機械創(chuàng)新設計中的案例教學研究

周啟興++++陳濤

摘 要： 機械創(chuàng)新設計是一門實踐性很強的課程，本文討論了在機械創(chuàng)新設計課程中實施案例教學的必要性和主要方法，提出了通過多種方式引入案例，可有效培養(yǎng)學生對機械創(chuàng)新設計課程的興趣、創(chuàng)新思維和能力，同時結合教學中的兩個案例對機械創(chuàng)新案例教學進行探討，為機械創(chuàng)新設計課程的教學提供參考。

關鍵詞： 機械 創(chuàng)新設計 案例教學

1.案例教學在機械創(chuàng)新設計中的必要性

1.1案例教學法的含義

案例教學法是一種新型教學方法，起源于上個世紀20年代的美國哈佛大學商學院，后來逐步推廣到其余課程中。案例教學是以案例為基礎的一種啟發(fā)式教學方法，它是在教師的精心準備和指導下，運用典型案例，調動學生積極參與課堂討論的一種互動教學，可以有效地將理論與實踐聯系在一起[1]。

1.2案例教學法可有效提高學生的機械創(chuàng)新設計能力

隨著科技的不斷進步，人才的需求出現多元化特征，應用型本科人才培養(yǎng)也由此應運而生，應用型本科以培養(yǎng)應用型人才為目標[2]。我國是一個機械制造大國，要想實現從機械大國到機械強國的轉變，就需要培養(yǎng)具有機械創(chuàng)新能力的應用型人才，應用型人才的培養(yǎng)關鍵是要培養(yǎng)學生的實踐能力。機械創(chuàng)新設計是一門實踐性很強的工科課程，它是建立在機械原理、機械設計等專業(yè)基礎課程之上的一門課程，主要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新設計能力。目前，國內外學者對案例教學的研究很多，但在機械創(chuàng)新設計方面的研究文章較少。當前，用于培養(yǎng)大學生創(chuàng)新實踐能力的機械創(chuàng)新活動很多，比如機械創(chuàng)新設計大賽、全國“挑戰(zhàn)杯”大學生課外科技作品競賽等，通過這些比賽活動，培養(yǎng)了一批批優(yōu)秀人才。為更好地提高廣大大學生的機械創(chuàng)新能力，可以將優(yōu)秀的機械創(chuàng)新案例帶入課堂教學，機械創(chuàng)新設計案例教學法是對一個或若干個具體的機械創(chuàng)新案例的描述[3]，研究表明，這些案例描述可有效改革傳統(tǒng)機械創(chuàng)新設計通識課程空洞的教學內容，激發(fā)更多學生參與創(chuàng)新實踐，培養(yǎng)出更多機械創(chuàng)新型人才。

2.在機械創(chuàng)新設計課程中如何更好地實施案例教學

2.1案例教學的特點

案例教學的一般過程包括課前準備、課堂討論、點評、總結等。國外一般將案例分成三種類型，第一種為問題評審型，這種案例有問題及其解決方案；第二種為分策型，不提供答案，通過學生討論得到；第三種為發(fā)展理論型，這種案例旨在提高學生的理論水平。案例的形式又分為多種，有純文字型的，有圖片型的，有視頻動畫型的，還有的是文字、圖片、視頻相結合的案例。

2.2案例教學中常見的問題和案例設計新思路

在眾多的課程案例教學研究過程當中，更多的是文字描述性案例，老師給出問題，學生分好組后參與討論，這種討論更適合于法學、醫(yī)學類課程。文字案例有時比較抽象，難以長時間吸引機械學科學生的注意力，有時要引入一些既生動又具有挖掘潛力的案例，這樣才可以不斷強化教學效果。研究表明，案例教學中采用多種形式的案例展現，可以使學生保留新鮮感，激發(fā)其興趣，如豐富的圖片案例可有效觸動學生的大腦，使學生為課堂教學內容服務[4]。人的知識85%來源于視覺，10%來源于聽覺，5%來源于其他，故視覺事物對于人的學習至關重要[5]，為此有必要在課堂上引入圖片、視頻案例。機械創(chuàng)新設計課程文本案例基礎之上引入圖片、視頻案例并不困難，當今互聯網發(fā)達，資源比較豐富，可以找到合適的機械創(chuàng)新圖片或視頻短片案例，也可以收集機械創(chuàng)新設計比賽獲獎作品視頻作為教學案例內容，當然，案例比較復雜的需要有問題引入，讓學生帶著問題思考，還需要進行小組討論、組長匯報、教師點評，點評針對的是討論過程的內容及其結果，只有經歷這樣一個過程才能達到啟發(fā)思維的目的，同時可充分激發(fā)學生的興趣，使學生成為教學主體。

3.機械創(chuàng)新設計案例教學實例

我校為江西省應用型本科試點高校之一，為適應轉型發(fā)展，全校不斷深化課程改革，倡導案例教學。傳統(tǒng)的機械創(chuàng)新設計教學過程中，在依次講完創(chuàng)新設計理論、創(chuàng)新設計方法之后進行實例分析，在這種方法指導下，學生創(chuàng)新興趣低下。為此，筆者在講授機械創(chuàng)新設計理論時采用“案例驅動”方式。在機械創(chuàng)新設計課程教學當中，收集并精選了近200個貼近于生活的機械創(chuàng)新文本、圖片和視頻案例，建立了案例庫，取得了較好的教學效果。下面列舉筆者在教學中的兩個機械創(chuàng)新設計案例：

