新時(shí)代機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)改革探索

齊賀男

（蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院工學(xué)院，江蘇 昆山 215300）

0 引言

應(yīng)用型本科類(lèi)機(jī)械專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)影響著機(jī)械專(zhuān)業(yè)的發(fā)展，機(jī)械專(zhuān)業(yè)的發(fā)展依賴(lài)于機(jī)械專(zhuān)業(yè)人才綜合素質(zhì)與專(zhuān)業(yè)技能的提升，機(jī)械專(zhuān)業(yè)發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)。為了適應(yīng)新時(shí)代經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展，機(jī)械人才培養(yǎng)機(jī)制需符合時(shí)代要求，滿(mǎn)足機(jī)械行業(yè)的發(fā)展需求。創(chuàng)新作為發(fā)展的原動(dòng)力，一直引領(lǐng)機(jī)械行業(yè)向前進(jìn)步，也直接影響著人才培養(yǎng)的質(zhì)量。在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，機(jī)械課程注重理論課堂教學(xué)，注重課堂上的講解與討論，教學(xué)空間受限于書(shū)本與對(duì)應(yīng)的教材，缺乏很好的實(shí)踐內(nèi)容，不能將理論與實(shí)踐相連接，從而缺乏培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力[1]。隨著社會(huì)的進(jìn)步和機(jī)械行業(yè)的高速發(fā)展，再加上疫情嚴(yán)峻形勢(shì)，本科類(lèi)機(jī)械專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容銜接不足，教學(xué)方法與目標(biāo)存在偏差等一系列問(wèn)題顯現(xiàn)，在課堂教學(xué)方面越來(lái)越突出，從而導(dǎo)致機(jī)械專(zhuān)業(yè)本科人才培養(yǎng)出現(xiàn)斷崖式。因此，需盡快進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新課程改革，使創(chuàng)新課程適應(yīng)新時(shí)代的教學(xué)體系，提升機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，以滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)人才的需求。在分析“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出本門(mén)課程的改革措施。

1 “機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課程教育內(nèi)容滯后，學(xué)生理解不深，學(xué)完后不會(huì)應(yīng)用

一般本科院校所開(kāi)設(shè)的“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”是作為選修課程開(kāi)設(shè)，課時(shí)共32學(xué)時(shí)（理論16學(xué)時(shí)+實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)），課時(shí)較其他課程來(lái)說(shuō)相對(duì)較少。同時(shí)，該課程多注重傳授講解知識(shí)，較為忽視對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。再者，“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”需要有其它機(jī)械專(zhuān)業(yè)課為基礎(chǔ)，因此涉及“機(jī)械原理”“理論力學(xué)”“機(jī)械設(shè)計(jì)”等課程中運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)或力學(xué)相關(guān)知識(shí)，所以課程內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)多且相對(duì)零散，理論性強(qiáng)而抽象。對(duì)于絕大部分的學(xué)生們來(lái)說(shuō)，學(xué)生們的理論基礎(chǔ)知識(shí)較為薄弱，學(xué)習(xí)能力相對(duì)有限，加之對(duì)問(wèn)題的理解與抽象能力也存在不足，這給授課教師帶來(lái)很大的教學(xué)困難，無(wú)法正確把握課程的重難點(diǎn)，所以會(huì)在教學(xué)中出現(xiàn)不良的現(xiàn)象[2]，在數(shù)字化現(xiàn)代科學(xué)快速發(fā)展的當(dāng)代，教師和學(xué)生都應(yīng)該知道，知識(shí)僅僅是一種載體，一種工具，而最重要的是在掌握與理解知識(shí)的過(guò)程中，培養(yǎng)獲得新知識(shí)的能力。

一般來(lái)說(shuō)，“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”在機(jī)械類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)大三上半學(xué)期開(kāi)設(shè)，這個(gè)時(shí)候?qū)W生對(duì)工程理論知識(shí)匱乏、實(shí)習(xí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足、對(duì)機(jī)械相關(guān)知識(shí)感覺(jué)抽象，同時(shí)教學(xué)硬件設(shè)備多年陳舊老化，教師不能很好地將理論與實(shí)踐相結(jié)合，故而對(duì)于大部分上課的學(xué)生認(rèn)為授課內(nèi)容多、在頭腦中不能形成科學(xué)的體系，導(dǎo)致學(xué)而不深，學(xué)完不會(huì)用的現(xiàn)象。所以原本對(duì)知識(shí)理解不足的學(xué)生，學(xué)習(xí)的積極性會(huì)急速下降，從而出現(xiàn)更多的課上玩手機(jī)、抬頭率低的情況，長(zhǎng)此以往更難提升學(xué)習(xí)效果。

