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

王彩紅 范國(guó)敏 蔣蓉

摘要：文章針對(duì)《機(jī)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(jì)能力方面進(jìn)行了探討。討論了在《機(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)復(fù)合型人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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

中圖分類號(hào)：G642.41? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：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(jī)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(shí)用為原則，以知識(shí)的應(yīng)用為教學(xué)重點(diǎn)。隨著科技的進(jìn)步和我國(guó)制造產(chǎn)業(yè)向智能化的邁進(jìn)，知識(shí)的運(yùn)用不再是簡(jiǎn)單地重復(fù)，而是知識(shí)的綜合運(yùn)用和創(chuàng)新。為順應(yīng)社會(huì)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(dāng)前《機(jī)械原理》課程教學(xué)中存在的問題

《機(jī)械原理》課程的主要內(nèi)容是介紹各機(jī)構(gòu)的工作原理，運(yùn)用圖解法和解析法熟悉一般機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程。雖然每種機(jī)構(gòu)在課堂教學(xué)中都做了詳細(xì)講解，但是同學(xué)們?cè)趯?shí)物設(shè)計(jì)中不能很好地應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)。原因在于講授類的內(nèi)容較多，實(shí)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(shí)在逐步減少，但是課程的內(nèi)容不僅沒有減少，反而對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力提出了更高的要求[3-5]。當(dāng)前在《機(jī)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(jī)械零部件的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，課程內(nèi)容落后于機(jī)械工業(yè)的發(fā)展水平。（2）學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的主動(dòng)性較差，不能很好地理解《機(jī)械原理》課程的重要性，未能調(diào)動(dòng)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(shí)，學(xué)生間互相抄襲作業(yè)的現(xiàn)象屢禁不止。（4）實(shí)踐類教學(xué)內(nèi)容單一，不能和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法進(jìn)行有效結(jié)合。在《機(jī)械原理》課程的教學(xué)過程中，更應(yīng)注重課程內(nèi)容的實(shí)用性特點(diǎn)，培養(yǎng)和提高學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

二、完善教學(xué)體系，激發(fā)創(chuàng)新能力

當(dāng)前我們需要開闊思路，運(yùn)用新的教學(xué)理念，使教學(xué)更適應(yīng)新形勢(shì)的發(fā)展。在知識(shí)綜合運(yùn)用的過程中，如何提高學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力？需要對(duì)課程的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)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(jī)械原理》課程是機(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)的綜合素質(zhì)、專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)、實(shí)踐能力以及創(chuàng)新意識(shí)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(jì)劃在大三第一學(xué)期開始學(xué)習(xí)《機(jī)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(zhǔn)備，他們完全沒有時(shí)間把自己所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。在大二時(shí)僅開設(shè)了四門專業(yè)課，但從大二開始做創(chuàng)新設(shè)計(jì)的同學(xué)還沒有學(xué)過相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的專業(yè)知識(shí)，所有的設(shè)計(jì)沒有任何理論依據(jù)。如果把《機(jī)械原理》安排在第四學(xué)期，從第五學(xué)期開始學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)，不僅考慮了知識(shí)的銜接，而且能充分調(diào)動(dòng)同學(xué)們參與創(chuàng)新設(shè)計(jì)的積極性。隨著機(jī)械設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)，大部分同學(xué)都有時(shí)間參與到各類大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，通過參與各種實(shí)物模型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使同學(xué)們盡早熟悉設(shè)計(jì)中可能遇到的實(shí)際問題。通過參與各類實(shí)際項(xiàng)目，豐富同學(xué)們的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。興趣是最好的老師。參加創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程可以增強(qiáng)同學(xué)們提出問題、解決問題的能力，養(yǎng)成問題意識(shí)，提升對(duì)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(shí)踐教學(xué)體系，提升創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力

