曹鵬彬 湯旭青 肖敏

摘要：科學(xué)素質(zhì)是大學(xué)生綜合素質(zhì)的重要組成部分。本文結(jié)合《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》的課程內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計一般知識、技能和方法的同時，也結(jié)合專業(yè)教學(xué)開展了生動的科學(xué)素質(zhì)教育。

關(guān)鍵詞：科學(xué)素質(zhì)教育；機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計；專業(yè)課教學(xué)；科學(xué)思想方法；科學(xué)精神

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）30-0090-04

大學(xué)生不僅要掌握必要的科學(xué)技術(shù)知識，而且要掌握科學(xué)方法、樹立科學(xué)思想、崇尚科學(xué)精神?？茖W(xué)素質(zhì)是大學(xué)生綜合素質(zhì)的重要體現(xiàn)之一?？茖W(xué)素質(zhì)不僅包含了科學(xué)知識和科學(xué)方法的學(xué)習(xí)、理解和應(yīng)用，還包含人生觀、價值觀和現(xiàn)代道德倫理內(nèi)容。提高科學(xué)素質(zhì)，旨在幫助人們應(yīng)用科學(xué)處理實際問題，并在處理與他人、與環(huán)境的關(guān)系時，能夠運用科學(xué)的概念、方法、技術(shù)和價值進(jìn)行抉擇[1]?？茖W(xué)素質(zhì)教育是指以科學(xué)精神為核心，知識、思想、方法和精神四個層次有機(jī)結(jié)合的綜合培養(yǎng)[2]。為此，高校教師在傳授知識的同時，應(yīng)該有目的地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力，進(jìn)行包括科學(xué)知識、科學(xué)思維、科學(xué)方法和和科學(xué)精神等方面的全方位科學(xué)素質(zhì)教育。專業(yè)教學(xué)是高等教育的重要組成部分，結(jié)合專業(yè)課課堂教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)是提高大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要途徑。事實上，每一專業(yè)課程中不但蘊(yùn)含豐富的專業(yè)思想，也蘊(yùn)含著豐富的素質(zhì)教育素材[3]。作為專業(yè)教師，應(yīng)該在課程教學(xué)過程中融合科學(xué)素質(zhì)教育的內(nèi)容，主動挖掘科學(xué)素質(zhì)教育素材，打破傳統(tǒng)的單純傳授專業(yè)科學(xué)知識的局限[4]。本文結(jié)合《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》的課程教學(xué)，開展了專業(yè)課教學(xué)中科學(xué)素質(zhì)教育的研究與實踐。通過創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計，改革教學(xué)方法，潛移默化地融合科學(xué)精神與人文精神，在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計一般知識、技能和方法的同時，也使學(xué)生受到了科學(xué)思想方法的訓(xùn)練以及科學(xué)精神和價值觀的熏陶，提高了教學(xué)質(zhì)量，取得了更好的教學(xué)效果。

一、《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》課程說明及科學(xué)素質(zhì)教育的動因

1.課程說明?！稒C(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》是我?！皺C(jī)械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)的一門專業(yè)課。該課程將《機(jī)械設(shè)計學(xué)》[5]作為主要教材，整合了《機(jī)械設(shè)計方法學(xué)》[6]的部分內(nèi)容，以“產(chǎn)品”為研究對象，以“功能設(shè)計”、“結(jié)構(gòu)設(shè)計”和“創(chuàng)新設(shè)計”為核心內(nèi)容，其目的是使學(xué)生掌握產(chǎn)品設(shè)計的基本方法、促進(jìn)設(shè)計過程中機(jī)械制圖、力學(xué)以及機(jī)械設(shè)計、制造等方面基礎(chǔ)知識的綜合運用，啟發(fā)創(chuàng)造性，訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計能力?！肮δ茉O(shè)計”是《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》的核心內(nèi)容之一，也是教學(xué)重點與難點，它要求學(xué)生學(xué)會運用“功能”的觀點來看待產(chǎn)品，對產(chǎn)品進(jìn)行功能分析。然而學(xué)生對于功能分析比較陌生，他們往往習(xí)慣于對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計。因此在教學(xué)過程中，需要多方面探索，加強(qiáng)“功能原理設(shè)計”教學(xué)內(nèi)容，注重培養(yǎng)學(xué)生的“功能”觀點，改變學(xué)生只重視產(chǎn)品“結(jié)構(gòu)”、忽視“功能”和不習(xí)慣對產(chǎn)品進(jìn)行“功能思考”的現(xiàn)狀，強(qiáng)化“功能設(shè)計”方面的訓(xùn)練。

