基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的《機械原理》課程教學改革與實踐

王敏++羅小林

摘 要：《機械原理》作為機械類及近機械類專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課，在培養(yǎng)學生工程實踐及創(chuàng)新能力方面具有舉足輕重的地位。項目組以學院大學生科技創(chuàng)新中心及校外實踐教學基地為紐帶，通過重組課程教學內(nèi)容、優(yōu)化教學手段、構(gòu)建分段實踐教學、加強創(chuàng)新性師資建設(shè)等手段，旨在促進《機械原理》課程教學改革與實踐，培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新型人才 機械原理 教學改革

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（b）-0180-03

Reform and Practice of the Mechanical Principle Course Based on the Innovative Talent Training

Wang Min Luo Xiaolin

（College of Mechanical Engineering， Guangdong Polytechnic Normal University， Guangzhou Guangdong ， 510665， China）

Abstract： As a backbone professional basic course of machinery majors，the mechanical principle course has a pivotal position in training studentsengineering practice and innovation ability.With science innovation center and off-campus practice teaching base as linkages， the teaching reform and practice of the mechanical principle course were promoted and the students project practice ability and innovation ability were cultivated through restructuring the teaching content， optimizing the teaching means， constructing piecewise practice teaching and strengthening the construction of innovative teachers.

Key Words： Innovative talents； Mechanical principle； Educational reform

《機械原理》作為機械類及近機械類專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課，承擔著培養(yǎng)學生機械系統(tǒng)整體運動方案設(shè)計的重要任務，在培養(yǎng)大學生工程實踐及創(chuàng)新能力方面具有其他課程所無法比擬的優(yōu)勢。但該課程內(nèi)容缺乏關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性，學生無法從整體上順利完成系統(tǒng)的運動方案設(shè)計，也無法從機械產(chǎn)品綜合設(shè)計的角度理解該課程所述知識的真正用處。并且由于課時壓縮及學生整體素質(zhì)的下滑，使得學生普遍反映該課程內(nèi)容枯燥難懂，機構(gòu)運動費解難明，于是產(chǎn)生了嚴重的厭學、畏難情緒，期末考試不及格率大，學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力培養(yǎng)更無從談起。

多年來，研究人員結(jié)合機械原理課程理論教學和實踐教學兩大模塊，通過合理整合教學內(nèi)容，優(yōu)化理論教學；改進教學方式、方法；改進作業(yè)方式；構(gòu)建分段實踐教學模式；鼓勵、支持學生參加科研活動及各種科技競賽；強化創(chuàng)新型教師培養(yǎng)等方面的改革，以期激發(fā)學生學習興趣，提高學生自主學習能力。近年來初見成效，學生學習主動性提高，不及格率明顯降低，學生在各級各類有關(guān)機械創(chuàng)新的大賽中也獲得了較好成績。

1 重組教學內(nèi)容，優(yōu)化理論教學

為培養(yǎng)學生的分析能力、綜合能力及創(chuàng)新設(shè)計能力，研究人員將《機械原理》課程按照“機構(gòu)分析”“機構(gòu)設(shè)計”和“綜合設(shè)計”的模塊進行劃分，如圖1所示[1]。機構(gòu)分析模塊主要內(nèi)容包括：機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、平面機構(gòu)的運動分析、平面機構(gòu)的力分析、機械的效率與自鎖、機械的平衡、機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)等，通過該模塊的學習提高學生分析問題的能力。機構(gòu)設(shè)計模塊主要內(nèi)容包括：平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計、凸輪機構(gòu)及其設(shè)計、齒輪機構(gòu)及其設(shè)計、齒輪系及其設(shè)計、其他常用機構(gòu)、工業(yè)機器人機構(gòu)及其設(shè)計等。綜合設(shè)計模塊主要內(nèi)容為機械系統(tǒng)的方案設(shè)計[2]。學生通過對機構(gòu)設(shè)計及綜合設(shè)計模塊的學習，在結(jié)合自身實踐經(jīng)驗與理論知識的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)機械系統(tǒng)的設(shè)計，從而培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維及綜合設(shè)計能力。

