以學生為主體促進工程創新能力的培養

陳 紅 翟 紅 張國忠

（華中農業大學工學院 湖北·武漢 430070）

第四次工業革命給制造方式帶來了深刻的變革，產業的轉型升級與新業態的產生，對高等教育提出了新的挑戰，對人才的知識結構和能力提出了更高的要求。本文針對我校機械類專業在工程創新設計能力培養中存在的問題，從建立良好的師生關系、引導學生主動學習、樹立工程實踐思想、在課程教學中開展實訓環節等方面闡述了開展工程創新能力培養的途徑與方法。

1 傳統培養模式存在的不足

機械類專業是工程性、實踐性、創新性極強的工科專業，傳統教學方法在工程創新設計能力培養中存在諸多不足。主要體現在：

（1）教學過程單調，教學方法單一，以教師為中心，灌輸式授課為主，難以實現互動的課堂，學生厭學，上課注意力渙散，玩手機現象屢禁不止；重課內、輕課外，重理論、輕實踐，學生缺乏主動思辨和創新機會，缺乏技術原理的實際應用和體驗。

（2）從一年級的制圖、物理、高等數學等基礎課到二、三年級的力學類、機械設計類、機械制造類、機電類等專業基礎課，再到數控技術等專業課，各課程各自為政，彼此之間缺乏銜接，學生不知道為什么要學習該課程以及各課程之間存在什么樣的聯系，無法形成系統、完整的大工程觀。

（3）知識體系過于專門化，所學知識基本限于傳統機械學科領域，未能根據市場需求跨學科，知識結構與市場需求不匹配；企業新技術、新工藝較少出現在課程教學中，教材陳舊，部分專業知識體系的發展甚至滯后于產業技術的發展。

（4）評價手段單一，重應試、輕實踐和創新，缺少真正的過程評價。學生或高分低能，知道是什么，不知道怎么做；或對所學課程不感興趣，掛科率高；或死記硬背、考完便忘。

培養的學生在綜合素質、知識結構、工程創新設計能力與實踐應用能力等諸多方面與用人單位預期存在較大差距。因此，必須讓學生有的放矢、主動地進行相關知識的學習，實現以教為主（老師滿堂灌）向以學為主轉變；以課堂為主（過分重課堂）向課內外結合轉變；以結果評價為主（過分重分數）向結果、過程結合轉變。全面激發學生的學習興趣，提高學生的主動學習意識和自主學習能力，綜合訓練和培養學生實踐創新能力，提高學生全面運用理論知識解決實際問題的能力。[1]

2 建立良好的師生關系

良好的師生關系是教學活動正常進行，教學目標圓滿實現的保證。通過師生雙方情感上的愉悅，目標上的認同，營造出一種心情舒暢、氣氛融洽的環境。這樣的環境有利于學生以良好的情緒積極主動的配合教學需要，協同教學活動。

2.1 將愛貫穿在整個教學中

教育是心靈的溝通，是情感交流的過程。陶行知曾說過，教育是愛的事業，是一種愛的感動，也是一種愛的傳遞。當教師抱著以學生為中心的觀念，全身心地關愛、幫助學生，讓學生感覺到溫暖、理解和包容時，教師才能贏得學生的信賴，學生才樂于接受教師傳遞的思想教育信息。這時，師愛就成了一種巨大的力量，引發學生的心靈共鳴和情感接納。有的學生說，我很喜歡這門課程，不是因為內容，是因為老師。

2.2 學會和學生相處

二十來歲的大學生正值青春期，血氣方剛，具有強烈的獨立的思想意識，他們不喜歡教條式的灌輸和死板的教學模式，喜歡自主展示思想，因此，要建立和諧的師生關系，教師首先要理解學生的喜怒哀樂，理解學生人格尊嚴的需要；其次要相信學生，相信每個學生都能成才。教師不宜象對待中小學生那樣管理課堂，也不能一味地講大道理。而是應該建立起相互信任的師生關系，和顏悅色、春風化雨般地滋潤學生的心田，讓學生感受到舒適、平等和尊重。如果教師抱著一種居高臨下的姿態，勢必引起學生的反感或距離感。此外，通過建立QQ群，加強課外的溝通和交流，有利于縮短師生距離并從各位方面引導學生。

