面向應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的《機(jī)械設(shè)計》課程教學(xué)改革

馬先英　蔡衛(wèi)國　謝忠東　武立波

摘要：從我校培養(yǎng)機(jī)械專業(yè)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的目標(biāo)出發(fā)，針對授課過程中存在的突出問題，按照教學(xué)認(rèn)知規(guī)律，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革，提出了提高教學(xué)效果和培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力的多種途徑和實(shí)施方法。經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生能夠很快投入到教學(xué)情境當(dāng)中，主動探究工程實(shí)際的意識增強(qiáng)，提高了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識解決工程實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計；教學(xué)方法；教學(xué)效果；改革與實(shí)踐

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）08-0116-02

《機(jī)械設(shè)計》課程具有理論性和工程實(shí)踐性較強(qiáng)特點(diǎn)，是高等院校工科培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力、創(chuàng)新能力以及工程應(yīng)用能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。本文針對教學(xué)過程中主要存在教材內(nèi)容繁雜、教學(xué)方法和手段單一、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)落后和資源匱乏等問題，提出了相應(yīng)的改革措施和實(shí)施方法，以期培養(yǎng)具有現(xiàn)代企業(yè)需求的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。

一、對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)整合，以適應(yīng)教學(xué)目標(biāo)要求

教學(xué)內(nèi)容的整合要按照應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，對現(xiàn)用教材進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭h減和重組。整合的結(jié)果既不能遺漏知識點(diǎn)，又要避免重復(fù)，還要保證知識的銜接。在內(nèi)容的處理和編排上要以“需要”為準(zhǔn)繩，以“夠用”為尺度，以“會用”為目標(biāo)。因此，機(jī)械設(shè)計的教材內(nèi)容應(yīng)圍繞“掌握概念、突出技能、重在應(yīng)用”展開。首先，為提高教學(xué)效率和效果，對教材內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭h減以滿足教學(xué)及課時要求。內(nèi)容上既要具有工程現(xiàn)實(shí)意義，又要注意理論知識的深度把握；既要注意基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)，又要強(qiáng)調(diào)實(shí)際能力的培養(yǎng)，因此教學(xué)內(nèi)容應(yīng)“少而精”，制訂有效的教學(xué)方案，做到重點(diǎn)突出、難點(diǎn)突破、學(xué)以致用。刪掉一些過深的、不必要的理論推導(dǎo)和證明內(nèi)容，取而代之的是公式和結(jié)論的背景和運(yùn)用的說明。要求能夠正確使用設(shè)計公式，根據(jù)實(shí)際工況能夠合理和規(guī)范選擇設(shè)計參數(shù)，設(shè)計計算結(jié)果要與結(jié)構(gòu)設(shè)計相協(xié)調(diào)。例如，齒輪傳動中按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計公式的推導(dǎo)過程，帶傳動中帶即將打滑時緊邊拉力與松邊拉力之間關(guān)系式的推導(dǎo)等內(nèi)容應(yīng)該刪去；掌握齒輪傳動強(qiáng)度計算公式的正確使用和參數(shù)的合理選擇，圖表的正確查取等內(nèi)容。另外，對相對簡單的內(nèi)容作為課后作業(yè)由學(xué)生自學(xué)完成，例如對各種零件設(shè)計中材料的選擇和熱處理方法、潤滑油的類型及選擇等內(nèi)容。其次，合理組合教學(xué)內(nèi)容和調(diào)整教學(xué)順序，以保證知識的銜接和掌握。例如將教材前面的概念性較強(qiáng)、比較抽象的“摩擦、磨損及潤滑”內(nèi)容調(diào)整到教材后面的“滑動軸承設(shè)計”之前講授，這樣既可以保證知識的合理銜接，增加理論知識理解和運(yùn)用，又可以避免內(nèi)容的重復(fù)講授。再次，為了提高教學(xué)效果，提高課程設(shè)計效率，將“連接”內(nèi)容調(diào)至課程的最后，這樣可以使與教學(xué)內(nèi)容并行的課程設(shè)計內(nèi)容順利展開，并具有充分答疑解惑的時間。

二、教學(xué)中合理選用多種有效的教學(xué)方法和手段，以提高教學(xué)效果

多年教學(xué)實(shí)踐表明，課程教學(xué)的效果很大程度取決于教學(xué)方法和手段的合理選用。目前大多采用多媒體教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)。盡管這一方式對本課程不失為比較有效的手段之一，但是要達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果還需要借助于多媒體這個載體來融進(jìn)多種有效的教學(xué)方法。

