基于創新能力培養的機械設計實驗教學改革*

郭虹

基于創新能力培養的機械設計實驗教學改革*

郭虹

河南大學物理與電子學院 河南開封 475004

培養大學生的工程實踐能力和創新能力是當前高等教育的重要任務，機械設計實驗是提高工科大學生創新能力的重要環節。針對當前高校機械設計實驗教學中普遍存在的問題，提出“以學生為主體，以教師為主導”的實驗教學模式，建構知識和能力并重的多層次實驗教學體系，為培養學生的創新意識打下堅實的基礎。

機械設計基礎；實驗教學；教學改革；創新能力

10.3969/j.issn.1671-489X.2012.36.137

*本文為河南大學教學改革研究項目成果。

作者：郭虹，副教授，從事機械設計理論及實驗教學工作與研究。

Author’s addressSchool of Physics and Electronics, Henan University, Kaifeng, Henan,China 475004

創新是一個民族的靈魂，也是一個國家發展的內在動力。在21世紀科技革命迅猛發展，國際競爭日趨激烈的形勢下，培養具有創新意識和創新能力的跨世紀人才已成為我國高等教育十分緊迫和重要的任務。

機械設計基礎是機械類及近機類各專業開設的一門重要的技術基礎課程，該課程作為一門實踐性很強的課程，其實驗教學是一個十分重要的實踐環節，除了起到使學生加深對理論知識的理解，對課堂上教授的理論知識的驗證作用外，更重要的是培養學生工程意識、動手能力、理論聯系實際能力、分析問題和解決問題的能力，也是對學生進行創新能力和工程意識訓練的主要課程。

1 機械設計實驗教學中存在的問題

從我國高校實驗教學的現狀來看，盡管對實驗教學的重視程度較以前有很大提高，但仍然存在較多的問題[1]。

1.1 實驗課程從屬于理論課程

目前還有一些學校未將機械設計實驗單獨設課，沒有單獨的學分，置于理論課的從屬地位。實驗教學的目的僅停留在學生加深對理論知識的理解及對課堂上所學理論知識的驗證。

例如，帶傳動實驗是為了驗證理論課教學中的帶的彈性滑動及帶傳動的效率變化情況，實驗課程的設置管理等活動均始終掌握在教師手中，學生只是完成教師規定的學習內容，這些學習內容不能充分發揮學生的主觀能動性、創造性，學生是被動地參與而不是積極主動地加入，不能激發學生學習的積極性。

1.2 實驗內容單一滯后

傳統的機械設計 基礎實驗體系中，各實驗內容往往比較單一，所涉及的知識面較窄，缺乏各學科知識的關聯性和交互性，實驗教學設備比較陳舊落后，難以開設綜合性和設計性的實驗。同時在實驗中，往往注重的只是如何正確使用某類儀器或設備得到所需要的實驗數據，而不注重根據實驗原理，分析為什么要采用這樣的實驗方法和測試手段。部分實驗項目的設置還未突破理論課程體系的制約，從而導致實驗內容的低水平重復，不利于學生實驗技能和創新精神的培養[2-3]。

1.3 實驗手段單一

傳統的實驗手段比較單一，實驗一般在實驗室進行。在實驗中，學生往往被動地使用儀器和記錄數據，不會積極主動地去思考能不能用其他手段和方法完成同樣的試驗，因此也就不能有效發揮其能動性，啟迪其創新思維。

2 實驗教學中培養創新能力的主要措施

根據創新教育的要求，并考慮到實驗教學的現狀，河南大學物理與電子學院對機械設計的實驗教學體系進行了大力的改革，提出“以學生為主體，以教師為主導”的實驗教學新模式，從實驗教學體系結構、內容、手段等方面進行改革。

2.1 調整實驗教學目標，建立多層次的實驗教學體系

傳統實驗教學僅以鞏固知識為目標，而不重視知識的擴展和深化，這會直接造成實驗內容滯后、實驗形式單一的問題。因此，有必要調整教學目標，豐富實驗的類型，建立多層次的實驗教學體系。根據學院現有的實驗教學儀器和設備，構建包括基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗三個層次的實驗教學新體系。

1）基礎性實驗。它是開展科學研究的基礎，也是開展綜合性實驗和設計性實驗的基礎，其目的在于促進學生掌握基本原理，培養學生的基本實驗技能，發現問題和解決問題的能力，如機構運動簡圖測繪實驗等。

