創(chuàng)新能力培養(yǎng)在機(jī)械類課程教學(xué)中的探索和實(shí)踐

【摘要】通過對(duì)機(jī)械類課程體系的分析，根據(jù)機(jī)械原理課程的內(nèi)容、特點(diǎn)及地位，我校將創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為機(jī)械原理課程教學(xué)改革的主要目標(biāo)。運(yùn)用創(chuàng)新的基本理論，圍繞機(jī)械原理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維能力及營(yíng)造創(chuàng)新環(huán)境等問題進(jìn)行了一系列的探索和實(shí)踐，并取得了較好的成效。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新能力 教學(xué)改革 機(jī)械原理課程

【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）34-0066-02

創(chuàng)新能力培養(yǎng)是機(jī)械工程類專業(yè)在面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)改革中的主要任務(wù)之一。我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，要求機(jī)械產(chǎn)品種類多、功能強(qiáng)、更新快，機(jī)械行業(yè)已由過去以吸收引進(jìn)為主進(jìn)入自主創(chuàng)新時(shí)期。機(jī)械原理課程一直是我國(guó)機(jī)械類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，在機(jī)械類課程中，起著舉足輕重的作用。目前機(jī)械類課程的教改多圍繞教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)手段等方面進(jìn)行，取得了一些成效，但對(duì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)效果不夠明顯。機(jī)械原理課程與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)密切相關(guān)，而創(chuàng)新是設(shè)計(jì)的靈魂。通過對(duì)機(jī)械類系列課程分析探討，根據(jù)機(jī)械原理課程的內(nèi)容、特點(diǎn)及在課程體系中的地位，我校將培養(yǎng)創(chuàng)新能力確定為機(jī)械原理課程教改的主要目標(biāo)之一；提出了面向設(shè)計(jì)的機(jī)械原理的教學(xué)改革思路，建立了以設(shè)計(jì)為主線、培養(yǎng)具有機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)的課程教學(xué)體系。因此，本文以機(jī)械原理課程為例，研究和探索如何通過課程教學(xué)改革來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

在機(jī)械原理的教學(xué)中，應(yīng)從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法多方面改革入手，全方位營(yíng)造創(chuàng)新環(huán)境，并將培養(yǎng)創(chuàng)新思維方式的理念貫穿于理論教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中。首先要圍繞機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)組織教學(xué)內(nèi)容，教師要用創(chuàng)新思維方式傳授知識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生拋開思維定式，培養(yǎng)發(fā)散思維能力；其次在授課中，結(jié)合工程背景和機(jī)械系統(tǒng)講解機(jī)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)觀念；并且將現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的新技術(shù)恰當(dāng)?shù)匾虢虒W(xué)中，使學(xué)生了解工程前沿，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)；同時(shí)通過多媒體立體化教學(xué)著重培養(yǎng)學(xué)生形象思維能力。另外同步改革實(shí)踐教學(xué)，從時(shí)間和空間為學(xué)生營(yíng)造創(chuàng)新環(huán)境；鼓勵(lì)學(xué)生參加機(jī)械設(shè)計(jì)大賽，培養(yǎng)和彰顯創(chuàng)新能力。通過實(shí)踐，這些探索和嘗試取得了較好的效果。

1.培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力貫穿于理論教學(xué)中

21世紀(jì)是人才競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)代，實(shí)質(zhì)是人的創(chuàng)造力競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)代。創(chuàng)新能力已經(jīng)是國(guó)家、民族發(fā)展能力的代名詞，是一個(gè)國(guó)家和民族解決自身生存、發(fā)展問題能力大小的最客觀和最重要的標(biāo)志。大量的實(shí)踐證明，每個(gè)人都有創(chuàng)造的潛力，創(chuàng)造力是需要開發(fā)、培育和訓(xùn)練的。

人的創(chuàng)造力很大程度取決于創(chuàng)新意識(shí)和思維方式。創(chuàng)新思維方式包括聯(lián)想思維、發(fā)散思維、逆向思維和想象思維等。不少心理學(xué)家認(rèn)為，發(fā)散思維是創(chuàng)造性思維的最主要的特點(diǎn)，是測(cè)定創(chuàng)造力的主要標(biāo)志之一。想象思維可以說是形象思維的具體化，是人腦借助表象進(jìn)行加工操作的最主要形式，是人類進(jìn)行創(chuàng)新及其活動(dòng)的重要的思維形式。機(jī)械原理課程是學(xué)生接觸專業(yè)和機(jī)械設(shè)計(jì)的開始，因此在教學(xué)中著重培養(yǎng)學(xué)生想象思維能力和發(fā)散思維能力。