1.采用啟發(fā)式、互動式教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其主動思維的能力，課程教學(xué)中要采用啟發(fā)式和互動式教學(xué)。針對教學(xué)內(nèi)容設(shè)計好適當(dāng)?shù)脑O(shè)問來引導(dǎo)學(xué)生思維方向，從而啟發(fā)學(xué)生積極思考、主動探究真相的興趣，與此同時，鼓勵學(xué)生敢于提出問題、積極回答問題，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生間的良好互動效果。例如在講授齒輪傳動設(shè)計中，教師通過一個工程案例，給出工程應(yīng)用中齒輪失效的應(yīng)用實(shí)例，讓學(xué)生分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是什么？怎樣避免失效現(xiàn)象發(fā)生？設(shè)計中應(yīng)該如何保證不發(fā)生類似的問題？學(xué)生通過對所提問題進(jìn)行有針對性的思考及短暫的課堂討論，隨后與老師進(jìn)行互動。通過這一環(huán)節(jié)之后，學(xué)生已進(jìn)入教學(xué)內(nèi)容的情境中，雖然不能準(zhǔn)確回答，但是這時學(xué)生是帶著疑問聽老師再剖析上述問題時，注意力格外集中，對知識探究的渴望被充分調(diào)動起來，獲取知識的效果更好。實(shí)踐證明采用啟發(fā)式、互動式教學(xué)法，極大地激發(fā)了學(xué)生的主動思維及學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的邏輯推理能力、分析判斷能力、解決問題能力、想象力、總結(jié)歸納力，都得到了鍛煉和提高。由于思維能力的提高，無形中對基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)也起到推動作用，這一切為學(xué)生創(chuàng)新思維的形成奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。采用啟發(fā)式和互動式教學(xué)，由于符合教學(xué)規(guī)律，教學(xué)效果顯著，因此現(xiàn)已將此方法貫穿整個教學(xué)過程當(dāng)中。

2.采用并行教學(xué)方法，提高學(xué)習(xí)效果。并行教學(xué)方法是一種提高教學(xué)效果和提高課程設(shè)計效率的可行方法之一，經(jīng)過多年的實(shí)施，較好地達(dá)到了預(yù)期的目的。所謂“并行教學(xué)方法”是指授課內(nèi)容與課程設(shè)計實(shí)踐環(huán)節(jié)部分內(nèi)容同步進(jìn)行，這樣不僅可以加快課程設(shè)計進(jìn)度，在設(shè)計周期內(nèi)把更多精力用于結(jié)構(gòu)設(shè)計和創(chuàng)新，而且還能提高教學(xué)效果。例如在講授機(jī)械傳動這一篇開始，就將課程設(shè)計任務(wù)布置下去，隨著課程的進(jìn)行，按照課程設(shè)計任務(wù)要求把傳動方案設(shè)計、傳動零件設(shè)計及有關(guān)軸系零部件的裝配草圖設(shè)計這三部分內(nèi)容與課程相關(guān)內(nèi)容并行，即一邊學(xué)習(xí)理論知識一邊應(yīng)用實(shí)踐。通過并行教學(xué)的實(shí)施，學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和積極性有很大提高，學(xué)習(xí)目的更加明確，做到學(xué)以致用，加深了對教學(xué)內(nèi)容的理解。