2）綜合性實驗。它是實驗內容涉及相關的綜合知識或運用多門課程的知識，對某一問題進行綜合研究的實驗，它注重學生對知識的理解、運用和掌握。其目的在于提高學生的動手能力、綜合分析和解決問題的能力，達到能力、素質和創新意識的綜合培養，如減速器拆裝實驗等。

3）設計性實驗。它是為了讓學生獨立開展科學研究的實驗，以學生為主體、教師為主導的實驗教學。它注重學生在實驗過程中自行設計和知識應用的合理性。其目的在于通過學生獨立設計、獨立分析，實現自主學習、自主創新，提高綜合設計的實踐能力，鼓勵學生大膽創新，勇于探索，培養學生掌握基本的測試技術，具備初步開展科學研究的能力[4]，如機構運動方案創新設計實驗等。

2.2 改進實驗教學方法，建立知識和能力并重的實驗教學模式

除了調整實驗教學目標，優化實驗教學體系外，實驗教學過程中還應注意提倡啟發和討論式教學，充分調動學生的積極性。

1）加強教師對學生的啟發引導，以趣引思，以疑引思，以用引思，使學生始終處于新奇、懷疑、困難和求知鉆研的狀態，促使他們自己動手解決實際問題。

2）注重引導學生開展討論，學生與教師之間不是支配與被支配關系，而是相互幫助、相互促進的協作關系。這樣的實驗教學才能使學生真正成為學習活動的主體，才能提高學生發現問題、解決問題的能力，促進創新能力的提高。

例如，在機構運動方案設計試驗中，把兩個學生分為一個實驗小組，每組針對一種運動方案設計具體機構。實驗教師只介紹實驗要求、實驗注意事項、實驗重點，并給每個小組分配不同的設計任務。學生按實驗內容的要求去了解設備，在實驗過程中掌握具體的實驗方法。遇到問題時，小組之間互相討論或請指導教師答疑，擬出設計方案后再在實驗臺上進行驗證。這種教學方法的實施，大大激發了學生的學習興趣，使學生成為學習的真正主體。

2.3 更新實驗教學內容和手段，使實驗教學與科技發展保持同步

隨著現代設計技術的高速發展，一些傳統的設計方法和手段已顯得非常陳舊和落后。如果不重視實驗室的建設和管理，實驗教學的內容、手段落后就必然會導致學生的學習興趣下降，教學質量不佳。機械設計的理論知識與社會生產關系密切，是很多前沿技術的基礎，因此，機械設計的實驗教學也和最新的技術成果相結合，引入能夠反映現代科技成果的實驗內容和實驗手段，使基礎實驗與社會生產緊密結合，具有時代氣息。此外，機械設計綜合性實驗還應具有研究和探索氣息，應使學生接觸最新的科學技術，幫助學生適應社會發展和科技進步的要求 。

3 結束語

創新的根本在于實踐，機械設計實驗教學是培養學生工程實踐能力的重要環節，應堅持理論與實踐相結合的方針，進一步提高學生的動手能力、解決問題的能力和創新能力。為此，實驗教學應突破原有課程的局限，以機械設計方法的研究為主線，建構知識和能力并重的多層次實驗教學體系，采用啟發式、討論式的教學方法，努力使機械設計基礎實驗室成為立足基礎、面向工程、重視創新的教學平臺。

[1]梁風,宋寶玉,劉占山,等.機械設計實驗教學與創新能力培養[J] .實驗室研究與探索,2006(11):1433-1435.

[2]張超,任秀華,等.機械設計實驗教學的現代化改革與創新[J].實驗技術與管理,2006,23(10):97-100.

[3]曹平,曹貴和,程光明,等.機械設計實驗教學改革研究[J].實驗 技術與管理,2006,23(7):93-94.

[4]劉元林.大工程背景下機械設計基礎實驗教學改革的研究與探索[J].實驗技術與管理,2010,27(1):14-16.

Based on Innovation Ability of Teaching Reform of Mechanical Design Experiment

Guo Hong

Cultivation of College Students’ engineering practice ability and innovative ability is the important task of high education, mechanical design experiment is to improve the engineering students’ innovative ability is the important link, in view of the current university experimental teaching of mechanical design universal existence question, proposed a “student-centered, teacher-led” teaching model, construction of knowledge and ability both the multi-level experimental teaching system, to cultivate students’ innovative consciousness and lay a solid foundation.

mechanical design basis; experimental teaching; teaching reform; innovation ability

G642.423

B

1671-489X(2012)36-0137-02