案例一：在講述機械創(chuàng)新設計中“創(chuàng)新思維”章節(jié)的內容時，傳統(tǒng)的教學方法是講述書本的概念“想到別人沒有想到的觀念”，筆者根據教學目標的要求，首先引入有趣的簡單的實用型生活案例：“生活中的紅黃綠燈外殼都是圓形的，但是對于色盲的人，就分不清哪種顏色的燈亮，不便于通過十字路口。”同時展示交通燈的圖片，圖片里除了紅黃綠燈外，還有眾多行駛車輛，這樣就把學生帶入現實生活情境——“假設自己色盲，應怎樣識別交通信號通過馬路”。筆者為了激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，首先讓學生討論發(fā)言“如何設計一種新的紅黃綠燈外殼，使色盲的人也能辨別清楚”，以此作為教學切入點，讓學生分組討論，這時課堂氣氛活躍，討論后，得到幾種不同解決方案。一位學生說“色盲的人不能辨別顏色，但可分辨形狀，可從外殼的形狀角度出發(fā)，把有黃燈的地方做成三角形外殼、紅燈的地方做成圓形、綠燈的地方做成方形”，這位學生話語剛落，就有學生提出“可以讓紅黃綠的燈的大小區(qū)別，比如紅燈最大，綠燈中間，黃燈最小”，還有學生提出“從左到右按紅黃綠順序排列”，筆者對各組討論意見進行了點評“這些方法都可以，其實答案不止一種，只要大家認真思考，就會有不同的結果，大家能夠想到這些方法，說明大家有一種創(chuàng)新思維能力”，這樣學生就在思考中理解并運用了自己的“創(chuàng)新思維”。案例教學不在于答案，而在于過程，關鍵是通過這樣一種討論、分析的過程，讓學生在思考中理解“創(chuàng)新思維”的概念，同時鍛煉學生的觀察、分析和表達能力。

案例二：在講述機械創(chuàng)新設計中“組合創(chuàng)新”章節(jié)時，筆者引入了生活中的自行車案例，首先提出問題：“目前自行車形式多樣，大家能否將自行車改成更好的健身娛樂型的自行車？”然后分組討論，討論結果是，大部分學生想到了跑步機自行車，當然還有一種是沒有鏈條的改裝腳蹬自行車，從字面上分析，提到“健身娛樂”，大部分學生想到了健身房中的健身器材，這時將學生帶入健身房運動的情境“健身房可看見啞鈴、彈簧拉力器、握力器、跑步機等”，由于自行車在學生的腦海里是用腳驅動的，因此大部分學生想到的是跑步機，然后筆者因勢誘導地提出問題：“跑步機又怎樣和自行車結合在一起？”學生有了好奇心，想到了但又因為沒見過而產生質疑，這時筆者導入網上已有的健身自行車圖片，讓學生看后，很多學生有一種想法得到認可的成就感，發(fā)現創(chuàng)新并不難，就積極參與思考。圖中跑步機自行車形象直觀，然而，圖片不能體現這種健身自行車能否動起來，還有其內部傳動系統(tǒng)的結構不清楚。為了讓學生感受其真實性，在授課過程中筆者又展示這種健身自行車真實作品的視頻，筆者收集了第五屆機械創(chuàng)新設計大賽作品視頻，里面有這一種自行車的視頻。通過播放這種跑步自行車的視頻，學生學習熱情高漲，感覺到了機械創(chuàng)新設計的新鮮感，所以教學中筆者引導學生進入另外一個思考的問題“跑步輸送帶如何與自行車連接在一起，運動是怎么傳遞的？”，這時讓學生回憶學過的傳動系統(tǒng)知識，在課堂后面讓學生分組討論如何利用自身學過的機械原理知識畫出這種跑步機自行車的結構簡圖時，學生都積極參與，畫出由帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動兩兩組合以實現跑步裝置與自行車后輪連接的幾種方案，最后筆者在課堂上做了總結分析“各種方案各有優(yōu)缺點，有的簡單但經濟，有的復雜但合理”。通過這一生活中機械案例的討論與分析的過程，既讓學生懂得什么叫“組合創(chuàng)新”，又讓學生用所學的知識得到運用，增強學生的創(chuàng)新能力。

用傳統(tǒng)的理論教學方法，概念和理論內容使很多學生低頭上課，自機械創(chuàng)新設計課程改革采用多種案例形式的案例教學法后，通過精心挑選案例、組織討論案例、總結分析案例這一過程，提高學生的興趣，上課氣氛開始濃厚起來，同時學生在課外積極參與創(chuàng)新實踐，近年來，學生機械創(chuàng)新作品在華東交通大學機械創(chuàng)新設計比賽中獲得十幾項獎項，其中“多功能教學裝置”參加第六屆全國機械創(chuàng)新設計大賽并在江西賽區(qū)獲得二等獎，還獲得國家實用新型專利。

4.結語

機械創(chuàng)新設計對提高學生的實踐能力起著重要的作用，其案例教學形式很多，筆者結合自己學校的案例教學實例，提出在課堂上引入不同形式的機械創(chuàng)新設計案例的舉措，有效地實施以學生為主體，以已教師為主導的案例教學，可以激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新思維，改變傳統(tǒng)的單一課本內容教學模式，可有效地提高學生的機械創(chuàng)新設計能力，供同行借鑒參考。

參考文獻：

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[3]周林玉，謝暉.機械創(chuàng)新設計的案例教學方法探究[J].科技信息，2008（34）：208.

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[5]戴文霞.圖片—視頻—案例一體化課堂教學法淺析[J].文學教育，2015（10）：146-147.