機械設計基礎教學模式與創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法的探索

李娟 孫見君 馬晨波

摘 要：培養(yǎng)人才最有效的途徑是發(fā)展高等教育，然而隨著高等教育的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的教學模式逐漸顯現出各種問題與不足。本文根據現代高等教育的發(fā)展趨勢，結合機械設計基礎課程的教學實踐，從課程體系結構、課程設計實踐、實驗教學創(chuàng)新與課程考核方式四個方面，探索機械設計基礎課程教學模式改革方向，討論培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的有效方法與途徑。

關鍵詞：機械設計基礎 教學模式 教學實踐 創(chuàng)新

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（b）-0000-00

基金項目：南京林業(yè)大學科研啟動項目；江蘇省高校自然科學基金（15KJB470007）。

作者簡介：李娟（1987-），女，湖北洪湖人，博士，講師，主要從事機械設計基礎方面的教學工作。

0 引言

高等教育的根本任務是輸送人才，以滿足社會和人民群眾的多元化需求。為了保證教學質量，取得良好的教學成果，課程教學模式應當與國家的發(fā)展方向相契合。如何提高課程教學質量，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，是當前我國高等教育改革轉型中的重要課題[1]。機械設計基礎是各高等院校機械類專業(yè)本科生必修的一門綜合性、實踐性很強的技術基礎課程，包括機械設計與機械原理兩部分的內容，是培養(yǎng)學生綜合設計能力、創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，并在整個專業(yè)中起著承上啟下的作用[2]。

現有的關于機械設計基礎的教學模式主要著眼于培養(yǎng)學生掌握課程的理論知識，采取各種教學手段，激發(fā)學生的學習興趣[3]。然而這種教學理念只能從表面上讓學生不排斥理論知識的汲取，卻忽視了學生學習的主動性，造成了學生“不逃課但也不思考”、“眼睛盯著講臺，腦子一片空白”的現象，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力難上加難。筆者根據教學過程中的實踐經驗，在傳統(tǒng)教學模式呈現的不足與問題的基礎上，從課程體系結構、課程設計實踐、實驗教學創(chuàng)新與課程考核方式四個方面改進現有的教學模式，探索培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的方法。

1 課程體系結構

機械設計基礎是機械原理與機械設計兩門課程的整合，要求學生了解和掌握常用機構與通用零部件的工作原理、結構特點等，教學內容繁雜、零散、抽象、枯燥。筆者在教學過程中發(fā)現，由于課程連貫性不強，學生容易產生被動、厭煩的情緒，學習效率非常低。通過與學生溝通交流后，采用互動啟發(fā)式教學模式，效果顯著。

以常用機構為例，這部分內容主要包括平面機構自由度分析、平面連桿機構、凸輪機構、輪系和間歇運動機構。課程中基礎知識點的引入十分重要，它決定了學生接受與其相關的其他知識點的難易程度。首先，教師通過圖片、動畫、視頻等教學手段列舉一些平常所常見的平面機構器械如健身器材、家用電器、鐘表、自行車等，引入平面機構的類型，與學生一起討論平面機構的組成部分、結構特點、運動特點，同時分析平面機構的自由度。

其次，引導學生思考，以小組形式討論他們對平面機構類型的判斷，形成師生之間的互動，產生共鳴。在此基礎上，發(fā)揮學生的想象力，對平面機構的結構進行演變、設計，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。對待創(chuàng)新能力有限的學生，可以通過講解為主，啟發(fā)為輔，使學生敢于肯定自己的想法，參與到討論中，提高分析問題和創(chuàng)新的能力。最后，在平面機構的知識框架上進行擴展，導入凸輪機構、輪系和間歇運動機構，同時分析比較各機構結構特點、運動特性，進行歸納總結。

與常用機構相比而言，課程后半部分的的通用零件是為后續(xù)課程提供必需機械零件的基本知識，內容更為零散。如何將螺栓等常用連接零件，齒輪、帶、鏈等傳動機械，軸、軸承、聯軸器等軸系零件這些內容連貫起來，是學好這部分內容的關鍵。學生往往對未知、新奇的事物比較感興趣，因此利用學生的好奇心，教師可以做一些視頻動畫，對大型機械設備內部進行分段、分層剖析，從而展示零件結構與運動特性，比如汽車中的齒輪變速箱，行李輸送機上的帶傳動，自行車上的鏈傳動等等。

在此基礎上，啟發(fā)引導學生探索機械零部件的作用與工作原理、失效形式，同時觀察學生的反應，并與學生互動，適當提出一些問題，擴展學生思維。其中，合理選擇并設計零件尺寸是課程教學內容的重點與難點之一。通過結合實際課題，采取小組共同分析，培養(yǎng)學生運用標準、手冊進行一般參數的通用零件和簡單機械裝置設計，提高學生的協(xié)作能力，激發(fā)成就感，加深對知識的掌握程度。

