教學方法與創新能力培養

摘要：在機械制造基礎課程中，以工藝問題為核心，從激發學習興趣、鼓勵和引導思考與想象、加強分析與總結、注重理論實踐結合等多個方面培養學生解決實際問題的能力和創新能力。

關鍵詞：機械制造基礎；教學方法；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）22-0027-02

提高大學生科學素質，培養大學生的創新能力，造就大量的創新型人才，是21世紀科學技術發展對現代高等教育提出的必然要求，也為教育方法、教育模式、教育內容的改革提出了新的課題。“創新”已成為當前社會最流行的詞匯之一。創新包括多個方面，除科技創新外，還有產品創新、經濟組織創新、生產方式創新、經營方式創新、管理創新、服務創新等等。一項創新的價值取決于能為社會帶來多大的貢獻，而不在于它是簡單或復雜、高科技或者無科技含量，因此創新比人們想象的要容易，關鍵在于是否愿意創新和是否有創新能力。創新能力的培養是一個綜合性的任務，并不是某一門課程或某次實習就能解決，它貫穿于大學學習階段的每一個環節。作為工科專業基礎性、技術性和實踐性極強的機械制造基礎系列課程自然是首當其沖，在此背景下，我們積極探索，逐步形成了“激發學習興趣，鼓勵思考與想象，加強引導、分析與總結，注重理論實踐結合”的教學方法，提高了教學效果，使學生的實踐和創新能力得到了初步訓練，為進一步提高打下了良好的基礎。

一、激發學習興趣

激發學習興趣，使學生由被動接受轉為主動汲取知識，可以取得事半功倍的教學效果，也是教好機械制造基礎課程的首要問題，從第一節課開始，就要從以下幾個方面給學生留下十分深刻的印象。

1.目標是動力之源。首先使學生認識學習機械制造基礎課程的意義和目的，闡明課程的特點、內容、結構、任務、作用和學習方法，通過對機械從材料、毛坯到零件、產品過程的講解和制造技術發展過程的介紹，使學生對本課程有一個清晰和全面的認識，樹立明確的學習目標。

2.有壓力才更有動力。將遲到、早退、無故缺席等不良現象與最終成績掛鉤，練習缺交和抄襲將降低成績等次或成績為零，使學生明確感到必須認真對待這門課程的學習才能順利通過的壓力。

3.反面事例往往能給人極為深刻的印象。結合學生所學專業可以舉出一些實際例子，如給機械專業舉出齒輪熱處理不當引起崩齒、斷齒事故造成經濟損失的例子，給材料專業舉出焊接不當引起起重機倒塌造成人員傷亡的例子，使學生從種種事故中得到深刻的警醒。

4.不斷的提問可引起不斷的思考。如在課程開始時就提出這樣一個問題懸念：某啞鈴生產廠要改進產品，提高市場占有率，可以采取哪一些措施？這個問題可以貫穿始終，使學習內容有機地聯系起來，讓學生不斷的思考。

二、鼓勵和引導思考與想象

豐富的思維和想象能力是創新能力的源泉，如何培養思維和想象能力是我們面臨的又一個問題。

在教學實踐過程中，我們認為不斷的鼓勵和引導思考與想象是培養創新能力的重要途徑。如在課程進行到一定程度后，又提出上述啞鈴產品問題，讓學生自由和大膽地思考和想象，學生們就有了各種各樣的設計。如選材上有鑄鐵、鋼、銅、鋁、鎂，甚至有選銀、金的，結構上有鑄造整體式、圓頭配重杠鈴式、方頭配重杠鈴式、卡通形配重杠鈴式，還有表面噴塑、表面電鍍，采用曲線塑料套握把或曲線鋼握把形狀更便于手握等，有的同學在使用功能上增加記數功能、增加血壓計、心跳脈搏監控裝置等許多具有開放性和創意性的設計。在選定材料和結構的同時同學們還設計了各種不同的制造工藝，課程中涉及到的鑄造、鍛壓、焊接、車削加工、銑刨加工、電火花加工、仿形加工等方法都有人選用。

