基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的《機械原理》課程教學(xué)探討

王彩紅 范國敏 蔣蓉

摘要：文章針對《機械原理》課程教學(xué)中存在的問題，從完善教學(xué)體系、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力方面進行了探討。討論了在《機械原理》課程學(xué)習(xí)全過程中如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如何引導(dǎo)學(xué)習(xí)過程，以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的機械設(shè)計復(fù)合型人才奠定堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：機械原理;創(chuàng)新;專業(yè)課程教學(xué)

中圖分類號：G642.41? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）40-0205-02

應(yīng)用型本科類學(xué)校的教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握從事機械類相關(guān)技術(shù)工作所需的基本理論，因此，在教學(xué)過程中應(yīng)該以實用為原則，以知識的應(yīng)用為教學(xué)重點。隨著科技的進步和我國制造產(chǎn)業(yè)向智能化的邁進，知識的運用不再是簡單地重復(fù)，而是知識的綜合運用和創(chuàng)新。為順應(yīng)社會的發(fā)展，我們培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)該是具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

一、當前《機械原理》課程教學(xué)中存在的問題

《機械原理》課程的主要內(nèi)容是介紹各機構(gòu)的工作原理，運用圖解法和解析法熟悉一般機構(gòu)的設(shè)計過程。雖然每種機構(gòu)在課堂教學(xué)中都做了詳細講解，但是同學(xué)們在實物設(shè)計中不能很好地應(yīng)用所學(xué)的知識。原因在于講授類的內(nèi)容較多，實踐類的環(huán)節(jié)較少[1，2]，尤其是隨著課程教學(xué)改革，專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)時在逐步減少，但是課程的內(nèi)容不僅沒有減少，反而對學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力提出了更高的要求[3-5]。當前在《機械原理》課程教學(xué)中存在的主要問題如下：（1）課程講授內(nèi)容局限于教材范圍，未能和機械零部件的現(xiàn)代設(shè)計方法相結(jié)合，課程內(nèi)容落后于機械工業(yè)的發(fā)展水平。（2）學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的主動性較差，不能很好地理解《機械原理》課程的重要性，未能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。（3）課后作業(yè)主要是鞏固課堂和書本知識，學(xué)生間互相抄襲作業(yè)的現(xiàn)象屢禁不止。（4）實踐類教學(xué)內(nèi)容單一，不能和現(xiàn)代設(shè)計方法進行有效結(jié)合。在《機械原理》課程的教學(xué)過程中，更應(yīng)注重課程內(nèi)容的實用性特點，培養(yǎng)和提高學(xué)生的機械創(chuàng)新設(shè)計能力。

二、完善教學(xué)體系，激發(fā)創(chuàng)新能力

當前我們需要開闊思路，運用新的教學(xué)理念，使教學(xué)更適應(yīng)新形勢的發(fā)展。在知識綜合運用的過程中，如何提高學(xué)生的機械設(shè)計創(chuàng)新能力？需要對課程的理論教學(xué)和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進行合理的規(guī)劃。

（一）合理安排授課學(xué)期，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

《機械原理》課程是機械專業(yè)基礎(chǔ)類課程中的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，應(yīng)該初步培養(yǎng)學(xué)生具有機械設(shè)計的綜合素質(zhì)、專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)、實踐能力以及創(chuàng)新意識與能力。要求根據(jù)課程之間的銜接關(guān)系，合理安排各門課程的授課學(xué)期。