通過多媒體立體化教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生形象思維能力。由于機(jī)械原理課程較以前的基礎(chǔ)課接近工程實(shí)際，要解決工程實(shí)際問題、要進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，單靠以前邏輯思維是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。要求學(xué)生在發(fā)展邏輯思維的同時(shí)，注重形象思維的培養(yǎng)。機(jī)械原理課程主要內(nèi)容是機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)在工作中是動(dòng)態(tài)的，是最適合多媒體教學(xué)的課程之一。過去粉筆加掛圖的教學(xué)，機(jī)構(gòu)是靜止的，對(duì)于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和演化等學(xué)生難以想象，不利于學(xué)生形象思維能力的培養(yǎng)。多媒體、機(jī)構(gòu)動(dòng)畫放映是培養(yǎng)學(xué)生形象思維能力的最好的教學(xué)手段。在教學(xué)中我們不斷完善多媒體課件，收集了大量相關(guān)動(dòng)畫資料。在多媒體立體化教學(xué)的課堂上，豐富的實(shí)例展示、機(jī)構(gòu)動(dòng)與靜的變化等鮮活的內(nèi)容，在抓住學(xué)生注意力的同時(shí)有效地培養(yǎng)了學(xué)生的形象思維能力。

將創(chuàng)造性思維方式貫穿于教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和發(fā)散思維能力等。通過改變傳統(tǒng)繼承式教育模式，避免滿堂灌的套路式教學(xué)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及特點(diǎn)多用啟發(fā)式、討論式教學(xué)方法，激活學(xué)生的思維。例如：在講“四桿機(jī)構(gòu)”時(shí)，啟發(fā)學(xué)生到生活中找一些機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例和需要設(shè)計(jì)或改進(jìn)的小課題，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和創(chuàng)新意識(shí)，并根據(jù)教學(xué)進(jìn)程分階段進(jìn)行討論和指導(dǎo)，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新性小成果進(jìn)行總結(jié)，同時(shí)給學(xué)生介紹一些創(chuàng)新思維的方法和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生自覺創(chuàng)新的意識(shí)，提高創(chuàng)新思維能力。

以機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為中心、機(jī)構(gòu)分析為輔重新組織教學(xué)內(nèi)容。在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的講解中以解析法為主，盡可能多的引進(jìn)相關(guān)的工程實(shí)例，開闊學(xué)生的視野。以機(jī)械系統(tǒng)為背景來(lái)講解機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和系統(tǒng)觀念，以避免見木不見林，知識(shí)無(wú)活力化的現(xiàn)象，從而有效地培養(yǎng)學(xué)生的工程建模能力，以適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的要求。在機(jī)構(gòu)分析的講解中，運(yùn)用系統(tǒng)的、動(dòng)態(tài)的和變化的思維方式引導(dǎo)學(xué)生積極思考。

例如：在講解典型機(jī)構(gòu)時(shí)，我們通過重點(diǎn)講解各機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系、演化揭示機(jī)構(gòu)的本質(zhì)，從機(jī)構(gòu)的變異和組合中體會(huì)新機(jī)構(gòu)產(chǎn)生過程，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維的能力。另外，我們將展示我校學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)作品和介紹機(jī)械工程設(shè)計(jì)的最新成果作為本課程培養(yǎng)創(chuàng)新能力的必修內(nèi)容。根據(jù)課程內(nèi)容適時(shí)、適度地引入相關(guān)內(nèi)容，提高學(xué)生興趣，讓學(xué)生了解機(jī)械設(shè)計(jì)前沿。比如：在講解機(jī)構(gòu)時(shí)，簡(jiǎn)單介紹機(jī)器人技術(shù)，學(xué)生睜大好奇眼球的同時(shí)，了解了現(xiàn)在所學(xué)機(jī)構(gòu)的重要性及自己的差距，機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)到創(chuàng)新的作用和重要性。

通過在教學(xué)中對(duì)創(chuàng)新思維的引導(dǎo)、激發(fā)和培養(yǎng)，讓學(xué)生從傳統(tǒng)繼承式教育模式的壓力下解脫出來(lái)，主動(dòng)思考、開放流動(dòng)的思維讓機(jī)械原理的課堂充滿生機(jī)和活力。

2.改革實(shí)踐教學(xué)，營(yíng)造創(chuàng)新環(huán)境提高創(chuàng)造能力

機(jī)械原理課程是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。有實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)兩個(gè)實(shí)踐性環(huán)節(jié)組成。我們充分研究實(shí)踐性教學(xué)的內(nèi)容，合理安排實(shí)踐教學(xué)的進(jìn)程，通過給實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)創(chuàng)造足夠的時(shí)間和空間，為學(xué)生營(yíng)造創(chuàng)新環(huán)境，激發(fā)創(chuàng)新興趣。

