《機械原理》“研究型”教學模式初探

尤小梅，馬星國，王鐵軍，趙滿平

摘要：基于建構主義學習理論及“CDIO”國際工程教育理念，改革現行《機械原理》單一“師教生學”的課程教學模式，建立基于設計專題的“研究型”課程教學模式，通過“做中學”促使學生主動完成知識建構和能力建構。

關鍵詞：機械原理；教學模式；研究型教學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）20-0077-02

一、機械原理課程教學模式改革背景

《機械原理》是機械工程類本科專業的一門重要專業基礎課，有著極為廣泛的工程應用背景。它在培養學生創造性思維以及機械工程實踐能力訓練等方面發揮著重要作用[1]。如何在《機械原理》課程的教學過程中，加強對學生工程設計能力的訓練，提高學生的知識應用能力，開拓學生的思維空間，提高學生的創新設計能力，是培養機械專業應用型人才的關鍵[2]。

傳統的機械原理教學模式主要存在如下幾個問題：（1）一直以成熟、單一的理論知識傳授為中心，缺乏對學生創新思維啟發、創新能力培養的有效途徑，學生被動地接受，限制了其主觀能動性的調動和創造性思維的培養。（2）理論教學之后的實踐環節通常按照規定的課程設計題目開展，這種理論與實踐相互分離的教學模式，導致學生在課程學習過程中缺乏漸進式的設計訓練，在之后面對課程設計時普遍感覺無從下手，簡單模仿、甚至照搬照抄，在提高知識應用能力和創新能力方面的效果不夠理想。

二、機械原理課程教學模式改革的理論基礎及改革思路

建構主義的認知論認為：人的認識不是被動接受的，而是通過個體的經驗建構起來的[3-5]。近年來，由MIT、瑞典皇家工程學院等發起并得到工程教育界及產業界積極肯定的CDIO工程教育模式，它是基于產品研發到產品運行全生命周期的教學，讓學生以主動的，實踐的和聯系的方式學習工程，培養學生的四大能力（即工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力）[6]。實踐證明，CDIO“做中學”的理念和方法是先進可行的?！稒C械原理》是一門技術基礎課程，其最顯著的特點是基礎理論與工程實際的結合。顯然，CDIO“做中學”的理念和方法值得機械原理課程教學借鑒。

在機械原理課程改革過程中，我們提出從更新教學理念入手，變“師教生學、學生被動接受”的教學模式為“以學生為主體、以教師為主導”的教學模式。淡化技術細節，注重知識的系統性和應用性。以知識傳授為基礎，以能力培養為目標，建立“研究型”教學模式——把學習、研究、實踐有機的結合，使學生成為學習的主體。學生在研究中積累知識、培養能力和鍛煉思維，同時養成科學研究的精神和科學態度，在研究中完成課程學習，實現知識與能力的建構。具體實踐過程中，我們探索和建立了基于設計專題的研究型“教”、“學”模式，即在理論教學過程的不同階段，穿插基于實際工程問題的設計專題，建立面向教師的“研究性”教學模式和面向學生的“研究性”學習模式；最后，改革實踐環節，即改變傳統單純按照既定題目開展課程設計的實踐教學模式，提倡因材施教，規定題目和自選開放性題目并重，促使優秀學生脫穎而出。自選的開放性題目可以是理論教學過程中設計專題的延伸和拓展，也可以來自學生的課外創新實踐活動。

三、機械原理課程研究型教學模式的主要內容和實施方法

機械原理課程“研究型”教學模式的主要內容是將理論教學與歷年機械創新設計大賽的主題內容相結合，將工程實際問題進行提煉、分解，結合理論知識點確立設計專題。

1.以教師為主導的研究型“教學”模式中，主要由課堂理論授課和組織學生針對機械創新設計大賽的主題展開調研兩個部分組成。理論授課采用“啟發式”教學，針對學生的調研結果，通過分析實際工程應用問題，引出相關的理論知識點。在組織學生調研過程中，指導學生按照不同的機械類型將調研結果進行整理分類。通過分類引導學生發現不同機械類型中存在的問題，繼而有目的地針對不同問題設定相應的設計專題。比如，功能原理設計、運動規律設計、機構型式設計、系統協調設計等。同時結合理論教學的知識點講授，以及后期學生的課堂討論，設計作品的課堂點評等手段充分調動學生的主觀能動性，使其主動參與到學習的進程中，啟發其創新思維，改變傳統教師理論授課的“我要教”為學生的“我要學”。

