基于專創教科融合的機械設計教學策略

李宏艷

[摘? ? ? ? ? ?要]? 《中國制造2025》中明確提出：新一階段的科技和產業革命已經逐漸到來，它不僅是推動全球科技創新的重要助力，而且是信息技術和制造業相融合的產物。適當的革新發展方法作為我國未來發展的重要戰略以及“創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化”等的基本方針，很大程度上對人才的重要性進行了肯定，同時也對培養人才方面提出了一定的要求。但由于傳統機械設計教學模式已經跟不上高?！靶鹿た啤钡慕虒W要求，所以應將學生的專業教育和創新教育、教師教學模式和科研進行有機融合。

[關? ? 鍵? ?詞]? 專創教科融合;機械設計;工程能力;創新能力;教學改革

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）18-0094-02

從我國機械行業角度來看，過硬的機械設計能力應用和現代信息管理技術是我們必須要掌握的，不光如此，先進的思想、優秀的創新能力、快速應對和解決臨場問題的能力、順應時代發展和能夠熟練操控現代工程設備等能力，都是我們現在，甚至未來很長一段時間內培養的人才需要具備的能力。而綜觀我國如今高校教育情況，相關專業的應屆畢業生基本都存在工程實踐能力差、創新能力不佳、過于注重理論等問題，這就導致當代畢業生很容易與市場需求嚴重脫節，同時這也說明我國的人才培養模式和質量已經落后于經濟發展和產業升級的需求。特別是在學生學習機械設計時，受傳統教學方式影響，教師大多數的教學方法和內容已經跟不上現代素質教育的訴求，加之學生的專業研究和創新能力、教師教學和科研完全脫節，導致很多學生的工程能力和創新能力得不到很好的培養，因此教學成果與教學目標的差距越來越大。伴隨上述問題的出現，我們應該對傳統教學模式做出適當變革，更好地將學生專業教學和創新教育相結合，同時也將教學內容和科研進行結合，尊重學生在課堂中的主體地位，重點培養學生的工程能力和創新能力，教師要努力在機械設計這門課程中加大創新和實踐教學的比重，這對培養全方位的綜合性人才來說有著至關重要的作用。

一、傳統機械設計課程教學模式存在的問題

在機械專業中，機械設計是一門基礎性專業課程，這門課程是在工程圖學、機械原理、公差與配合和機械制造工程等課程之后所要學習的實踐性課程，在該門課程中，學生需要對已經學過的知識進行綜合性應用，致力解決一些較為復雜的實際工程類題目和創新題目，對學生理論結合實踐的能力有較大的幫助。但是上文提到過，傳統的教學模式已經不能滿足當代素質教育的需求，學生解決實際工程問題的能力和創新能力得不到良好的訓練[1]。因此，對專業課和畢業作品進行設計時，問題基本都主要反映在：對設備方案的分析不足、無法清晰明確地指出設備各部分的特點和具體構造、機械基礎不夠牢靠等。

深入探究其原因，發現現如今的機械課程教材中，每個章節都只是顧著講解機械零件各個部分的構造和設計方法，并沒有配套的工程實例和應用背景以做詳解，與理論和實踐能力的培養沒有多大的關聯，而且各個章節彼此的聯系不夠緊密，這非常不利于學生形成屬于自身的知識體系，同時教材在學術和技術上更新得過于緩慢，甚至還在學習市場上已經淘汰的機械，這就導致學生學完之后完全不知道怎么實際應用。雖然教材對理論知識的講解較為詳細，但并沒有給出學生在面對實際問題時所需要的方法，造成學生在遇到問題時不知道從何入手，至于解決辦法更是摸不著頭腦[2]。學生在遇到實際工程問題的時候，都會下意識地利用教師所教授的計算公式，生搬硬套在各個步驟當中，在此過程中學生并沒有產生興趣和熱情，只是為了完成學習任務而學習，在這種教學模式下，長此以往，學生的創新能力很難得到有效提高。

二、基于專創教科融合背景下的機械設計課程教學任務

美國知名教育家、心理學家布魯姆聯合其他研究者在20世紀50年代提出了著名的教育目標分類法，創造性地將教育目標分成三大領域，即認知領域、情感領域和動作技能領域。其中認知領域又分為識記、理解、應用、分析、綜合和評價六個方面。前三個方面被劃分為低層次的認知，后三個方面為高層次的認知。而我國傳統教學通常注重學生對知識的記憶程度、理解程度和利用已學知識處理簡單問題，比較傾向于低層次發展的認知[3]。因為高層次能力長期得不到重視和發展，學生無法意識到已學知識的價值，很多學生都是為了應付即將到來的考試而采用瞬間記憶法強行記住一些知識，當考試完成后，這些本應該發揮極大作用的知識很少能有學生長期保留。

因此，當代教學模式不應該停留在過分關注對低層次知識的記憶和基本應用上面，而是要把注意力轉投在加強培養學生解決復雜問題的能力上面。由此我們可以總結出：在進行機械設計課程的實際教學過程中，要有針對性地設計機械設計課程的高層次教學目標，具體來說就是在完成知識獲取的同時，主要依靠實際應用、學習興趣和學習能力來實現教學目標，著重培養學生的學習能力。這當中，所謂基礎知識主要指的是學生所必須掌握的知識，這是實現教學目標的根本所在。