2 課程設計實踐

課程設計是加強實踐教學的重要途徑，可以鞏固加深對所學理論知識的理解，實現基礎理論與設計實踐的有機配合，在工科院校教學中占有十分重要的地位[4]。通過課程設計，使學生在掌握設計方法的基礎上，培養(yǎng)學生的繪圖能力與計算機輔助設計能力。由于接觸實際工程項目少，學生剛接觸到課程設計時往往會覺得困難。這需要通過選修課程輔助與外部教學實踐兩方面的配合來提高學生的學習效率。

機械專業(yè)的學生在大一和大二階段已經完成了輔助設計課程（機械制圖，工程制圖與CAD等）的學習，為機械設計基礎課程打下了一定的基礎。但是筆者在教學過程中發(fā)現，由于空間想象能力有限，一些學生掌握的并不好，因此在本課程的課程設計中，表現非常吃力。教師需要指導學生選修一些輔助設計的課程，如CAD程序設計，Pro/E等，幫助學生對先修課程進行必要的回顧和復習，在此基礎上，結合課程設計對象，鼓勵學生進行程序編寫，完成設計課題，提高學生機械設計創(chuàng)新能力。外部教學實踐是指通過積極組織和指導學生參加各種課外設計競賽活動，借助本課程的知識學習，進一步培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新意識。同時，對于有科研條件的教師，可以進一步結合教師自身的科研項目與課題實踐，比如利用仿真軟件對機械零件結構進行強度分析和優(yōu)化設計等，使教學內容緊跟學科前沿，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新科研能力。

3 實驗教學創(chuàng)新

機械設計基礎的實驗教學是必不可少的。在課堂中沒有完全吃透、完全想明白的知識點，通過學生親身動手實踐，能夠化虛為實，提高教學效率。然而，由于設備資源、實驗課時的限制，實驗項目的開展還停留在以教師講解為主，學生重復教師示范的形式上，無法完成實驗教學的預期效果[5]。

實際上，實驗教學如果能夠走出實驗室，教學效果事半功倍。我們通過與企業(yè)合作，一方面讓學生有機會參觀機械零件實際的加工過程，將所學的理論知識和生產實踐結合；另一方面讓學生實際了解到企業(yè)生產加工機械零件過程中遇到的技術難題、局限與實際需求，啟發(fā)學生運用所學知識，開動腦筋思考問題，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，分析問題，解決問題。同時，在與企業(yè)技術工人的交流中，能夠讓學生們開擴視野，觸摸世界的前沿工程技術，使我們培養(yǎng)的人才能夠跟上時代的腳步。在此基礎上，學生帶著問題和想法，走進實驗室進行實驗，很大程度上提高了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4 課程考核方式

課程考核檢驗學生對所學知識的掌握情況，也是教師對教學質量和教學效果的檢測。課程考核方式實行以學生的綜合素質為內在基礎的能力考核[6]，包括過程考核與期末考試。在教學過程中，筆者發(fā)現課后作業(yè)的完成情況非常糟糕，這與當今電子科技的飛速發(fā)展有關。由于互聯網題庫資源十分豐富，抄襲現象很嚴重。通過調整過程考核主次，以隨堂測驗為主，課后作業(yè)為輔，效果顯著。課程進行到某一階段，安排一堂課進行隨堂測驗，測驗的形式并不局限于理論，形式包括理論知識重點、難點回顧，零件設計，傳動方案設計等。在答疑環(huán)節(jié)，安排每周固定的時間段進行答疑，并且根據學生的隨堂測驗及作業(yè)情況，指定同學答疑，這樣可以更加準確地掌握學生的學習狀態(tài)，并根據答疑情況調整課程內容和課程進度。課后作業(yè)盡量以開放式的題目為主，結合現代工程技術，引導學生充分利用互聯網與圖書館資源，進行發(fā)散思維，化不利條件為有利條件，提高學生收集整理資料的能力，鼓勵個性發(fā)展。

5 結語

新時代的人才不僅需要掌握知識，更重要的是掌握學習知識的方法，分析問題的能力以及解決問題的思路。通過摸索，筆者在機械設計基礎的課程教學工作中總結出了較合理的教學模式，學生反應良好。隨著時代的發(fā)展，為了培養(yǎng)符合時代需求的人才，教學方法的改進和教學效果的提高仍然是無止境的，繼續(xù)探索與時俱進的教學模式任道重遠。

參考文獻

[1] 佟林杰，孟衛(wèi)東.我國高等教育內涵式發(fā)展“四維一體”模式構建[J].現代教育管理，2013（10）：44-47.

[2] 張利萍.高等職業(yè)教育《機械設計基礎》能力培養(yǎng)的教學方法[J].邢臺職業(yè)技術學院學報，2009，26（3）：16-17.

[3] 張鄂.應用型本科院校“機械設計基礎”課程的教學改革與探索[J].教育教學論壇，2015（13）：120-122.

[4] 張曉峰.機械設計基礎的教學研究與探索[J].科技教育創(chuàng)新，2010（11）：249-250.

[5] 周志剛，徐芳.機械設計基礎教學質量控制及創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].實驗室研究與探索，2013，32（10）：110-113.

[6] 閆玉蕾，孔凡坤，曹克剛.高職教育機械創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].高教論壇，2015（4）：26-2