之前的教學(xué)計劃在大三第一學(xué)期開始學(xué)習(xí)《機械原理》，然而大三第二學(xué)期開始有近半數(shù)的同學(xué)為考研做準備，他們完全沒有時間把自己所學(xué)的知識應(yīng)用于實踐。在大二時僅開設(shè)了四門專業(yè)課，但從大二開始做創(chuàng)新設(shè)計的同學(xué)還沒有學(xué)過相關(guān)機械設(shè)計的專業(yè)知識，所有的設(shè)計沒有任何理論依據(jù)。如果把《機械原理》安排在第四學(xué)期，從第五學(xué)期開始學(xué)習(xí)機械設(shè)計，不僅考慮了知識的銜接，而且能充分調(diào)動同學(xué)們參與創(chuàng)新設(shè)計的積極性。隨著機械設(shè)計課程的學(xué)習(xí)，大部分同學(xué)都有時間參與到各類大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計中，通過參與各種實物模型的創(chuàng)新設(shè)計，使同學(xué)們盡早熟悉設(shè)計中可能遇到的實際問題。通過參與各類實際項目，豐富同學(xué)們的設(shè)計經(jīng)驗。興趣是最好的老師。參加創(chuàng)新設(shè)計的過程可以增強同學(xué)們提出問題、解決問題的能力，養(yǎng)成問題意識，提升對專業(yè)課的學(xué)習(xí)興趣，提高課程的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

（二）改革實踐教學(xué)體系，提升創(chuàng)新設(shè)計能力

理論和實踐并重，以實踐推動理論教學(xué)。在新的課程體系下，機械類課程在不增加課內(nèi)學(xué)時的前提下，應(yīng)加大實驗和課程設(shè)計等實踐類教學(xué)的學(xué)時。根據(jù)課程講授的內(nèi)容，可以在學(xué)期初布置本學(xué)期的機械設(shè)計大作業(yè)（一個完整的機械系統(tǒng)設(shè)計實例），也可以由同學(xué)們提出設(shè)計題目，教師進行審核、修改后下發(fā)給學(xué)生。然而在以往的教學(xué)中，我們更注重的是同學(xué)們對所學(xué)機構(gòu)知識的復(fù)現(xiàn)，設(shè)計題目不能激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，更談不上提出一些創(chuàng)新性的設(shè)計。新的教學(xué)方案在設(shè)計內(nèi)容方面應(yīng)該增加生產(chǎn)和科研中具有先進性的、符合當前社會發(fā)展趨勢的設(shè)計題目，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強工程意識，增加與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系，以提高學(xué)生的應(yīng)用能力。例如，機器人（智能步行機器人、攀爬機器人、掃地機器人）、智能輪椅、機械式立體停車系統(tǒng)、四旋翼飛行器等。在設(shè)計的過程中，每周安排一次面對面的集中輔導(dǎo)，平時可隨時在線聯(lián)系老師。讓同學(xué)們帶著問題來聽課，使學(xué)生在學(xué)習(xí)每一部分內(nèi)容時都有一個整體的概念，了解該內(nèi)容在機械設(shè)計總目標中的作用，增強學(xué)習(xí)的目的性。

在理論教學(xué)的同時增加課外自主實驗、機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計，加強認識實習(xí)和金工實習(xí)環(huán)節(jié)與《機械原理》課程的聯(lián)系，積極鼓勵同學(xué)們組成設(shè)計小組參加各類“挑戰(zhàn)杯”、創(chuàng)新大賽等。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)結(jié)合理論與工程實踐，以實際設(shè)計目標為主導(dǎo)帶動理論學(xué)習(xí)，通過理論學(xué)習(xí)強化設(shè)計能力。

（三）充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法，做好學(xué)習(xí)過程引導(dǎo)

充分利用手機軟件中的現(xiàn)代化教學(xué)環(huán)境（例如網(wǎng)絡(luò)課堂、“雨課堂”等）。教師在課程建立完成后，每次課前可將下節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)提前下發(fā)給學(xué)生，指定需要提前預(yù)習(xí)的內(nèi)容。上課的過程中，可以根據(jù)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容隨堂設(shè)置一些單選、多選、填空題、問答題，讓學(xué)生在限定時間（0.5—2分鐘）內(nèi)做出解答。學(xué)生若沒有集中注意力聽講，那么他們在規(guī)定時間內(nèi)很難完成測試。另外，這些隨堂測試的成績需要記入平時成績。課后也可以設(shè)置對應(yīng)的練習(xí)題、開放的結(jié)構(gòu)設(shè)計討論題等，學(xué)生們完成作業(yè)后上傳，教師可以及時進行批改。每次課的講授內(nèi)容上傳到網(wǎng)絡(luò)后，同學(xué)們可以利用手機隨時隨地進行復(fù)習(xí)。教師在課前可以通過客戶端了解哪些同學(xué)預(yù)習(xí)了、哪些同學(xué)還沒有預(yù)習(xí)，通過課堂和課下的作業(yè)情況掌握同學(xué)們對知識的掌握程度，并及時對下節(jié)課的教學(xué)計劃做出適當?shù)奈⒄{(diào)，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)教師對該門課程整個學(xué)習(xí)過程（課前、課中、課后）的全程引導(dǎo)。