教師的言行舉止會自覺或不自覺地影響學生，最容易成為學生效法的典范。因此，教師要以身作則，身正為范，用豐富的知識、高遠的理想、認真的敬業態度為學生樹立榜樣，始終以積極的心態傳播正能量，以自己的熱情感染學生，以自己的人格魅力贏得學生的尊重，進而潛移默化地影響學生。

3 引導學生主動學習

教學是一個教與學的雙邊活動，需要師生的共同參與和實踐。因此要轉變教學觀念，牢固樹立以學生為中心的思想，充分調動學生的學習主動性和積極性，實施啟發式、討論式、研究式的教學，達到師生互動，改變被動的“要我學”為學生積極主動參與式的“我要學”。將傳統“注入式”傳授變為生動有趣“自主探究式”教學，這種“合作學習、自主探究”的教學方式注重體現對學生的素質教育，引導學生自主質疑、自主反思，自主學習，逐步樹立合作探究意識，激發學生對學習的內在興趣，使學習在學生心目中成為一件快樂的事情，極大提高學生素質和課堂效率。[2]在課堂教學中，怎樣實實在在地引導學生進行探究式學習呢？

3.1 巧妙設問，適當引導

大學生是學習的主體，如果忽視學生的感受，只顧自己埋頭講授，那么再好的教學內容都是對牛彈琴。老師作為課堂的“主導”必須始終關注學生的反應和感受，不斷嘗試調動學生的積極性和主動性，使師生之間達到真正的互動，在師生共同參與中完成教學任務。[3]

學生的探究來自問題，進行深入探究的動力也來自對問題的興趣，因此，教學中，經常采用設問的方式，注重在一個個知識點設問，盡可能將理論知識和實際應用聯系起來，比如，“縫紉機為何有時會踩不動了？”“當踩不動的時候，怎么辦？”引導學生積極思考，讓學生活躍的思維指向探究的問題，鼓勵學生通過爭論、辯論展示自己的思維過程，發表自己的見解，引導學生思考出現差異的原因，這種探究式學習方式激發了學生參與教學活動的熱情，培養了他們從“實事”中求“是”的能力和科學態度，達到了理解、掌握所學知識的目的。

3.2 培養學生的參與、合作意識

合作學習活動要得以順利的持續下去，需要學生之間相互的配合支持。針對目前在校學生普遍不愿意參與教學活動中的現狀采用口頭表揚及獎勵的方式，鼓勵乃至鼓動學生勇敢站起來發表自己的意見、大膽表達。當有同學積極回答問題時，給予平時加分或小禮物等獎勵，這時候其他的同學都會投來羨慕的眼神，整個課堂氣氛就調動起來了。

這種活動注重的是學生自我表達能力和心理素質的提高，讓他們敢于在公共場合表現自我。同時向學生傳輸積極配合別人也是一種善舉的理念，鼓勵學生發表不同的觀點。在活動中給學生更多的機會，使學生更合理地表現，就會喚醒那些無動于衷、態度冷漠的學生。教師要善于發現深藏在每一個學生身上的寶貴財富，幫助學生克服畏難、羞澀情緒，使之不斷獲得提升與自信，不斷進步，超越自我。

4 注重樹立工程實踐思想

機械類課程的綜合性和實踐性都很強，它要求學生不僅要掌握扎實的基礎理論知識，更重要的是理解那些從工程實踐中得來的知識經驗，還要具備將所學知識應用到工程實踐中去的能力。

4.1 強調知識的積累

做設計，積累是基礎。巧婦難為無米之炊，只有頭腦里裝滿了大量的應用于實際生產中的各種運動形式、運動規律的機構實例，創新設計的靈感才會信手拈來，靈感來自于平時中不斷積累。因此，布置學生觀看《日本科學技術專輯》《How it is made》等優酷、百度視頻，這些專輯直觀地演示了農業、工業、輕工業等行業中有關衣、食、住、行等上百種產品的加工制造過程。有利于了解加工制造流水線，有利于了解機械設備的工作原理、結構特點和應用。每天觀看一集，積少成多。

4.2 精心組織教學內容

在教學內容的組織上，重視培養動態的、發展的、整體的科學思維方法，按照以實際應用為載體，以學生為中心，以能力培養為目標的總體原則，貫徹“機構-結構-系統-應用”各環節的整體化設計理念，使學生對機械有一個完整的、系統的認識，而非僅傳授孤立的知識點；重視工程意識的培養，將工程設計思想融入教學當中，使學生了解一個產品是怎樣設計、制造出來的。