2.科學(xué)素質(zhì)教育的動因?！稒C(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》涉及到許多關(guān)于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的方法，如系統(tǒng)工程方法、產(chǎn)品設(shè)計的一般進(jìn)程、解決問題的邏輯步驟、黑箱法、功能分解、物場分析法、技術(shù)矛盾分析法等。學(xué)習(xí)和掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的一般性、通用方法是課程的主要教學(xué)目標(biāo)之一。然而，這些方法理論性較強(qiáng)，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生往往感到比較枯燥、不容易理解，從而影響學(xué)習(xí)效果。實際上，《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》課程中講述的關(guān)于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的方法，不僅是指導(dǎo)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計活動的有效方法，還可以幫助我們正確、科學(xué)地思考問題、分析問題和解決問題，從而指導(dǎo)日常生活、學(xué)習(xí)、工作中一些問題的有效解決。因此，如果將機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中的一些問題及其設(shè)計方法，映射為日常生活、學(xué)習(xí)、工作中的有關(guān)問題與解決方法，進(jìn)行類比講解，將科學(xué)與人文相融合，教學(xué)內(nèi)容會更加豐富、充實和生動，學(xué)生也會豁然開朗，促進(jìn)所學(xué)知識的理解、掌握和實際應(yīng)用。與此同時，學(xué)生也在潛移默化中學(xué)會了舉一反三、觸類旁通，并能夠在今后的日常生活、學(xué)習(xí)、工作中，自覺地運用機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的相關(guān)科學(xué)思想方法去思考、分析和解決問題。由此可見，《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》課程為結(jié)合專業(yè)課教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想方法提供了豐沃的土壤。設(shè)計的本質(zhì)是革新和創(chuàng)造。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中必須突出“創(chuàng)新”的原則，通過直覺、推理、組合等途徑，探求創(chuàng)新的原理方案和結(jié)構(gòu)，做到有所發(fā)明，有所創(chuàng)造，有所前進(jìn)。此外，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計是一項十分復(fù)雜的工作，也是一項嚴(yán)肅的科學(xué)活動，需要一絲不茍的求實精神。因此，教師在《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》的教學(xué)過程中，有責(zé)任和義務(wù)有意識地結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)精神教育，注重啟迪學(xué)生的創(chuàng)新意識、培養(yǎng)創(chuàng)新精神，同時向?qū)W生強(qiáng)調(diào)做事、做學(xué)問必須本著嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生對待科學(xué)工作和科學(xué)研究一絲不茍的求實精神。綜上所述，結(jié)合《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》專業(yè)課教學(xué)，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思想方法的訓(xùn)練以及科學(xué)精神和價值觀的熏陶，是對大學(xué)生進(jìn)行全方位科學(xué)素質(zhì)教育的良好途徑。

二、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想方法

在《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》這門課中，學(xué)生將學(xué)習(xí)和掌握很多有關(guān)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的基本、一般性、通用方法。在教學(xué)過程中，本課程教師注意結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，有意識地將機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計方法的相關(guān)知識上升到觀點、精神、方法、思想的層次上，在培養(yǎng)和提高學(xué)生產(chǎn)品設(shè)計能力的同時，也使學(xué)生受到科學(xué)思想方法的訓(xùn)練，從而使學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)的過程中潛移默化地接受到科學(xué)素質(zhì)教育，學(xué)會學(xué)習(xí)，并將一些方法自覺用于思考、分析和解決日常生活、學(xué)習(xí)、工作中的有關(guān)問題。下文結(jié)合系統(tǒng)工程思想方法和功能分解這兩個教學(xué)內(nèi)容，介紹本課程教師如何通過專業(yè)教學(xué)與科學(xué)素質(zhì)教育的融合來提升大學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