3.采用案例教學(xué)方法，培養(yǎng)工程意識。培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才，有必要將一些合適的工程實(shí)例引人課堂教學(xué)之中，通過對具體工程案例的分析探討，學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的同時置身于實(shí)際工程背景之中，消化抽象的理論知識，同時也有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、主動探索工程實(shí)際意識。案例教學(xué)通過工程案例引出問題，以學(xué)生為主體解決問題，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生分析、解決工程問題的能力。案例不等同于傳統(tǒng)課堂教學(xué)中的舉例、課堂討論。在案例教學(xué)中強(qiáng)調(diào)啟發(fā)式教學(xué)方法，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，主要采取討論、分析等方法，學(xué)生之間、師生之間形成知識傳授溝通的多向流動。好案例是提高案例教學(xué)效果的基礎(chǔ)和前提。案例選擇要圍繞課程教學(xué)目標(biāo)和專業(yè)培養(yǎng)方向，并考慮學(xué)生的現(xiàn)狀和特點(diǎn)，一定注意案例的內(nèi)容要與授課內(nèi)容緊密相關(guān)，且原理和結(jié)構(gòu)簡單，學(xué)生容易理解，最好是能使學(xué)生感興趣并且符合專業(yè)特色的案例，這樣能激發(fā)學(xué)生的探究興趣。例如將具有海洋特色的水產(chǎn)加工機(jī)械的“剝魚皮機(jī)”引入到鏈傳動設(shè)計和軸系零部件設(shè)計的教學(xué)中。首先利用多媒體播放“剝魚皮機(jī)”的整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作實(shí)況錄像，觀看魚皮是如何被剝掉的，此時學(xué)生的興趣已經(jīng)被激發(fā)出來，這時教師開始有針對性地提出有關(guān)問題：該機(jī)器的是由哪些結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)組成的？它們是如何實(shí)現(xiàn)“剝魚皮”功能的？那么這些機(jī)構(gòu)是如何傳遞運(yùn)動的？傳動機(jī)構(gòu)當(dāng)中為什么采取鏈傳動機(jī)構(gòu)？帶著這些實(shí)際問題學(xué)生開始觀察分析、思考和討論，然后老師與學(xué)生進(jìn)行實(shí)時教學(xué)互動，循序漸進(jìn)展開教學(xué)內(nèi)容，這樣以來學(xué)生會非常關(guān)注老師之前提出的問題，渴望得到問題的最終答案，在接下來的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行中，學(xué)生獲得了滿意的解答。因此在教學(xué)中，不斷針對不同教學(xué)內(nèi)容結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚，主動參與教學(xué)，大大提高了教學(xué)效果。endprint

4.重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高工程實(shí)踐能力和應(yīng)用能力。實(shí)驗(yàn)是該課程教學(xué)中重要環(huán)節(jié)之一，以前開設(shè)的實(shí)驗(yàn)主要是認(rèn)知性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)不利于學(xué)生培養(yǎng)全面思考問題的能力和創(chuàng)新能力，更不利于學(xué)生應(yīng)用能力的形成，因此對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了改革。首先，加強(qiáng)應(yīng)用性的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，例如組織學(xué)生裝拆與專業(yè)相關(guān)的機(jī)器，如常用機(jī)構(gòu)減速器、通用機(jī)床等通用機(jī)械。拆裝實(shí)驗(yàn)使學(xué)生具體形象地了解機(jī)械的結(jié)構(gòu)組成，典型軸系零部件的組成、各零部件的裝配定位固定方式。通過拆裝和簡單測繪不同級別減速器，加深對滾動軸承，軸上傳動零件的定位固定方法的理解，也可以鍛煉學(xué)生的動手操作能力，為后續(xù)的課程設(shè)計打下一個良好的基礎(chǔ)。其次，械性能實(shí)驗(yàn)室增加了各種傳動性能綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備、連接的機(jī)械性能綜合實(shí)驗(yàn)、軸系零部件和傳動機(jī)構(gòu)的機(jī)械性能綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備，加強(qiáng)了學(xué)生對機(jī)械零件性能的理解，深化了課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生的分析問題和動手能力。課程設(shè)計又是該課程的另一個重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過此環(huán)節(jié)的實(shí)訓(xùn)，可以綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識解決工程實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。該實(shí)踐環(huán)節(jié)主要注重實(shí)訓(xùn)題目類型的選擇、方案的設(shè)計、設(shè)計內(nèi)容及完成效果。針對學(xué)生能力不同，題目選擇不同，采取不同手段進(jìn)行規(guī)范設(shè)計，在規(guī)定的時間內(nèi)獨(dú)立完成設(shè)計任務(wù)，這種實(shí)訓(xùn)方式給予學(xué)生充分發(fā)揮主動性和創(chuàng)新能力的空間。此外，鼓勵學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目和參加大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計活動中，從而拓寬專業(yè)知識領(lǐng)域，在教師的指導(dǎo)下，使學(xué)生更好地將所學(xué)理論知識與工程實(shí)際相結(jié)合，能夠很大程度提升學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

三、結(jié)語

多年教學(xué)實(shí)踐表明，教學(xué)中只有對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，才能充分調(diào)動學(xué)生主動探究工程實(shí)際的積極性，提高課程教學(xué)效果，并且能夠培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識分析問題和解決工程實(shí)際問題的能力。

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