堅持基礎理論與設計實踐緊密結合，把企業、行業的需求放在首位。不斷將新的概念、新的加工工藝和新的研究成果引入課堂，增加課堂信息量，引導學生涉足專業前沿。例如，經常告誡學生，“一個好的機械設計師一定首先是一個好的工藝師，因為這直接關系到企業的切身利益”，強調工藝在機械設計中的重要性。

將科研項目、各類學科競賽中具有工程應用背景的實際例子組織到教學中，把所要學的知識和工程實踐聯系起來，豐富課程內容，加深學生對設計理論和設計方法的理解,加強對學生進行創新意識和工程理念的培養,同時也激發學生對本專業的熱愛，很多學生感嘆聽老師一講課才知道學機械是很有前途的。

4.3 教學手段多樣化

在課堂教學中，強化感知(具體)-概括(抽象)-應用(實際)的認識過程，使學生認識活動建立在具體感知的基礎上。“機械設計”和“機械原理”中涉及到的機構結構比較復雜，理論知識比較抽象，單憑文字講解，很難理解。因此，設計教案時，盡量從學生的角度思考問題，盡可能采用圖像、動畫、錄像剪輯等表達手段直觀地展現機構或機械零部件的結構、工作原理，然后概括出專業知識應用于實際的途徑。通過刺激學生的視覺和聽覺，有效地喚起興趣、情緒和思維，而且便于學生深刻理解其中的原理，使抽象的知識變得生動、具體起來。[4]

充分運用雨課堂等教學軟件，在授課中間，穿插課堂測驗，一方面鞏固所學知識，另一方面依靠雨課堂的課堂總結報告查看考勤，了解學生對知識的掌握情況，做為學生學習態度的過程評價依據。雨課堂測驗成績的即時排名極大促進了學生的學習積極性和上課認真聽講的注意力。

5 寓教于樂、創造實訓環節

象機械設計這種理論知識大多來自于長期的生產實際中的經驗和約定俗成，一堆經驗公式、參數選擇的課程，兩節課聽下來，學生難免不覺得乏味、枯燥。因此，在課程教學中，注重講、練結合，努力尋找實訓機會以強化實際應用，強化設計基礎與創新思維的融合。

5.1 師生角色互換

選取一些教學章節布置給學生講解，本著自愿的原則讓學生確定要講的內容，由學生自行收集素材資料，根據教材安排教學內容，制作電子教案。事先規定好版面美化、清晰、盡可能以圖片和視頻的形式展示等電子教案的制作要求。課堂展示時，給予學生充分的自由。等學生講授完后，教師再根據學生授課的實際情況給予點評和補充。這種讓學生自己準備授課內容的方式，在學生看來非常新鮮，也愿意嘗試和積極投入。在這個過程中，學生必須先吃透相關知識，還要想辦法表達出來，這本身對他們就是一個綜合能力的鍛煉和培養。對于聽課的學生而言，也會因新奇而認真聽講。

5.2 安排設計性大作業

在課程初期，要求學生以組為單位，分工協作，研究日常生活中常見諸如榨汁機、面條機等能夠實現某種功能的機械裝置的類型、結構、工作原理和應用；也可以選擇一些行業、企業的技術難題作為項目任務進行研究，開展機械系統運動方案設計，繪制機構運動簡圖和三維仿真圖。在課程末期用PPT展示講解。這個環節不僅能培養學生的科學興趣，激發學生學習欲望，還有助于學生對機械行業的某一領域形成一個比較系統和全面的認識，引導學生掌握設計方法、設計思維，培養學生的運用知識解決工程實際問題的應用能力和創新設計能力。

5.3 撰寫小論文

選取機械相關領域的十多個主題（如果園除草機、機器人等），布置給學生，學生自主查找文獻資料，最后完成一篇不少于3000字的文獻綜述。通過這個環節，讓學生了解相關領域發展的現狀和發展趨勢，同時學習論文寫作格式，提高論文寫作水平。

6 結語

實踐證明，豐富多變的教學模式能大大提高自主學習方式的效力。教師在教學中應創造性地設計科學、靈活多樣的教學方法，在教與學中營造一個寬松的課堂氣氛，變被動學習為主動學習，鼓勵學生開闊創新思維，提高整體素質。當然在課程改革不斷深入的今天，高等教育要走的路還很長。