理論和實(shí)踐并重，以實(shí)踐推動(dòng)理論教學(xué)。在新的課程體系下，機(jī)械類課程在不增加課內(nèi)學(xué)時(shí)的前提下，應(yīng)加大實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐類教學(xué)的學(xué)時(shí)。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(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)（一個(gè)完整的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例），也可以由同學(xué)們提出設(shè)計(jì)題目，教師進(jìn)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(duì)所學(xué)機(jī)構(gòu)知識(shí)的復(fù)現(xiàn)，設(shè)計(jì)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(jì)。新的教學(xué)方案在設(shè)計(jì)內(nèi)容方面應(yīng)該增加生產(chǎn)和科研中具有先進(jìn)性的、符合當(dāng)前社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)的設(shè)計(jì)題目，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)工程意識(shí)，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(jī)器人（智能步行機(jī)器人、攀爬機(jī)器人、掃地機(jī)器人）、智能輪椅、機(jī)械式立體停車系統(tǒng)、四旋翼飛行器等。在設(shè)計(jì)的過程中，每周安排一次面對(duì)面的集中輔導(dǎo)，平時(shí)可隨時(shí)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(shí)都有一個(gè)整體的概念，了解該內(nèi)容在機(jī)械設(shè)計(jì)總目標(biāo)中的作用，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的目的性。

在理論教學(xué)的同時(shí)增加課外自主實(shí)驗(yàn)、機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)，加強(qiáng)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和金工實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)與《機(jī)械原理》課程的聯(lián)系，積極鼓勵(lì)同學(xué)們組成設(shè)計(jì)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(shí)踐，以實(shí)際設(shè)計(jì)目標(biāo)為主導(dǎo)帶動(dòng)理論學(xué)習(xí)，通過理論學(xué)習(xí)強(qiáng)化設(shè)計(jì)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(jī)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(shí)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?cè)谝?guī)定時(shí)間內(nèi)很難完成測(cè)試。另外，這些隨堂測(cè)試的成績(jī)需要記入平時(shí)成績(jī)。課后也可以設(shè)置對(duì)應(yīng)的練習(xí)題、開放的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)討論題等，學(xué)生們完成作業(yè)后上傳，教師可以及時(shí)進(jìn)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(jī)隨時(shí)隨地進(jìn)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(duì)知識(shí)的掌握程度，并及時(shí)對(duì)下節(jié)課的教學(xué)計(jì)劃做出適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)教師對(duì)該門課程整個(gè)學(xué)習(xí)過程（課前、課中、課后）的全程引導(dǎo)。

（四）鼓勵(lì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，課程考核靈活多樣

強(qiáng)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(shí)成績(jī)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(duì)于重點(diǎn)章節(jié)的內(nèi)容，要求進(jìn)行深入細(xì)致的講解和較高強(qiáng)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(duì)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(duì)進(jìn)行討論，每組提交討論報(bào)告。對(duì)于非重點(diǎn)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(bào)告，再加上每組機(jī)械系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)成果，這些部分組成平時(shí)成績(jī)。也就是《機(jī)械原理》課程可以采取多項(xiàng)成績(jī)累加的成績(jī)?cè)u(píng)定方法。具體做法：平時(shí)成績(jī)占50%（機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)課占5%、自學(xué)報(bào)告占5%），期末閉卷測(cè)驗(yàn)占50%。采用多項(xiàng)成績(jī)累加的方法，可以避免學(xué)生平時(shí)不學(xué)習(xí)、考試前臨陣磨槍的現(xiàn)象發(fā)生。課程中機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)物模型的搭建，有助于學(xué)生真正掌握和靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。

通過課前預(yù)習(xí)、課中效果檢測(cè)、課后的練習(xí)跟進(jìn)、課下的自學(xué)以及學(xué)生的分組討論，能夠保證《機(jī)械原理》理論部分的教學(xué)質(zhì)量，為創(chuàng)新設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為后續(xù)的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、機(jī)械系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可以培養(yǎng)同學(xué)們的實(shí)踐動(dòng)手操作能力，以初步實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。通過參加各類科技競(jìng)賽、教師的科研項(xiàng)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(shí)踐能力，使他們?cè)谏险n的過程中提出了很多具有創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)，使得進(jìn)一步完善后制作的實(shí)物模型在河北省和國(guó)家的大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)中多次獲得獎(jiǎng)項(xiàng)。根據(jù)《機(jī)械原理》課程的教學(xué)目標(biāo)，要求進(jìn)一步完善《機(jī)械原理》課程教學(xué)體系，為社會(huì)培養(yǎng)具有本校特色、適應(yīng)社會(huì)發(fā)展且具有創(chuàng)新能力的復(fù)合型機(jī)械設(shè)計(jì)人才。

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