1.2 教學(xué)方法以主動(dòng)授課為主，教師與學(xué)生交流少，學(xué)習(xí)效果差

當(dāng)前，幾乎所有高校所采用的是課堂講授方法，教師在講臺(tái)上主動(dòng)授課，學(xué)生們被動(dòng)式的接受課程內(nèi)容，所學(xué)內(nèi)容幾乎都是結(jié)論性知識(shí)點(diǎn)，缺乏自我思考與創(chuàng)新。基本上都是完整學(xué)完前序主體課程內(nèi)容，在研究問(wèn)題、解決問(wèn)題、內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)等方面沒(méi)有不同。以前序課程機(jī)械原理為例，教學(xué)側(cè)重點(diǎn)以機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、圖解法、單一執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、解析法，研究對(duì)象涵蓋傳動(dòng)與現(xiàn)代機(jī)械。而有些學(xué)校的機(jī)械設(shè)計(jì)這門(mén)課程，目前的重點(diǎn)是通用零部件的設(shè)計(jì)，利用一些計(jì)算來(lái)完成機(jī)械設(shè)計(jì)，對(duì)最新的現(xiàn)代設(shè)計(jì)的先進(jìn)發(fā)展理論幾乎沒(méi)有介紹。這與機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程理念相違背，導(dǎo)致一些學(xué)生在課堂上很難耐心聽(tīng)講，另一些學(xué)生自認(rèn)為聽(tīng)懂，但是課后做作業(yè)就不會(huì)，因而會(huì)在進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到無(wú)法用創(chuàng)新的思想來(lái)解決工程實(shí)踐的問(wèn)題。與此同時(shí)，該課程教學(xué)方法與體系不夠完善，主要體現(xiàn)在缺乏建立系統(tǒng)和科學(xué)的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程教學(xué)資源體系，所以極大地制約同學(xué)們交互式學(xué)習(xí)、自主性學(xué)習(xí)與探究式學(xué)習(xí)的高效實(shí)施[2]。綜上所述，傳統(tǒng)的教學(xué)方法會(huì)影響教師與學(xué)生溝通交流，進(jìn)而制約了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)學(xué)科的縱向眼伸與發(fā)展，最終導(dǎo)致學(xué)生們綜合素質(zhì)能力得不到良好的提升。

1.3 實(shí)驗(yàn)硬件與軟件設(shè)備陳舊，學(xué)生能力培養(yǎng)受到限制，成績(jī)?cè)u(píng)定方法較為單一

由于不同院校是依照自身學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件來(lái)進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程教學(xué)，這使得不同學(xué)校的學(xué)生對(duì)創(chuàng)新方面的學(xué)習(xí)與理解各有不同[3]。一部分學(xué)校由于缺乏資金或教學(xué)改革理念，所以仍然保持相對(duì)陳舊的實(shí)驗(yàn)硬件與軟件設(shè)備，這使得如今的學(xué)生仍在學(xué)習(xí)十幾年前的創(chuàng)新思路與方法，從而跟不上社會(huì)的發(fā)展，限制了學(xué)生們的能力培養(yǎng)與眼界。另外，傳統(tǒng)的課程教學(xué)雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但是仍存在一個(gè)比較大的問(wèn)題：以教師為中心，幾乎是很少涉及學(xué)生是如何進(jìn)行“學(xué)”，而只強(qiáng)調(diào)教師的“教”的問(wèn)題。教師在課堂上較多采用的是傳授灌輸式的教學(xué)方式，學(xué)生絕大部分時(shí)間都是處在被動(dòng)接受狀態(tài)，學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的機(jī)會(huì)幾乎為零。這樣學(xué)生的創(chuàng)造性、批判性和發(fā)散性思維都受到抑制。再者，學(xué)習(xí)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程是理論向?qū)嵺`過(guò)渡的重要環(huán)節(jié)，但是在教學(xué)的實(shí)際過(guò)程中，教學(xué)過(guò)程中的大多數(shù)內(nèi)容是按照說(shuō)明書(shū)操作的，也就是學(xué)生們還是停留在生搬硬套的學(xué)習(xí)形式中，沒(méi)有學(xué)到真正的動(dòng)手實(shí)踐與創(chuàng)新能力，并不能在之后的學(xué)習(xí)與工作中解決實(shí)際的工程性問(wèn)題，因而不能提升學(xué)生們?nèi)姘l(fā)展的能力。最后，對(duì)于絕大部分的學(xué)校成績(jī)?cè)u(píng)定主要還是期末考試成績(jī)占比70%，平時(shí)成績(jī)占比30%，未能夠引入對(duì)創(chuàng)新能力的評(píng)定。缺乏創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)這種評(píng)定方式不能全面且客觀地反映出學(xué)生整體的創(chuàng)新水平與應(yīng)有的學(xué)習(xí)態(tài)度，最終也不利于激發(fā)學(xué)生們創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性。