1.系統(tǒng)工程的思想和方法。為了使學(xué)生能夠正確、全面地理解“設(shè)計”，同時也促進(jìn)學(xué)生更好地開展機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計活動，課程教學(xué)一開始就從多個角度向?qū)W生闡釋講解“設(shè)計的基本內(nèi)涵”。設(shè)計活動是一項系統(tǒng)工程，這是設(shè)計的基本內(nèi)涵之一。然而對于“系統(tǒng)工程”，機(jī)械專業(yè)的學(xué)生并不了解。于是，我們進(jìn)行了如下的延伸教學(xué)：首先，介紹了系統(tǒng)工程的概念，說明它是以大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)為對象的一門交叉學(xué)科，而大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)由許多相互作用、相互依賴、關(guān)系密切的子系統(tǒng)所組成。其次，舉例說明載人航天工程、登月工程等都是典型的系統(tǒng)工程。再次，說明系統(tǒng)工程思想的核心是整體觀念，就是要用系統(tǒng)的方法研究系統(tǒng)的對象，立足整體，統(tǒng)籌全局，全面規(guī)劃，協(xié)調(diào)處理，使系統(tǒng)的總體與部分之間、部分之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間達(dá)到辯證統(tǒng)一。然后，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計，尤其是大規(guī)模復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計，需要以系統(tǒng)工程思想和方法作為指導(dǎo)，這樣才能處理好產(chǎn)品局部與整體之間的關(guān)系，通過協(xié)調(diào)配合實現(xiàn)整體最優(yōu)，并有利于綜合考慮產(chǎn)品全生命周期的各個環(huán)節(jié)以及人（產(chǎn)品使用者）-機(jī)（產(chǎn)品）-環(huán)境的大系統(tǒng)關(guān)系。接著，說明系統(tǒng)工程方法是一種現(xiàn)代的科學(xué)決策方法，也是一門基本的決策技術(shù)，可以幫助我們科學(xué)、全面地分析和處理問題，也能夠有效指導(dǎo)解決日常生活、學(xué)習(xí)、工作中遇到的一些問題。例如，考研是高年級大學(xué)生面臨的一個重大現(xiàn)實問題，專業(yè)教師應(yīng)該積極加以引導(dǎo)。事實上，考研的準(zhǔn)備及其整個過程涉及到方方面面，完全就是一項系統(tǒng)工程。因此，可以引導(dǎo)學(xué)生有意識地運用系統(tǒng)工程的思想和方法進(jìn)行分析、決策和實施，對整個考研活動進(jìn)行全局規(guī)劃，對各方面需要解決的問題和矛盾進(jìn)行協(xié)調(diào)考慮和處理，從而幫助學(xué)生順利、成功地完成考研。最后，借助講解閃耀著系統(tǒng)工程思想的杰出典范——都江堰水利工程，讓學(xué)生在人文知識的學(xué)習(xí)中進(jìn)一步體會系統(tǒng)工程的思想和方法。