2 改革教學方式、方法，優(yōu)化教學手段

近年來，由于專業(yè)基礎(chǔ)課學時受到不同程度的壓縮，所以在有限的課堂教學時間內(nèi)，教師基本需“滿堂灌”才能完成教學計劃，學生完全是被動地接受。這種單一的灌輸式填鴨式教學方式，嚴重束縛了學生的創(chuàng)新意識。為改進這種現(xiàn)狀，機械原理課堂教學過程中加強啟發(fā)式、討論式及案例式等先進教學方式的應用[3]，并借助現(xiàn)代信息技術(shù)，采用“多媒體課件+黑板+教具”三位一體的教學手段，強化大學生進行自主學習和自我教育的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。

課堂講授過程中，采用“多媒體課件+教具+黑板”三位一體的教學手段，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，提高教學質(zhì)量。首先，采用多媒體教學不僅能節(jié)省板書時間，而且可根據(jù)教材內(nèi)容，將文字、圖片、聲音、動畫等結(jié)合起來，使教學更形象、生動，激活課堂氣氛，提高學習效果。特別是機構(gòu)的運動等一些難以用語言來描述的教學內(nèi)容，采用多媒體教學具有突出的優(yōu)勢。其次，將一些機構(gòu)的實物模型和教學用具帶入課程輔助教學，使原本枯燥、抽象的教學難點變得形象生動。比如在講授齒輪時，將齒輪模型帶入課堂，針對實物進行講解，學生更容易接受[4]。最后，教學過程中，授課教師也要注意板書教學的合理運用。講解課程習題的具體運算過程時，使用板書教學效果更好。比如用矢量方程圖解法求解機構(gòu)的速度和加速度時，采用板書教學，雖然耗時，但教學效果好。

3 構(gòu)建分段實踐教學模式

構(gòu)建以培養(yǎng)學生的工程實踐和創(chuàng)新能力為目標的分段實踐教學體系[5]，主要包括實驗教學、課程設(shè)計和科技創(chuàng)新三部分[6]，如圖2所示。實驗教學除包括“機構(gòu)運動簡圖測繪”“齒輪參數(shù)測定”等一些驗證性實驗外，增設(shè)開放性實驗室，學生可利用課余時間在實驗室進行機械創(chuàng)新設(shè)計；課程設(shè)計中鼓勵學生采用計算機進行輔助設(shè)計及三維建模、分析、優(yōu)化，并動手制作實物樣機模型，以提高他們的綜合分析能力及實踐能力；以機械創(chuàng)新大賽和工程訓練綜合能力競賽為契機，積極鼓勵學生參加各級各類競賽，激發(fā)他們的學習積極性、主動性和創(chuàng)造性。

（1）增設(shè)開放式實驗，構(gòu)筑學生創(chuàng)新實踐平臺。

把示范性、驗證性的實驗，變?yōu)樵O(shè)計型、綜合型的實驗，并實行開放式教學，為學生進行科技制作提供必要的工作條件[7]。在學院現(xiàn)有大學生科創(chuàng)中心的示范作用下，爭取創(chuàng)建機械創(chuàng)新設(shè)計實驗室，組建機械創(chuàng)新小組、機械設(shè)計小組等。

（2）改革課程設(shè)計，鼓勵學生創(chuàng)新。

對“機械原理”課程設(shè)計的題目、內(nèi)容及考核方法進行改革，探索基于項目形式的課程設(shè)計教學模式[8]。課程設(shè)計過程中，以學生為主，教師只做適當?shù)囊龑В徽n程設(shè)計成果也不再局限于設(shè)計說明書和圖紙，鼓勵學生采用計算機軟件（比如Pro/E、3Dmax、UG等三維設(shè)計軟件）設(shè)計自己所提出的方案，繪制虛擬的三維造型，并通過軟件對方案進行模擬仿真。

