)絡多媒體技術的迅猛發(fā)展和普及，使知識傳播與更新速度明顯加快。特別新工科專業(yè)建設和“工程教育專業(yè)認證”認證專業(yè)，對人才培養(yǎng)提出了更高的要求，要求學生系統(tǒng)地掌握數(shù)學和自然科學、機械工程學科基礎知識以及機械設計、機械制造、自動化技術等專業(yè)知識；具備獨立思考、分析和解決機械工程問題的基本能力；具有較好的表達、人際交往、團隊協(xié)作能力和初步的跨文化交流能力；具有成為本領域高級工程技術人才并能駕馭和應對未來的潛質(zhì)，包括具有健全人格和健康體魄、社會責任感和職業(yè)道德、創(chuàng)新精神和終身學習能力和意識。為了適應這一人才培養(yǎng)的要求，首先要轉(zhuǎn)變教學觀念，改進教學方法和課程考核方式，以此推進課程教學的改革。

1.教學理念改革

應將傳統(tǒng)單一知識傳授的教學觀念，轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸R、能力、素質(zhì)”一體化的課程教學觀念。從知識教育層面來看，既要讓學生掌握課程中經(jīng)典的、基礎性知識，又要融會貫通課程中的分析和解決問題的思想與方法，還要了解本學科和相關學科現(xiàn)代的、先進性的知識和最新發(fā)展，開闊學生的視野；從能力培養(yǎng)的層面來看，要著力解決促進學生自主方式學習，加強學生學習能力、實踐動手能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；從素質(zhì)教育的要求來看，既要重視學生做人做事基本素質(zhì)培養(yǎng)，又要加強從事機械工程專業(yè)技術的工程素質(zhì)培養(yǎng)；通過“知識、能力、素質(zhì)”一體化培養(yǎng)，提高學生創(chuàng)新能力，著力構(gòu)建和營造讓學生能參與創(chuàng)新設計實踐活動或科學研究的教學條件和教學氛圍，促進學生的個性發(fā)展。基于這一教學理念，“機械設計”教學理念改革的思路應該是：從課程改革出發(fā)，進一步明確各教學內(nèi)容分工，通過各環(huán)節(jié)教學內(nèi)容協(xié)調(diào)，加強知識的融合和學生的能力培養(yǎng)；合理設計各教學環(huán)節(jié)內(nèi)容與方法，構(gòu)建理論教學、實驗教學、設計訓練與工程訓練的課程教學新體系，體現(xiàn)“教”與“學”、理論與實踐、課內(nèi)與課外教學相結(jié)合的特點，體現(xiàn)“知識、能力、素質(zhì)”一體化的教學理念；強調(diào)教師在培養(yǎng)學生學習能力和開發(fā)學生創(chuàng)造力潛能上下工夫，促進學生自主學習和個性發(fā)展，實現(xiàn)因材施教。

2.教學方法改革

應將課程教學以教師為中心、課堂為中心和教材為中心的課程教學模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐越處煘橹鲗В瑢W生為主體的教學模式；應將過去課程教學強調(diào)教師要“教會”學生的教學方法，轉(zhuǎn)變?yōu)橐蠼處熞龑W生“學會”，最終達到“會學”的教學方法。這就要求加強教師在整個課程教學中對學生學習的指導作用，建立以課堂講授為引導，學生課外自主學習和結(jié)合討論與答疑方式學習為核心；以教材內(nèi)容學習為主導，學生充分利用課程相關教學資源學習為核心；以創(chuàng)新設計活動或科學研究項目為牽引，促進學生自主參與、自主探索研究和自主創(chuàng)新實踐學習。因此，教學方法改革的思路應該是：逐步壓縮課堂教師講授的學時比例，增加討論課，加大實驗課學時比例，讓學生在討論、動手中學習，加深對知識的理解和掌握，促進學生發(fā)現(xiàn)新問題；加強教師在課程教學中對學生的指導作用，促進教師與學生的交流和討論；大力推進課程教學與實驗資源面向?qū)W生的開放使用，讓學生能充分利用課程教學資源自主學習。

3.考核方式的改革

考核的范圍廣，包括社會對“機械設計”課程效果的認知，包括學生、教師的自我評價，學生教師對教務、教學管理部門的考核，督導組要全程參與工程教育改革，改變考核思路。貫穿整個實踐過程的考核方式，考核注重的是過程，而不是“機械設計”課程結(jié)束時單純對過程的考核。實行累加式、重能力求創(chuàng)新的考試方法。要求成績的記載由平時作業(yè)、大作業(yè)、課程論文（設計）、實驗和課程結(jié)束時的最終考試成績累加而成，所有實踐項目要求有平時考試，并在成績記載中占一定比例。考核目標明確，各環(huán)節(jié)要有明確的目標。根據(jù)工程教育改革目標，通過“機械設計”課程在項目設計、實施及考核等方面的研究，最后形成“面向工程、目標明確、層次分明、過程管理”的“機械設計”課程考核方法。

三、總結(jié)

通過幾輪教學改革，將傳統(tǒng)單一知識傳授的教學觀念，轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸R、能力、素質(zhì)”一體化的課程教學觀念。從知識、能力、素質(zhì)三方面對學生進行培養(yǎng)。

1.以學生為中心，既培養(yǎng)學生掌握課程中經(jīng)典的、基礎性知識，又融會貫通課程中分析和解決問題的思想與方法，還了解本學科和相關學科現(xiàn)代的、先進性的知識和最新發(fā)展，開闊學生的視野。

2.通過培養(yǎng)學生自主學習，加強了學生學習能力、實踐動手能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；做到了既要重視學生做人做事基本素質(zhì)培養(yǎng)，又加強了學生從事機械工程專業(yè)技術的工程素質(zhì)的培養(yǎng)。

3.通過“知識、能力、素質(zhì)”一體化培養(yǎng)，提高學生創(chuàng)新能力，著力構(gòu)建和營造讓學生能參與創(chuàng)新設計實踐活動或科學研究的教學條件和教學氛圍，促進學生的個性發(fā)展。

參考文獻：

[1]張永安.我國機械設計教學現(xiàn)狀的思考及建議.中國大學教學，2013（6）

[2]李延斌，高有華，田方，姜彤.面向培養(yǎng)卓越工程師的機械設計基礎課程改革. 實驗技術與管理，2012（4）

[3]陳靜，張烈平，趙虹.強化工程能力培養(yǎng)的地方高校機械設計系列課程改革.高教論壇，2016（3）

作者簡介：

紀華偉（1976.5-），男，漢族，山東壽光人，碩士，副教授，研究方向：微納驅(qū)動與測量，超聲加工技術。