機(jī)械工程專業(yè)計(jì)算方法課程教學(xué)改革與實(shí)踐

王遠(yuǎn)洋

摘要：工程教育專業(yè)認(rèn)證促進(jìn)高等教育發(fā)展，提高教育質(zhì)量。在機(jī)械工程專業(yè)認(rèn)證大環(huán)境下，計(jì)算方法課程成為我校機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生必選的一門課程。該課程是一門緊密結(jié)合計(jì)算機(jī)編程的數(shù)學(xué)類課程，也是科學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)。該課程可加強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)修養(yǎng)，提高學(xué)生科學(xué)計(jì)算的能力，培養(yǎng)學(xué)生的基本運(yùn)算能力、分析問題和解決問題的能力，為機(jī)械工程類學(xué)生今后的專業(yè)課學(xué)習(xí)、科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)奠定數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程;計(jì)算方法;實(shí)踐教學(xué);分層教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

工程機(jī)械運(yùn)用技術(shù)服務(wù)于工程機(jī)械制造業(yè)的后市場(chǎng)，主要包括工程機(jī)械的技術(shù)咨詢、售后服務(wù)、產(chǎn)品改進(jìn)反饋和銷售推廣等方面，以及服務(wù)于施工企業(yè)中對(duì)工程機(jī)械操作與維修方面技能型人才的需求，使得工程機(jī)械全壽命周期形成閉環(huán)系統(tǒng)。該行業(yè)涉及機(jī)械制造、電液控制、市場(chǎng)營(yíng)銷和機(jī)械診斷等多專業(yè)領(lǐng)域，對(duì)人才的綜合能力提出了很高的要求。課程體系是人才培養(yǎng)的核心，通過構(gòu)建合理的專業(yè)課程體系，精準(zhǔn)設(shè)置課程對(duì)接企業(yè)行業(yè)崗位需求，從而培養(yǎng)出適用崗位職業(yè)能力的高素質(zhì)技能型人才。

1工程機(jī)械運(yùn)用技術(shù)專業(yè)課程體系存在的問題

1.1課程設(shè)置與企業(yè)崗位需求銜接不夠

隨著社會(huì)發(fā)展，新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)，原有的專業(yè)課程標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足企業(yè)崗位職業(yè)能力的需求，甚至部分課程內(nèi)容已經(jīng)被新技術(shù)所淘汰，這就要求不斷創(chuàng)新課程體系建設(shè)，合理設(shè)置專業(yè)課程，根據(jù)行業(yè)企業(yè)崗位需求制定課程標(biāo)準(zhǔn)并予以嚴(yán)格執(zhí)行，同時(shí)建立動(dòng)態(tài)的課程體系監(jiān)控制度，不斷對(duì)開設(shè)課程進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以培養(yǎng)出高素質(zhì)的技術(shù)技能人才。

1.2理論知識(shí)與實(shí)踐教學(xué)銜接不夠

工程機(jī)械運(yùn)用技術(shù)專業(yè)的主要課程實(shí)踐性都非常強(qiáng)，這就要求學(xué)校投入大量資金建設(shè)不同專業(yè)課程的實(shí)訓(xùn)室，由于資金有限，部分課程實(shí)訓(xùn)條件較差，實(shí)訓(xùn)儀器設(shè)備較落后，有些課程甚至沒有實(shí)訓(xùn)室，造成了課程體系偏重理論而忽視了實(shí)踐環(huán)節(jié)，這使得理論知識(shí)與實(shí)踐能力不能交匯融通，理論與實(shí)踐相脫節(jié)。所以，在課程體系的建設(shè)中應(yīng)該重視實(shí)踐教學(xué)的重要性，多渠道籌措資金，不斷提高實(shí)踐教學(xué)條件，使理論與實(shí)踐相融通。