（3）以機械創(chuàng)新大賽為契機，強化學生創(chuàng)新能力。

積極鼓勵并組織學生參與各種機械創(chuàng)新大賽，如國家機械創(chuàng)新大賽、省機械創(chuàng)新大賽、校機械創(chuàng)新大賽，使學生在競賽中鍛煉交流，有意識地更新和夯實基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學生的自主意識和創(chuàng)新能力。同時，學院也制定了相關(guān)政策，鼓勵學生參與到教師的科研項目中，學習教師在科學研究過程中的經(jīng)驗與成果，以強化學生的工程意識和工程素質(zhì)，并通過幫助教師解決實際問題，鍛煉學生的工程能力和創(chuàng)新能力。實踐證明，讓學生參與各項科技創(chuàng)新競賽是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的最有效途徑。機電學院的學生在近幾年的國家級、省級機械創(chuàng)新設(shè)計大賽中均獲得較好的成績：第四屆“機械創(chuàng)新”比賽全國總決賽二等獎；第五屆“機械創(chuàng)新”比賽廣東省賽二等獎3項；第六屆“機械創(chuàng)新”比賽廣東省賽二等獎3項。

4 加強基礎(chǔ)作業(yè)，增加課程小論文

機械原理教學過程中除完成常規(guī)習題作業(yè)外，適當布置幾篇小論文。例如：在講授機械原理緒論部分涉及到機械發(fā)展的歷史，雖然這不是機械原理課程的核心內(nèi)容，但了解機械發(fā)展的歷史對學生進一步學習相關(guān)課程是有幫助的，故該部分內(nèi)容可布置相應的課程論文。讓學生完成課程小論文，一方面可培養(yǎng)學生撰寫科技論文的能力，另一方面又能夠使學生從被動學習轉(zhuǎn)化為主動學習，學生在進行相關(guān)資料檢索、整理、分析的過程中，既加深了對機械原理課程的了解，又能從中體會到機械原理課程的奧妙與樂趣，從而激發(fā)學生學習的興趣。

5 加強創(chuàng)新型師資建設(shè)，促進創(chuàng)新型人才培養(yǎng)

俗話說“嚴師出高徒”，所以，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)關(guān)鍵在教師，只有建立一支創(chuàng)新型指導教師隊伍，才能培養(yǎng)出合格的創(chuàng)新人才。本著“請進來，走出去”的原則，建立專任教師和兼職教師相結(jié)合的高水平師資隊伍。一方面聘請企事業(yè)單位具有豐富經(jīng)驗的工程技術(shù)人員出任兼職教師，開設(shè)專題講座，講授專業(yè)概論、學科前沿，指導學生實踐實習、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等教學環(huán)節(jié)。另一方面，更為重要的是制定相關(guān)激勵政策，鼓勵教師主持參與教研和科學項目研究，組織教師到企事業(yè)單位或科研院所學習、培訓、工程現(xiàn)場實踐等，以提高教師自身的工程實踐能力和創(chuàng)新思維能力。教師在教科研中形成的新思想、新方法，及創(chuàng)造的新成果會潛移默化地滲透給學生，進而激發(fā)起學生們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新欲望。只有教師的教學能力和創(chuàng)造性思維能力活躍起來，才能保證創(chuàng)新教育的順利開展，促進創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

6 結(jié)語

《機械原理》課程在培養(yǎng)學生機械綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新能力和解決實際問題的動手能力中占有十分重要的地位。采用“多媒體課件+教具+黑板”三位一體的教學手段，保證教學效果。以機電學院大學生科技創(chuàng)新中心為紐帶，鼓勵學生參加各級各類大學生科技創(chuàng)新競賽；鼓勵學生參與教師的教學和科研項目，以多元化的實踐模式促進學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。以校外大學生實踐教學基地為依托，加強創(chuàng)新型師資建設(shè)，開展創(chuàng)新性教育，提高學生運用現(xiàn)代科學技術(shù)解決工程實際問題的能力和實踐動手能力，促進創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。

參考文獻

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