從傳授知識到創新能力培養的課程改革研究

崔高健　陳延偉

摘 要：本文提出并實施機械設計課程“五位一體”的立體化教學模式，提出并完成改善機械設計課程教學效果的四個策略，完善多種教學手段互相補充，改革機械設計課程考試模式，重新構建機械基礎實驗教學體系，實現機械設計課程從傳授知識到創新能力培養的改革，對提高人才培養質量具有明確的借鑒作用和推廣價值。

關鍵詞：創新能力 課程改革 教學模式 實驗教學 考試模式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）03-00-02

一、引言

近年來，隨著新型產業和企業的大量出現，對工程畢業生提出了更高的要求。作為最大的工程學科，機械工程專業的改革倍受關注，機械專業課程體系及培養模式的改革和創新也逐步成為研究的熱點。

教育部高等學校機械基礎課程教學指導分委員會的“機械設計”課程指導小組，曾經啟動了國內高?！皺C械設計”課程教學現狀的調查。調查涵蓋了機械設計課程基本情況包括精品課程建設情況，課程開課時間，理論教學的學時數，實驗教學的學時數以及“985”類型大學、“211”類型大學和普通大學的任課教師基本情況；“985”類型大學、“211”類型大學和普通大學的教學研究和教學改革情況包括教學改革的開展情況和教學改革的成果；教學方法與手段包括多媒體與課件的應用，課程網絡資源建設，網上教學資源的應用；課外實踐性教學活動；參加創新設計競賽；課程考核方式等各個方面。

調查認為絕大部分院校機械設計系列課程的教學開展情況與《機械設計系列課程教學基本要求》是基本相符的，但是，隨著社會和企業對學生創新能力和工程設計能力要求的提高， “機械設計”課程在教學思想、方法和手段上的進步并沒有同步體現，實驗課程設置不合理、課程設計題目單一、實驗課程開放程度的一般化以及課程考核方式的簡單化等問題凸顯出來，達不到對學生創新能力培養的要求。

因此，有必要開展新條件和新形勢下的“機械設計”課程教學新思想和新方法的研究，以期獲得成果經驗并惠及整個課程，實現機械設計課程從傳授知識到創新能力培養的改革。

二、課程改革模式

1.提出并實施機械設計課程“五位一體”的立體化教學模式

本著機械設計系列課程綜合改革，強化精品工程建設的思想：構建了基于課堂理論教學、機械設計課程設計、綜合創新實驗、課外科技制作和機械設計競賽“五位一體”的立體化教學模式，初步形成了完整的理論與實驗教學體系的新理念。

1.1針對教學模式與社會需求適應性問題，調研前修課和后續課的內容，解決學科交叉知識問題，更新部分教學內容，實現科研、教學互助，歸納相似性，突破個性矛盾。在對課程內容融會貫通的基礎上，找到各章節的共性問題，在講授時，尋找其相似性，突破個性矛盾，不僅使得同學們易接受，易掌握，也節省學時[1，2]。以機械零、部件設計為主線，以參數設計、結構設計、機械系統總體方案設計為重點，突出機械設計的共性規律和基本方法。注重對前修課程（金工、制圖、公差、原理等）所學知識的綜合與應用；加強創新設計和綜合設計能力的培養；強調多方案設計、再設計的思想；用CAD技術充實教學內容和改進教學手段；培養學生具有較扎實的工程基礎。

1.2機械設計課程設計改革，通過有生產背景的實踐課題，以設計對象為主線，使學生通過原理方案的設計、執行機構的設計、傳動方案的設計、結構設計等過程，加深對機械系統的整體認識，加強設計中的工程意識，培養綜合創新設計的能力[3]。將機械的原理方案設計與執行機構、傳動機構的設計有機結合，將機構的運動設計和結構設計有機結合，并將機械創新設計方法及計算機輔助設計技術應用到整個設計過程中，使學生的創新潛能得到了充分發揮。

1.3綜合創新實驗

突破了原有的實驗課程附屬于理論課程的狀況，重新構建機械基礎實驗教學體系[4]，單獨設課，單獨記分。

1）實驗教學獨立設課班級

為了提高實驗教學質量、為理論教學服務、充分發揮實驗室的教學作用，培養服務于地方、服務于生產實際的實用型人才，特別是為培養創新性人才，開展實驗室開放機制，并申報實驗室開放基金項目，獲得學校的資助。

項目一：機構創新設計（一）

實驗設備：優耐美多功能加工機組

項目二：機構創新設計（二）

實驗設備：平面機構創意組合設計分析實驗臺

2）選作研究型實驗項目

應用ANSYS有限元軟件進行了機構或者機器的動力學仿真分析研究。

2.提出改善機械設計課程教學效果的四個策略，從而加強理論教學的效果[5]