機(jī)械原理課程一般安排8學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)大多是演示型和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對(duì)幫助學(xué)生理解和分析機(jī)構(gòu)等基本原理是必需的。為營(yíng)造創(chuàng)新環(huán)境，我們專門開設(shè)了機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，選擇一些綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生的選修實(shí)驗(yàn)，并且開放實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生能充分利用課余時(shí)間置身創(chuàng)新環(huán)境，進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練。如我們?cè)黾拥摹皺C(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”受到學(xué)生歡迎。通過實(shí)驗(yàn)，不但幫助學(xué)生理解機(jī)構(gòu)組成原理，而且通過將不同機(jī)構(gòu)不同組合獲得新機(jī)構(gòu)的實(shí)踐過程使學(xué)生體會(huì)到創(chuàng)造的樂趣。

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的重要環(huán)節(jié)，內(nèi)容包括：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算，要求用解析法完成。設(shè)計(jì)是多解和選優(yōu)的過程，法國(guó)哲學(xué)家查提爾提出：“當(dāng)你只有一個(gè)點(diǎn)子時(shí)，這個(gè)點(diǎn)子再危險(xiǎn)不過了”。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中提多個(gè)點(diǎn)子的過程，最能體現(xiàn)靈活性和創(chuàng)新性的關(guān)鍵所在。過去機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)安排在課程之后，時(shí)間較緊，學(xué)生主要時(shí)間和精力用于建模、編程等內(nèi)容，一些學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)編程不熟，更是草草了之。課程設(shè)計(jì)達(dá)不到培養(yǎng)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力的目標(biāo)。為此我們將課程設(shè)計(jì)的題目從開課就布置給學(xué)生，讓學(xué)生有充分的時(shí)間進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的思考，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行開放性思維，提出較多機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行比較和選優(yōu)。讓學(xué)生體會(huì)設(shè)計(jì)不是過去的一題一解，而是一題多解，學(xué)生思考和提出方案的過程實(shí)際就是培養(yǎng)發(fā)散型思維的過程。改革后的課程設(shè)計(jì)教學(xué)，不但提高了的質(zhì)量，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維的能力。

3.機(jī)械設(shè)計(jì)競(jìng)賽激發(fā)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力

機(jī)械設(shè)計(jì)競(jìng)賽為鼓勵(lì)和提高學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力提供了最好的平臺(tái)，也是彰顯和檢驗(yàn)創(chuàng)新能力的舞臺(tái)。我校對(duì)此非常重視。從省第一次競(jìng)賽至今我校一直參加，且連續(xù)取得較好的成績(jī)。在競(jìng)賽組織和準(zhǔn)備階段，我系組成由系主任牽頭專業(yè)老師參加的指導(dǎo)小組，認(rèn)真制定參賽計(jì)劃，通過在學(xué)生中宣傳組織，報(bào)名人數(shù)逐年增加，競(jìng)賽采取學(xué)生自由組合，自愿報(bào)名的方式，先在校內(nèi)進(jìn)行選拔，學(xué)生通過初賽和復(fù)賽獲得參賽資格。競(jìng)賽的整個(gè)過程，對(duì)學(xué)生而言，不論是否能獲得最后的參賽資格，都是一次難得的培養(yǎng)動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的好機(jī)會(huì)。近幾年來(lái)，我校學(xué)生在“浙江省機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”及“全國(guó)大學(xué)生三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”中連年獲獎(jiǎng)。

4.小結(jié)

我校進(jìn)行機(jī)械原理的教學(xué)改革已多年，圍繞以設(shè)計(jì)為中心的教學(xué)指導(dǎo)方針，在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面進(jìn)行了多方面的探索和實(shí)踐，隨著課程教學(xué)的多元化、立體化和開放式的改革的推進(jìn)，學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣不斷增加。連年機(jī)械設(shè)計(jì)大賽的佳績(jī)，鼓勵(lì)著學(xué)生參賽熱情，有力推動(dòng)了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。機(jī)械原理課程在改革中重現(xiàn)生機(jī)和活力，在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面取得了一定的成效。但是，也應(yīng)該看到，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是長(zhǎng)期的任務(wù)，如何在后續(xù)課程學(xué)習(xí)中使學(xué)生繼續(xù)保持創(chuàng)造的熱情是值得我們深思的問題。

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作者簡(jiǎn)介：

張蔚，（1965—）女，江蘇吳江人，博士，副教授，研究方向：機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)。