2 “機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革措施

2.1 全方位整合教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程相較于當(dāng)代課程具有局限性，因?yàn)椴糠謱?shí)驗(yàn)室模型內(nèi)容比較單一，甚至還是純理想化的，這與學(xué)生在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中遇到的不同設(shè)備具體形式向產(chǎn)生脫節(jié)現(xiàn)象。因?yàn)楣I(yè)應(yīng)用型場(chǎng)合機(jī)械是多種多樣的，即使同一屬性的機(jī)械，其具體表現(xiàn)形式也存在不同。為了保證本課程順利實(shí)施，在保證教學(xué)質(zhì)量的前提下，對(duì)目前存在的教學(xué)體系進(jìn)行有效整合，如把創(chuàng)新連桿機(jī)構(gòu)與點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)整合一個(gè)模塊等。在這個(gè)改進(jìn)過(guò)程中，不僅引導(dǎo)學(xué)生們熟悉更多高質(zhì)量的創(chuàng)新模型，還可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)，熟悉更多各類(lèi)型的機(jī)構(gòu)設(shè)備，并將創(chuàng)新理論應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)中，這樣學(xué)生們能掌握關(guān)鍵性理論知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效果，促使學(xué)生素質(zhì)提升[4]。再者，對(duì)前序課程內(nèi)容規(guī)劃不遺漏與重復(fù)，優(yōu)化課程內(nèi)容，使機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容形象與直觀，并且可以很好地貼合工程實(shí)例與專(zhuān)業(yè)背景。同時(shí)利用現(xiàn)代的數(shù)字化教學(xué)方法與手段，使教學(xué)內(nèi)容易于接受，并在整個(gè)全方位整合與調(diào)整的過(guò)程中，始終將培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)新能力這一目標(biāo)貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程中。最后要對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行整合，一是可以采用模塊化的結(jié)構(gòu)進(jìn)行層次教學(xué)，可以將實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為基礎(chǔ)型與提高型兩種教學(xué)，進(jìn)而可以更好地合理設(shè)置課程的實(shí)驗(yàn)數(shù)目與學(xué)時(shí)。在實(shí)驗(yàn)即將結(jié)束時(shí)，要求學(xué)生需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題，展開(kāi)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)，并查閱相關(guān)資料，總結(jié)自己整個(gè)方案。二是建成高水平機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究中心與實(shí)驗(yàn)中心基地，促使學(xué)生們有實(shí)踐的空間。

2.2 設(shè)計(jì)高效的課堂教學(xué)，制定標(biāo)準(zhǔn)化考核標(biāo)準(zhǔn)

采用線(xiàn)上與線(xiàn)下相結(jié)合的講課方式，通過(guò)教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分類(lèi)，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容重難點(diǎn)問(wèn)題，采用集中講解，鞏固提高，總結(jié)提升等各類(lèi)方式，在高效的教學(xué)課堂上，使學(xué)生們由淺入深的掌握所學(xué)知識(shí)[4]。例如，在學(xué)習(xí)空間機(jī)構(gòu)創(chuàng)新實(shí)踐組合實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以根據(jù)機(jī)構(gòu)的基本組成原理進(jìn)行搭接設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，也可以依照創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理進(jìn)行課程設(shè)計(jì)與搭接設(shè)計(jì)試驗(yàn)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的過(guò)程中，為了便于任課教師的操作管理，可以要求機(jī)構(gòu)中的每個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件不發(fā)生干涉且運(yùn)行順暢，同時(shí)進(jìn)行組裝的各個(gè)運(yùn)動(dòng)副、桿件的種類(lèi)少，通用性好。再者，可以通過(guò)進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力學(xué)特性綜合實(shí)驗(yàn)，更好地幫助學(xué)生們掌握并理解現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法與手段，進(jìn)而增強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐能力。對(duì)于個(gè)別對(duì)問(wèn)題不理解的同學(xué)，采取個(gè)性化小組輔導(dǎo)方式來(lái)解決。在制定期末評(píng)定考核標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，對(duì)該門(mén)課程的考核方式與考核內(nèi)容進(jìn)行改革，考核的內(nèi)容包含平時(shí)成績(jī)、作業(yè)完成情況、期末成績(jī)以及課外創(chuàng)新實(shí)踐能力這四個(gè)方面，同時(shí)提高課外創(chuàng)新實(shí)踐能力，可以更好地突出學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)。采取這種多維度考核機(jī)制，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面考評(píng)。通過(guò)以上教學(xué)與考評(píng)方式，能夠使每位學(xué)生們都能學(xué)到知識(shí)，應(yīng)用知識(shí)，提升自己未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)能力。

