基于學生創新能力培養的“機械基礎”教學法探討

孫 華

創新是人類文明進步的強大動力，是經濟社會發展的不竭源泉。通過構建具有創造性、實踐性的學生主體活動形式，讓學生主動參與、勇于實踐、積極思考、深入探索，培養學生的創新意識和創新能力，這既是課程教學的目的，也是高素質技術技能人才培養的必由之路。“機械基礎”作為機械類或近機類專業的一門重要的專業基礎課，在教學過程中，突破常規教學，避免照本宣科，采取新穎的基于創新能力培養的教學方法，對于培養學生的專業興趣，提高學生的專業發展能力至關重要。

一、基于學生創新能力培養的“機械基礎”課程教學原則

(一)主體性原則

學生是教學的主體，其創新能力的培養只有在學生發揮主體能動性的前提下才有可能實現。只有發揮學生的主觀能動性，才能讓學生在主動探索中發現規律，得出結論，提高專業素養。

(二)開放性原則

教師在教學中應保護學生的發散思維，盡量避免先入為主下定論，鼓勵學生動腦動手。教學應不局限于本章節，多進行各種機構間的對比分析，鼓勵學生綜合應用各種機構，激發學生綜合多學科知識進行創新，經常會產生意想不到的效果，可能會創造出新的產品，產生創新性發明。

(三)個性化原則

在教學中，應注重從學生的實際能力出發，因材施教，努力發展學生個性，鼓勵學生用不同的方法提出自己的設計方案，并努力實現自己的創新構想。不輕易否定學生的構思，不輕易放過學生學習中的疑問，努力培養學生的問題意識，鼓勵學生采用多種途徑自己解決問題，形成新知。

二、基于學生創新能力培養的“機械基礎”課程教學方法

(一)頭腦風暴法

新的思維火花往往是在思維碰撞中產生的，教師在教學中可多采用頭腦風暴法，讓學生分成小組進行限時圓桌討論，學生在精神高度緊張的情況下，注意力最為集中，最易發揮潛能。例如筆者在凸輪機構教學時，通過視頻觀察凸輪機構實現擺動或移動，立即組織學生討論在生活或生產過程中，哪些運動是移動或擺動，能否用凸輪機構來實現。學生在短時間內列舉了剪切、擦玻璃、電風扇搖頭、鋸割、夾緊、拖地、遮陽大棚開合等幾十種物體的運動，具有了很好的創新潛力。

(二)觸類旁通法

在教學中，應注重激發學生及時總結各種機構的運動規律，找出共性，從而產生觸類旁通的效果。例如普通的帶傳動和摩擦輪傳動都是靠摩擦傳動，他們都有摩擦打滑的共性，分析打滑的優缺點，探究在各種采用摩擦傳動的機器中，摩擦類傳動設置在高速級的原因，讓學生正確理解和應用摩擦類傳動。筆者還經常組織學生歸納各種機構最終實現的運動形式的異同點。例如能將轉動轉化為移動的機構有哪些，在生產應用中能否相互替代，從而激發學生創新欲望。

(三)參觀實踐法

在“機械基礎”課程中學習的各種機構和傳動都是實際存在于各種機器的，教學中如果只是照本宣科，學生沒有直觀印象，缺少相應的感性認識，和生產實際脫節，很難產生學習興趣，更談不上解決實際問題。因此，組織教學參觀是必要的，也是提高學生學習興趣的最佳途徑之一。可以組織到企業、車間觀察大型設備的運行，可能的話打開設備外殼，讓學生能真切地看到其中的機構組成和運轉過程。小型設備如電風扇、小臺鉆、自行車等可以搬進教室讓學生觀察、操作;有些設備如公共汽車、挖掘機、翻斗車、體育器材等可以布置學生自行觀察。在觀察實踐后，要求學生寫出觀察記錄，對比學過的機構在該機械中的應用，了解該機械的運動規律、結構組成、功能等，并寫出實現該機械運動功能的替代方案。通過這一過程，會讓學生打破對機械的神秘感，增強空間想象力，思維上產生質的飛躍。

(四)故障分析法

在教學中持續激發、保持學生學習興趣的途徑，除了參觀實踐外，還可以結合實際進行故障分析。例如帶傳動打滑的原因是什么?打滑了怎么辦?自行車脫鏈的原因是什么?如何解決?一對嚙合齒輪中的小齒輪損壞或丟失，如何更換合適的小齒輪?四桿機構如何解決死點問題?凸輪機構出現的沖擊如何解決?通過解決類似故障，可以讓學生進一步夯實專業理論，同時，做到學用結合，培養解決實際問題的能力。

(五)網絡搜索法

在教學中，應注重發揮網絡搜索的功能，培養學生利用網絡搜索更新知識，拓展思維。在教學中可以組織學生上網搜索相關廠家、設備型號、價格、材質、最新應用等。例如筆者在螺旋傳動教學中，就組織學生上網搜索螺旋傳動的應用，學生在網上搜索了自動開合窗簾、移動門、舉升機、夾具等多種應用視頻，打破了書本上介紹的有限幾種應用的限制。學生通過觀看視頻，增加了直觀感受，拓展了視野，開發了思維。

(六)機械拆裝法

在機械基礎教學中，有條件的話可以組織機械拆裝實驗，如拆裝減速器、機床床頭箱、電風扇、自行車、臺式鉆床等。通過拆裝，明確拆裝規范，應用各種拆裝工具，學生會對機械構造有更加直觀的認識，鞏固了所學知識，為進行創新作品的制作打下基礎，也對今后從事機械維修等工種培養了興趣。

(七)多學科聯系法

在生產實際中應用的各種機械設備，無一不是機電一體化產品，要求教師不僅要對本課程有深刻理解，還能通曉其他相關專業知識。在教學時要能把本學科和金屬材料、機械制造工藝、電工電子、傳感器、機械制圖等學科進行有機結合，根據教學實際，有針對性地進行介紹。例如一個車床主軸箱就涉及電機功率、齒輪、軸等的材料、結構、熱處理方式，軸的加工工藝、軸承選擇，輪系設計等等。通過學科知識綜合，形成系統，可進一步提高學生分析和解決實際問題的能力。

(八)創新制作法

學生通過頭腦風暴等途徑有了創新構想后，教師應有意識地引導學生進行創新制作，適時進行點撥指導。例如筆者在教學時，針對學生提出的在摩托車頭盔上設置雨刮器，保持雨天視野清晰的構想，采用小組合作的方法，組織學生購買材料進行制作。有的小組采用了四桿機構，有的采用了凸輪機構，都實現了該功能。在此過程中，學生主動研究采用什么電機，多少功率的電機，如何傳動，畫出傳動圖，反復修改，采用什么材料，什么價格，整體重量，等等。通過這個過程，大大激發了學生的創新欲望，也培養了學生多角度思考問題、解決問題的能力。

總之，基于創新能力培養的教學法有很多，只要教師自身有主動創新的意識，明確本課程的教學目標，在教學法的應用上把握好學生特點，對癥下藥，以激發興趣，提高能力為本位，做到理論聯系實際，就一定能提高教學效果，提升教學質量，把創新能力的培養落到實處，做出成效。