三、基于專創教科融合背景下的機械設計教學實踐策略——以工程設計為案例

（一）簡化教學內容，明確教學目標

機械產品設計，是通過分析、綜合與創新而開發出能滿足某些特定要求和功能的機械系統的過程。這個過程的難點在于教育目標的高層次體現。機械設計課程教授的是機械通用零部件的設計、計算的具體知識及初步的設計過程，難點在于課程實踐性強、應用的知識點多，學生在有限的時間內難以做到全面的識記、理解、應用，更不要說高層次的分析、綜合和評價教學目標[4]。機械產品的設計目的，主要就是在一系列的創新和分析過程中，制造出能夠適應市場具體需求和特殊要求的機械系統。這其中較為困難的則是教育目標的高層次體現。機械設計這門課程主要是讓學生了解各個零部件的設計、計算過程和設計過程，這對學生的實踐能力要求較高，而學生往往很難在短時間內將諸多復雜、零散的知識點通通牢記，連知識點都記不住，就更不要提完成高層次的教學目標了。正因為如此，在針對機械設計進行教學時，應該將工程設計作為案例來講解，著重分析工程設計的制造過程和設計理念，為學生提供學習情境，綜合工程設計制造方面所講解的知識，從根本上將理論和實踐相結合，目的在于讓學生更深刻地體會工程設計的過程，全方位培養學生的邏輯思維能力、藝術格局，層層遞進，使教學活動穩步推進，繼而有效完善課程的教學體系和知識體系，讓學生在獲取知識和懂得應用方法的同時，真正意義上實現教育目標的高層次方面[5]。

（二）融合專業學習和創新實踐

現代的機械設計具有理論性、創造性、廣義性和優選性的特點，在傳統的機械設計教學模式中，教師在授課的過程中經常出現模仿、類比的設計方法，導致學生也照葫蘆畫瓢，這在很大程度上限制了學生的想象力和創造力。其實機械設計的核心在于創新，設計的本質就是想象、創造、實踐的過程。因此，教師在進行教學的時候，一定要融入創造性的教學方法，讓學生更好地感受機械設計的真正魅力。例如，在教師提出一個設計方法后，可以讓學生進行分解，了解設計原理等，然后進行完善和改造，使這個設計更加方便。在這個過程中，就要求學生既要掌握專業知識，又要很好地運用專業知識[6]。教師要學會將專業與創新融合到課堂當中，讓學生掌握專業內容的同時，培養創造力和想象力。在內容梳理方面，教師要引導學生從整體出發，系統地將專業知識整合為機械設計總論、連接、機械傳動、軸系零部件四大板塊，幫助學生理解理論知識內容，培養設計的思維能力和邏輯能力，只有這樣，學生才能夠更好地創新和創造，并通過整合專業知識，更好地理解這些知識應該如何應用，也為實踐和創新奠定良好的理論基礎。

（三）融合教學過程和科研活動

在教學過程中將創新與科研融合在一起，不僅能夠給學生更多自我發揮的空間，同時還能夠提高學生自主學習、自主思考、自主解決問題的能力。機械設計的最高教學目標就是讓學生學會分析工程裝備，能夠評價出設計的好壞，發現設計中存在的問題并找到解決和完善的辦法。要達到這些目標，就要求學生能夠在完全掌握課程基礎知識的前提下，構建知識體系。在教學過程中，教師提出任務要求，學生可以自由創新、研發。遇到問題，學生可以分組自由討論解決辦法，教師只負責協助和指導，讓學生在安全的情況下解決問題，這樣不僅極大地提高了學生的實踐能力和動手能力，同時也提高了學生的自信心，讓學生敢做、敢想、敢說。只有做到這三點，才能促進學生大膽創新、大膽設計。教師將設計案例分為四個板塊：將產品設計的表達、設計等知識點，構成工程圖知識體系;將方案設計、工程計算以及結構設計等知識點，構成機械設計知識體系;將工藝加工、零件制造和產品的裝置配件等知識點，構成機械制造知識體系;將結構創新、方案創新等知識點，構成機械創新知識體系。這樣一來，以一個工程設計為主線，就可以幫助學生系統地歸納所有的知識點，同時也能讓學生更好地理解理論知識，將理論與實踐有機結合起來[7]。當學生擁有了完整的知識體系后，就可以很好地對產品設計進行分析、綜合和評價，從而實現機械設計的最高教育目標。

作為機械專業最重要的一門基礎課程，機械設計在整個人才培養體系當中都占據著主導地位，然而，傳統的教學方法和教學內容已經不再適應如今的教育目標和要求。想要培養出工程實踐能力強、創新能力強以及具備國際競爭力的高素質人才，就必須改變傳統的教育模式。

參考文獻：

[1]曹憲周，王明旭，晏麗.基于專創教科融合的機械設計教學研究[J].高教學刊，2020（7）：96-98.

[2]戴飛銘，舒良榮.基于商業計劃書模塊構建高職機械專創融合實踐教學體系[J].科技創新與生產力，2020（6）：38-42，46.

[3]曹憲周，王明旭，張海紅，等.基于專創教科融合的過程裝備與控制工程專業建設研究[J].高教學刊，2020（6）：24-26.

[4]趙亞翔.文科高校本科教育的“專創融合”：框架建構與教學實踐[J].西南政法大學學報，2019，21（4）：118-129.

[5]付華，于剛，楊治剛，等.新工科專業建設背景下專創融合體系建設與實踐：以石家莊鐵道大學無機非金屬材料工程專業為例[J].河北農業大學學報（社會科學版），2019，21（6）：45-50.

[6]孫守強，尹成波，蘇玉梅.應用型高?？鐚W科專創融合的實踐研究[J].文存閱刊，2019（15）：188，189.

[7]段輝琴，沈曉平.應用型大學專創融合的模式、路徑和方法探索：以北京聯合大學生物化學工程學院為例[J].北京聯合大學學報（自然科學版），2020，34（4）：7-13.

編輯 郭小琴