（四）鼓勵創(chuàng)新設(shè)計，課程考核靈活多樣

強調(diào)學(xué)習(xí)過程的考核，著重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，增加平時成績的比重。理論教學(xué)內(nèi)容采取講授、討論、自學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法。對于重點章節(jié)的內(nèi)容，要求進行深入細致的講解和較高強度的課堂練習(xí)，使學(xué)生真正掌握那些必須掌握的內(nèi)容。對于需要討論部分的內(nèi)容，制定明確的討論題目，并通過網(wǎng)絡(luò)客戶端分發(fā)給學(xué)生，同學(xué)們可以自由組隊進行討論，每組提交討論報告。對于非重點章節(jié)的內(nèi)容，教師提出學(xué)習(xí)要求后安排自學(xué)，上交自學(xué)報告，再加上每組機械系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計的設(shè)計成果，這些部分組成平時成績。也就是《機械原理》課程可以采取多項成績累加的成績評定方法。具體做法：平時成績占50%（機械系統(tǒng)設(shè)計大作業(yè)部分占25%、課堂作業(yè)和討論部分占10%、課后作業(yè)5%、實驗課占5%、自學(xué)報告占5%），期末閉卷測驗占50%。采用多項成績累加的方法，可以避免學(xué)生平時不學(xué)習(xí)、考試前臨陣磨槍的現(xiàn)象發(fā)生。課程中機械設(shè)計實物模型的搭建，有助于學(xué)生真正掌握和靈活運用所學(xué)知識。

通過課前預(yù)習(xí)、課中效果檢測、課后的練習(xí)跟進、課下的自學(xué)以及學(xué)生的分組討論，能夠保證《機械原理》理論部分的教學(xué)質(zhì)量，為創(chuàng)新設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)，為后續(xù)的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。通過驗證性實驗、綜合實驗、機械系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計、課程設(shè)計、計算機輔助設(shè)計，可以培養(yǎng)同學(xué)們的實踐動手操作能力，以初步實現(xiàn)機械設(shè)計的創(chuàng)新。通過參加各類科技競賽、教師的科研項目以及自主創(chuàng)業(yè)，可以為培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)，以提升學(xué)生們的創(chuàng)新能力。

三、總結(jié)

通過上述改革與探索，極大地提升了同學(xué)們的實踐能力，使他們在上課的過程中提出了很多具有創(chuàng)新性的設(shè)計，使得進一步完善后制作的實物模型在河北省和國家的大學(xué)生創(chuàng)新活動中多次獲得獎項。根據(jù)《機械原理》課程的教學(xué)目標，要求進一步完善《機械原理》課程教學(xué)體系，為社會培養(yǎng)具有本校特色、適應(yīng)社會發(fā)展且具有創(chuàng)新能力的復(fù)合型機械設(shè)計人才。

參考文獻：

[1]王棟，李慧琴，趙漢雨.深化機械原理教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].河南農(nóng)業(yè)，2011，（5）：21-22.

[2]柳麗.機械專業(yè)本科生技術(shù)應(yīng)用能力與綜合素質(zhì)培養(yǎng)[J].寧波大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版），2009，（5）：102-104.

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

[4]陳裕先.德國應(yīng)用科技大學(xué)實踐教學(xué)模式及其對我國應(yīng)用型本科教育的啟示[J].國家教育行政學(xué)院學(xué)報，2015，（5）：84-89.

[5]李永梅，等.“中國制造2025”下機械專業(yè)本科人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法與探索[J].高教學(xué)刊，2017，（11）：152-155.