2機(jī)械工程專業(yè)計(jì)算方法課程教學(xué)改革與實(shí)踐

2.1改革教學(xué)內(nèi)容

首先，針對(duì)機(jī)械工程專業(yè)特點(diǎn)，將課程內(nèi)容做適當(dāng)調(diào)整，增加機(jī)械工程相關(guān)實(shí)例。課程內(nèi)容講解上重思路、重方法、重應(yīng)用，使學(xué)生理解和掌握“計(jì)算方法”中的基本概念、理論和方法基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)實(shí)際問題應(yīng)用，提升計(jì)算機(jī)應(yīng)用求解的水平，體驗(yàn)理論研究解決實(shí)際問題的樂趣。教師課堂講授緒論、Matlab基礎(chǔ)知識(shí)、非線性方程求根、求解線性方程組、插值與擬合、數(shù)值積分及常微分方程的各種計(jì)算方法。32學(xué)時(shí)的課程中既要開展理論教學(xué)又要開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，原則上對(duì)每部分內(nèi)容都進(jìn)行講解，但以基礎(chǔ)講解為主，其他計(jì)算方法學(xué)生可課外自學(xué)。教師對(duì)計(jì)算方法理論從能解決什么機(jī)械工程問題入手開始講解，到該方法建立過程，最后進(jìn)行結(jié)果分析。通過課堂教學(xué)，使學(xué)生對(duì)一些基本概念和各計(jì)算方法的原理和求解思路能夠理解。

2.2、開展分層教學(xué)

在計(jì)算方法課程教學(xué)中，學(xué)生需完成教師布置的課堂任務(wù)。但由于學(xué)生個(gè)體有差異，該課程在教授過程中采用分層教學(xué)，充分體現(xiàn)尊重個(gè)體差異，給不同程度的同學(xué)都提供機(jī)會(huì)和學(xué)習(xí)空間。例如，布置每次課堂作業(yè)時(shí)，都分為基本驗(yàn)證性題目、工程題目和提高題目。課堂所有同學(xué)完成基本驗(yàn)證性題目為該次課堂及格，完成機(jī)械工程題目達(dá)到該次課堂良好成績(jī)，完成提高題目，則取得該次課堂優(yōu)秀成績(jī)。從多年實(shí)踐效果看，分層教學(xué)的教學(xué)效果很好，多數(shù)同學(xué)希望得到更好成績(jī)，會(huì)不斷挑戰(zhàn)自己，希望達(dá)到最優(yōu)。經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)下課很久了，同學(xué)們也不愿離去。總體來說，在課堂實(shí)踐環(huán)節(jié)，由于同學(xué)們比較接受這種教與學(xué)相結(jié)合的方式，所以即使是在多數(shù)人眼中認(rèn)為學(xué)習(xí)可能會(huì)吃力的跟班學(xué)習(xí)的留學(xué)生和新疆同學(xué)，也能取得課堂測(cè)試良好的成績(jī)。

2.3學(xué)科基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”等課程是機(jī)械類本科生的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式為學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)體教具并配合教師的講解和演示完成對(duì)簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的認(rèn)知，受物理教具功能、數(shù)量等限制，很多核心知識(shí)點(diǎn)難以講解透徹，教學(xué)效果不太理想。利用虛擬仿真技術(shù)，學(xué)科基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建立了大量的三維仿真模型，極大地豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，讓學(xué)生直觀地學(xué)習(xí)常見機(jī)構(gòu)和零部件的工作原理和運(yùn)動(dòng)情況，大大提升了教學(xué)質(zhì)量和效率。

2.4基礎(chǔ)實(shí)踐能力培養(yǎng)

基礎(chǔ)實(shí)踐能力培養(yǎng)主要包括培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能的物理實(shí)驗(yàn)、電工電子實(shí)驗(yàn)、力學(xué)及機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)等;培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能力的工程制圖實(shí)踐、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)等;培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械基本技能的金工實(shí)訓(xùn);培養(yǎng)學(xué)生具備初步機(jī)械工程概念的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí);培養(yǎng)學(xué)生具備初級(jí)社會(huì)實(shí)踐技能的暑期社會(huì)實(shí)踐等。依托科技創(chuàng)新實(shí)踐基地，豐富和充實(shí)了課堂教學(xué)內(nèi)容，使實(shí)踐教學(xué)的整體內(nèi)容與現(xiàn)代機(jī)械工程領(lǐng)域的前進(jìn)方向相匹配，不但有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，也提升了學(xué)生今后的就業(yè)能力及專業(yè)適應(yīng)面。