2.3 以項(xiàng)目為載體，廣泛開(kāi)展課外創(chuàng)新實(shí)踐，提高學(xué)生的工程素養(yǎng)

對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，并不缺乏基礎(chǔ)理論知識(shí)，都能夠很好地依據(jù)理論完成理想化設(shè)計(jì)。但是學(xué)生們對(duì)項(xiàng)目了解知之甚少，為了能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)教融合方式，以項(xiàng)目為目標(biāo)，給學(xué)生們安排企業(yè)項(xiàng)目來(lái)完成。例如在參與某公司產(chǎn)品整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，需要分解幾個(gè)項(xiàng)目目標(biāo)：前期產(chǎn)品調(diào)研、團(tuán)隊(duì)進(jìn)行產(chǎn)品功能討論、分解產(chǎn)品各個(gè)階段、進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、進(jìn)行產(chǎn)品樣機(jī)試制、完善產(chǎn)品部分功能、進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)試制、調(diào)研用戶(hù)使用體驗(yàn)等。在進(jìn)行產(chǎn)品全周期生產(chǎn)過(guò)程中，學(xué)生們可以進(jìn)行理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過(guò)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)而進(jìn)行的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念可以很好地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。學(xué)生們通過(guò)參與項(xiàng)目，增加對(duì)工程問(wèn)題的創(chuàng)新解決問(wèn)題的能力，增加與人溝通與合作能力，為自己的未來(lái)發(fā)展鋪路。同時(shí)，在平時(shí)的課堂與創(chuàng)新實(shí)踐的教學(xué)培養(yǎng)中，需要教師鼓勵(lì)學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力[5]。而且在回答學(xué)生提出的問(wèn)題時(shí)，需要教師結(jié)合書(shū)本上的理論知識(shí)去分析問(wèn)題，研究方案，并可以形成研究團(tuán)隊(duì)。另外，教師也可以依據(jù)自身的科研項(xiàng)目與工程項(xiàng)目，進(jìn)行不同的項(xiàng)目整合，然后分配給相關(guān)的學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施，并從中獲得理論與實(shí)踐知識(shí)。同時(shí)，積極的鼓勵(lì)與引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外實(shí)習(xí)或?qū)嵺`活動(dòng)，使學(xué)生們的主動(dòng)性與創(chuàng)新實(shí)踐性的能力有所提高。

3 “機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革的注意事項(xiàng)

前文研究與闡述了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程在教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和具體的改革實(shí)施策略，為了達(dá)到更好的教學(xué)效果，使學(xué)生們真正學(xué)到創(chuàng)新理念的知識(shí)，還應(yīng)該注重以下幾個(gè)問(wèn)題點(diǎn)：

（1）鼓勵(lì)教師深入挖掘與研究。針對(duì)目前很多大學(xué)都偏重于科學(xué)研究，對(duì)教學(xué)上給予教師的教學(xué)獎(jiǎng)勵(lì)較少，由于教師應(yīng)當(dāng)上好每一門(mén)課，因而應(yīng)該進(jìn)行制度改革，將課程教學(xué)與職稱(chēng)評(píng)定、資金獎(jiǎng)勵(lì)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，從而可以有效引導(dǎo)教師能夠?qū)⒆陨淼牟糠志ν度氲秸n堂教學(xué)上來(lái)，有利于學(xué)生們的知識(shí)學(xué)習(xí)。

（2）依據(jù)學(xué)生的興趣來(lái)有效培養(yǎng)。現(xiàn)階段，少而精的課程教育改革是發(fā)展趨勢(shì)，課程被壓縮的同時(shí)應(yīng)保證教學(xué)質(zhì)量的提升。學(xué)生們課堂上時(shí)間減少，因此需要依據(jù)每位同學(xué)的興趣愛(ài)好來(lái)開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)，增加豐富的課后教學(xué)活動(dòng)有利于學(xué)生們學(xué)習(xí)興趣的提高，自主性學(xué)習(xí)能力的提升[6]。

（3）加強(qiáng)多學(xué)科、多領(lǐng)域資源建設(shè)與開(kāi)發(fā)。提升學(xué)生們多學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生們的實(shí)踐能力的培養(yǎng)，為其他課程學(xué)習(xí)提供廣闊的想象空間。

4 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，教師根據(jù)新時(shí)代工業(yè)背景與人才發(fā)展要求，不斷探索新的教育教學(xué)方法，引入相關(guān)創(chuàng)新型比賽，讓學(xué)生們積極參與省級(jí)、國(guó)家級(jí)比賽，從比賽中獲得對(duì)知識(shí)的重構(gòu)與創(chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)了教學(xué)改革的目的，促進(jìn)了機(jī)械工程人才的質(zhì)量提升。