針對教學方法單一，個性培養欠缺問題，提出改善機械設計課程教學效果的四個策略，

2.1強化實踐，延長機械設計訓練周期

先后增設入學專業教育、新生研討課、課外科技活動小組以及跨年級的專家學科前沿課程環節，通過這些環節使學生增強對學習對象的認識，明確設計訓練長周期的實際意義。在實驗方面加強機械專業基礎實驗項目和實驗室的開放，保證學生不定期預約可以繼續進行某項實驗或者根據已完成實驗的經驗[6]，利用現有條件設計構造新的實驗方案，驗證實驗的正確性。還可以利用先進的實驗設備，制作出簡單的形體，印證理論教學內容，增強直觀感覺 ，從而加強理論學習效果。

2.2調整重點，增設機械設計討論內容

在有限課時內，調整講授內容，增設習題討論。對于邏輯性強，有明確清晰傳承關系的理論推導內容，借助于參考教材比較容易掌握，應該簡明扼要，主要安排在課后學生自學。對于經驗性公式和具有模糊性設計參數的學習內容，尤其是相互制約影響的參數之間關系的理解和取值趨勢，應該重點講解，將導師豐富經驗知識傳達給學生。

2.3在不斷培養的過程中強化創新意識

利用三維設計軟件完成機器原形設計和運動模擬，進行結構和運動干涉檢驗。課外科技活動小組是有效的培養創新意識的途徑。組建機構創新設計小組，每期有20名左右的同學參加，對其他學生起到示范作用。

2.4課題訓練，提高學生設計適應能力

充分發揮實驗室的資源優勢、科研課題優勢，提高學生自主學習的積極性，吸收部分優秀學生進入實驗團隊參與科學研究活動，參與到教師的科研課題中并承擔部分基礎性工作。

3.多種教學手段互相補充，培養創新性思維，提高學生學習興趣和效率

進行多種教學手段互相補充，培養創新性思維，創建機電工程學院第一個內容豐富的教學網站，本科生教學助理全天維護，保證教師和學生隨時交流。

4.加強三個課堂的改革與互動

針對一、二、三課堂相脫節問題，課程組將第二課堂活動作為本科生綜合素質培養的重要方式，以“學以致用，服務社會”和“開拓思維，接觸科研”為培養目標，堅持 “教學科研實踐相結合”的課程培養模式，營造濃厚的學術氛圍，鍛煉學生科學的思維方式[7]。利用機械設計大賽，使更多的學生參與進來，選送優秀作品參加全省、全國的機械創新設計大賽[8]，取得了優異的成績。

5.提出了基于創造力要件的創造能力培養，完成了機械設計課程考試模式改革試點工作

針對考試模式中的弊端，開展國內外高校調查研究，在嘗試期中考試采用半開卷考試形式的基礎上，進行基于創造力要件的創造能力培養，實踐機械設計課程項目驅動式考試模式改革。

在機電工程學院機械工程及自動化專業學生中，經過動員，讓學生踴躍報名參加，通過一定的相關知識點的復習串講和選拔考試（含筆試、面試和小技能測試）以及輔導員老師和任課教師的把關，選出參加考試模式改革試點的學生。通過課題題目確定和方案論證，學生根據生活和生產實際需要，自主提出課題，在整個學期完成課題的設計、繪制三維圖和二維加工圖紙以及設計說明書的編制，來替代一次性的期末結業考試，達到創造能力培養的目的。

三、結語

通過近六年的課程改革模式研究，機械設計課程組獲得了吉林省教育科學規劃重點課題《從傳授知識到創新能力培養的課程改革模式研究》等9個教學研究課題，并取得了一定的成績，機械設計課程被評為省級精品課，獲教學成果獎二等獎1項，學生創新設計作品多次獲得獎勵，在課程改革中，形成了課程組獨特的創新教育模式。

參考文獻

[1]相冒吉.機械設計課程教學改革與探索[J].職業，2017（06）：40.

[2]王立志.分析我國機械設計教學現狀的思考及建議[J].科技資訊，2017（02）：157-159.

[3]夏連明，宋井玲.基于“項目驅動”的自動機械設計課程綜合改革[J].教育教學論壇，2017（09）：106-107.

[4]周曉玲，汪中厚.基于虛擬仿真技術的平面機構創意組合實驗的教學改革[J].上海理工大學學報（社會科學版），2017（01）：79-82.

[5]崔高健，母德強，陳延偉.強化機械設計教學效果的措施[J].長春工業大學學報（高教研究版），2012（4）：109-110.

[6]李曉丹.三維軟件助力創新《機械設計基礎》教學改革[J].科技風，2017（05）：37.

[7]李媛.創新創業能力培養視角下的機械設計專業實踐教學改革[J].中國冶金教育，2017（01）：64-66.

[8]覃莉莉.“以賽促學”的機械設計基礎課程教學模式的構建研究[J].湖南郵電職業技術學院學報，2016（04）：129-132.

作者簡介：崔高?。?970-），男，博士，教授，博士生導師，主要從事機械設計研究。