可以發現，當學生的思維真正開動以后，他們的想象力和創新潛力是極其豐富的。盡管有一些設計是稚拙的或不合理的，如選材鋁、鎂、銀、金，采用仿形加工等，任課教師也要給予充分的肯定：在理論上是成立的，在技術上也是完全可行的。教師的肯定和鼓勵是對學生思考和設計成果的最好回報，過多的否定和打擊會使學生對自己的能力產生懷疑，只愿被動接受而不愿主動思考。只有在不斷的引導和鼓勵中，才能使學生對自己的思維、想象和設計能力建立充分的信心，讓他們愿意去想、去思考，得到足夠的思維拓展訓練。

三、加強分析與總結

思維能力與創新能力的最大差別在于：思維可以不加限制、不拘泥、大膽地和自由地發揮，結果不一定要求合理，而創新則要求結果必須是合理的。分析和總結實際上就是引導學生對自己的思維和設計成果有更進一步的認識，對其中的合理和不合理之處有充分的了解，使之成為真正的創新設計，也是對課程內容的深化和回顧。如前述問題，我們將其歸結為以下幾個方面。

1.常規設計。啞鈴常規設計為整體式結構，兩端為圓頭或六方頭配重，中間為握把，材料為鑄鐵或鑄鋼，制造方法為砂型鑄造。常規設計也可以改進，如提高內在質量和表面質量、改進工藝方法、提高使用舒適度等，教師可引導學生作更深入和全面的分析。

2.創新設計。可以將學生的設計歸結為幾個方面的創新：改進傳統材料和結構的設計創新；改進表面質量的質量創新；改進制造方法的工藝創新；以及在舒適性、使用性、功能性等方面的創新。通過分析使學生知道鋁、鎂合金密度太低不宜選用，銀和金價格太高也不宜選用（當然也不排除部分客戶有此需求），鑄鐵、鋼在各方面較適合啞鈴的主要用途。鑄鐵件、鑄鋼件、鍛鋼件都可以用刷油漆或噴塑料來改善表面質量，而如果要電鍍則必須先降低表面粗糙度等。如有一個學生設計為曲線鋼握把、圓頭配重塊的杠鈴式結構；圓頭配重塊選用車削加工，曲線鋼握把選用仿形或數控加工。所設計的結構新穎、實用，具有創新性，但從工藝分析可知曲線鋼握把仿形或數控加工的效率低、成本高，是不合理的選擇。有同學又提出采用鑄造方法，進一步分析可知，鑄造件表面粗糙且存在披縫，須后續打磨，同樣效率低、成本也不低。熔模鑄造質量可以滿足要求但成本較高。結合已學過的內容，經過多種工藝、多方面的技術經濟分析，同學們將曲線鋼握把改為組合式握把：桿狀鋼芯（可以車削加工）外面套曲線形塑料套（可以用塑料模生產），滿足了各方面的要求。通過分析與總結，引導學生對各種具有創意性的思維和想象去粗取精、去偽存真，從而獲得具有真正價值的創新設計。

3.注重理論實踐結合。機械制造基礎課程的最大特點是與實踐的聯系緊密，教學時盡量多地使用模型、圖紙、實物、幻燈、電教片等各種手段，而且已將它們綜合做成多媒體課程，使一些用語言較難表達的教學內容能夠生動具體地展現在學生面前，獲得較好的教學效果。利用大多數學生已完成機械制造基礎實習的有利條件，引導學生對同一問題進行多向分析，如同樣是啞鈴，鑄造可以怎樣做？鍛造可以怎樣做？焊接可以怎樣做？可以采用哪些切削加工方法？可以采用哪些特種加工方法？結合具體問題的多向分析能鍛煉和提高實踐與創新能力。

與綜合性和創新性實驗結合，充分利用實驗室條件，讓學生自己設計產品，自己選擇合適的制造工藝，通過實驗完成產品制造，較好地培養學生的實際動手能力和創新能力。

作者簡介：胡建華（1966-），男，博士，副教授，武漢理工大學材料學院，從事材料成形與控制工程方面的教學與科研工作。