2.5建設(shè)工程實(shí)踐創(chuàng)新基地，豐富實(shí)踐教學(xué)

1.依托工程實(shí)踐創(chuàng)新基地，遵從成果導(dǎo)向的教育理念，更新并豐富學(xué)生實(shí)驗(yàn)題目，以滿足學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)要求，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。機(jī)械類專業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)的專業(yè)，也是一個(gè)不斷發(fā)展、與時(shí)俱進(jìn)的專業(yè)。在不斷的發(fā)展進(jìn)程中，制造業(yè)中涌現(xiàn)了大量的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，完善、更新、豐富實(shí)踐教學(xué)，使之適應(yīng)機(jī)械領(lǐng)域的新發(fā)展、新要求，并通過持續(xù)關(guān)注機(jī)械學(xué)科的新成果，將新技術(shù)、新成果引入課程才能滿足學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求，如：及時(shí)增加機(jī)器人、3D打印、先進(jìn)制造技術(shù)方面的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過豐富現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件，不斷充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，真正使學(xué)生做到理論聯(lián)系實(shí)際并融會(huì)貫通。

2.依托工程實(shí)踐創(chuàng)新基地，組織學(xué)生課外學(xué)習(xí)興趣小組，倡導(dǎo)和支持學(xué)生的學(xué)術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各類競(jìng)賽。通過開放實(shí)驗(yàn)室，組織課外科研活動(dòng)，使學(xué)生按照學(xué)習(xí)興趣、自身發(fā)展特點(diǎn)和能力成立多種多樣不同方向的科技小組，科技小組采用自我管理的方式，主要是由高年級(jí)學(xué)生通過傳、幫、帶的方式帶動(dòng)低年級(jí)學(xué)生，根據(jù)本組研究方向展開相關(guān)的科技活動(dòng)，這種課外學(xué)習(xí)興趣小組既有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐創(chuàng)新能力，也促進(jìn)了學(xué)生管理能力的提高。此外，專業(yè)教師可以根據(jù)各個(gè)課外學(xué)習(xí)興趣小組建立的不同類型的科技活動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，將素質(zhì)高、能力突出的學(xué)生吸納到自己的科學(xué)研究項(xiàng)目中，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生攻關(guān)高端技術(shù)的能力。

3.依托工程實(shí)踐創(chuàng)新基地，針對(duì)教師現(xiàn)有的科研方向，增加科研設(shè)備投入，通過完善科研設(shè)施條件，形成具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的學(xué)術(shù)氛圍和科研環(huán)境，使人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會(huì)服務(wù)的層次進(jìn)一步提升。在充實(shí)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)硬件條件的同時(shí)，增添與專業(yè)教師的科學(xué)研究方向相關(guān)的科研儀器設(shè)施，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)科科研平臺(tái)建設(shè)、發(fā)揮學(xué)科特色和優(yōu)勢(shì)，促使科研水平的提升帶動(dòng)學(xué)科發(fā)展。

結(jié)束語

機(jī)械工程專業(yè)認(rèn)證促進(jìn)了專業(yè)教育質(zhì)量，也提高了對(duì)機(jī)械工程專業(yè)計(jì)算方法課程的重視和要求。筆者采用課堂教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，開展了基于機(jī)械工程題目的實(shí)踐教學(xué)探索，進(jìn)行了計(jì)算方法課程在機(jī)械工程專業(yè)的教學(xué)改革與實(shí)踐，通過分層教學(xué)，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣和解決機(jī)械工程領(lǐng)域的數(shù)學(xué)問題的能力。

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