2.以學生為主體的研究型“學習”模式中，學生通過實地考察、網絡搜索等手段進行調研、結果整理分類以及根據調研結果發現問題的過程中，可以充分調動和發揮其自身主觀能動性，激發其對于課程的學習興趣。同時，教師要適時鼓勵學生獨立思考，大膽質疑，引導其多方位、多角度地發現問題，繼而針對設定的設計專題運用理論知識進行解決問題的多方案創新構思、展示和討論，找出存在的問題并加以改進；掌握設計專題中蘊含的基本概念，擴展課堂所學知識，學會設計原理的靈活運用，在這一自身逐步探索的研究型學習模式中，學生的積極性得以全面調動，創造性思維得以進一步訓練和拓展。

3.完成了基于設計專題的理論教學過程之后，學生的創新思維、實際設計能力和綜合能力均得到了一定程度上的訓練，改變了傳統的到了課程設計環節沒有頭緒，無從下手的狀況。此時，針對課程設計的實踐環節，可以靈活把握。即課程設計的題目可以來自教師規定的題目，但更加鼓勵學生繼續綜合、修改和完善理論教學過程中基于設計專題的設計成果，進而從中篩選出優秀的設計作品，并進一步進行后期的改進、制作及創新性試驗等工程實踐活動，為參加機械創新設計大賽做準備。在這一實踐過程中，學生的工程實踐能力和團隊合作意識得以鍛煉和提高。

四、結語

1.研究是一種實踐活動，實踐是實現知識向能力轉化的主要途徑。知識的建構不僅僅是對單個知識的掌握，更主要的是要將所學知識聯系起來加以系統化，并最終形成能力。傳統教學模式存在的較大問題就是給學生灌輸了一大堆缺乏聯系的知識，導致知識的碎片化，而往往又缺乏將這些碎片化的知識系統化的手段?！稒C械原理》課程研究型教學模式的核心是學生通過自己的努力完成知識和能力的建構，這種建構是在教師指導下，學生針對特定課程內容的研究中完成的，是典型的“做中學”模式。endprint

2.《機械原理》課程“研究型”的教、學相輔模式，促使學生將理論知識與工程實踐有機結合，大大激發了他們的學習興趣，使其能夠主動探索、思考問題。同時便于培養學生的團隊協作精神，提高了他們的綜合實踐能力和創新設計能力。在這一過程中，學生成為教學實踐過程中的主導者，而教師則成為引導者、咨詢者和評價者。學生不再是被動地接受知識，而是主動獲取知識，主動完成知識和能力的自我建構。

總之，希望本次對于《機械原理》課程”研究型“教學模式的改革，能探索出一條以能力培養為核心的新的課程教學模式，并且通過今后實際教學過程中的實踐，“研究型”教學模式不斷獲得完善，以此來更好地完成教學目標。

參考文獻：

[1]孫亮波，孔健益，黃美發，等.在機械原理教學中引入機械創新設計項目的研究與實踐[J].機械，2012，12（37）：21-23.

[2]李志義.我國工程教育改革的若干思考[J].中國高等教育，2012，（10）：30-34.

[3]David Jonassen et al.，，Constructivism and Computer-MediatedCommunication in Distance Education，The American Journal of DistanceEducation Vol.9 No.2，1995.

[4]Brent G.Wilson，Metaphors for Instruction：Why We Talk About LearningEnvironments，Educational Technology，Sept-Oct 1995.

[5]Chris Dede，The Evolution of Constructivist Learning Environments：Immersion in Distributed Virtual Worlds，Educational Technology，Sept-Oct1995.

[6]陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創新的啟示[J].中國高教研究，2006，（11）：81-83.

基金項目：2012年度遼寧省普通高等教育本科教學改革研究立項項目（遼教發[2012]130號）；2011年度沈陽理工大學本科教學改革研究立項項目。

作者簡介：尤小梅（1976-），女，江蘇連云港人，工學博士，沈陽理工大學機械工程學院，副教授。endprint