2.由“功能分解”學(xué)會“任務(wù)分解”?！肮δ茉O(shè)計”是《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》的核心內(nèi)容之一，也是教學(xué)重點與難點。所謂“功能設(shè)計”是指“功能原理設(shè)計”，包括“功能分析”和“工作原理設(shè)計”兩個方面?！肮δ芊纸狻笔恰肮δ芊治觥钡闹匾獌?nèi)容，是指由產(chǎn)品的總功能分解得到各個分功能?！肮δ軜洹北硎玖丝偣δ艿姆纸馇闆r，是描述產(chǎn)品的總功能、分功能以及對總功能進(jìn)行逐層分解的一種圖形工具，它既體現(xiàn)了功能分解的過程，也是功能分解的結(jié)果。因此，“功能分解”這一教學(xué)內(nèi)容的講解和學(xué)習(xí)是圍繞“功能樹”進(jìn)行的。教學(xué)過程中，“功能樹”的教學(xué)從什么是功能樹（What）、為什么要對總功能進(jìn)行功能分解得到功能樹（Why）以及如何進(jìn)行功能分解（How）這三個方面逐步展開。對于“功能樹”的“What”方面，除了相關(guān)定義、概念的講授外，重點是通過類比，講解功能樹中“上級功能”和“下級功能”之間“目的”和“手段”的關(guān)系，使學(xué)生能夠輕松理解和很好地把握“功能樹”的概念，在幫助學(xué)生學(xué)會看懂“功能樹”的同時，也啟發(fā)了功能分解的思路。在講解“Why”的時候，首先從“抽象和具體”、“復(fù)雜和簡單”的關(guān)系出發(fā)，向?qū)W生說明：功能分解是將產(chǎn)品抽象的總功能逐步具體化的過程，從而使得產(chǎn)品的功能易于實現(xiàn)；并且通過功能分解得到的各個分功能，其復(fù)雜程度相比總功能小得多，更容易實現(xiàn)。其次，通過舉例，進(jìn)一步說明功能分解的目的和意義，也讓學(xué)生在直觀講解中更好地理解。最后，說明“功能分解是設(shè)計過程從抽象到具體的一種體現(xiàn)”，讓學(xué)生更好地理解設(shè)計過程和進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計?！肮δ芊纸狻奔仁墙虒W(xué)重點，也是難點。為此，在“How”的教學(xué)中，為了幫助學(xué)生適應(yīng)和逐步習(xí)慣“功能思考”方式，掌握功能分解的方法，并能夠靈活運用，我們反復(fù)向?qū)W生強(qiáng)調(diào)掌握分解思路的重要性，也非常重視思路、方法的啟發(fā)教學(xué)，并注意多種教學(xué)方法的綜合運用。例如，通過各種典型功能分解的案例分析，歸納總結(jié)出4條思路，幫助學(xué)生根據(jù)不同產(chǎn)品的特點，按照一定的邏輯步驟完成分解工作；通過大量案例教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生熟練掌握功能分解方法。此外，在“how”的教學(xué)中，注意采用師生互動的教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)生的積極性，提高學(xué)習(xí)熱情。首先，布置開放式作業(yè)，選取學(xué)生比較熟悉的產(chǎn)品對象和日常生活中的小家電產(chǎn)品，如減速器、吸塵器、榨汁機(jī)、咖啡壺、加濕器等，讓學(xué)生進(jìn)行功能分析，畫出功能樹，并了解和分析產(chǎn)品的工作原理。然后，鼓勵學(xué)生制作PPT和走上講臺，以PPT的形式對作業(yè)進(jìn)行匯報，并組織同學(xué)們一起討論。在匯報、討論的過程中，教師注意捕捉學(xué)生思維中的閃光點，對于新穎、巧妙的解答方案及時鼓勵。設(shè)計問題不同于計算問題，具有多解性，沒有標(biāo)準(zhǔn)答案。開放式作業(yè)可以促進(jìn)學(xué)生開動腦筋、積極思考，通過查閱資料、產(chǎn)品拆裝、咨詢討論等多種途徑探求解答方案，通過自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和趣味學(xué)習(xí)，進(jìn)一步鞏固掌握所學(xué)的知識、方法，提高產(chǎn)品設(shè)計與分析的能力。教學(xué)過程中，學(xué)生們普遍反映，開放式作業(yè)和匯報、討論的師生互動教學(xué)激發(fā)了他們學(xué)習(xí)的主動性和積極性，也為他們提供了自我展示的機(jī)會，各方面能力得到了綜合鍛煉。“功能分解”是將抽象、復(fù)雜的總功能逐層分解得到具體、簡單的各個分功能，從而使產(chǎn)品的功能更容易實現(xiàn)，其思想實際上體現(xiàn)了“任務(wù)分解”的思想：對于一個復(fù)雜問題，直接對它進(jìn)行求解往往很困難，一個通常的辦法是先將原來的任務(wù)進(jìn)行逐層分解，得到多個相對簡單、具體的子任務(wù)，然后對這些子任務(wù)進(jìn)行求解，從而完成對原來復(fù)雜問題的求解。由此，在教學(xué)過程中，教師會很自然地由“功能分解”聯(lián)想和引出“任務(wù)分解”，并引導(dǎo)學(xué)生運用“任務(wù)分解”的思想、方法分析和解決日常生活、學(xué)習(xí)、工作中的一些復(fù)雜問題。例如，考研不僅是一項系統(tǒng)工程，也是一項十分復(fù)雜的重大任務(wù)，如果同學(xué)們在對考研進(jìn)行全局規(guī)劃的基礎(chǔ)上，利用“任務(wù)分解”的思想，將考研任務(wù)逐層分解為若干個子任務(wù)，然后各個擊破，考研過程將會更加科學(xué)、有序。從上述“功能分解”知識點的教學(xué)過程中可以看出，教師十分注意思路、方法的分析、歸納和引導(dǎo)，同時也注意將知識上升到觀點、精神、方法、思想的層次上，從而結(jié)合專業(yè)教學(xué)，很好地對學(xué)生實施了科學(xué)素質(zhì)教育。

三、提升學(xué)生的科學(xué)精神

科學(xué)精神是指由科學(xué)性質(zhì)所決定并貫穿于科學(xué)活動之中的基本的精神狀態(tài)和思維方式，是體現(xiàn)在科學(xué)知識中的思想或理念?？茖W(xué)精神的提升不僅能夠幫助大學(xué)生培養(yǎng)正確的科學(xué)觀，與此同時也影響著大學(xué)生的世界觀、人生觀、價值觀。事實上，科學(xué)精神和人文精神是有機(jī)融合、相互滲透的。結(jié)合專業(yè)教學(xué)，以人文知識、人文精神為橋梁，讓學(xué)生體會和感受科學(xué)精神、受到熏陶，是提升學(xué)生科學(xué)精神的良好途徑。創(chuàng)新是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的本質(zhì)要求，而嚴(yán)謹(jǐn)求實、一絲不茍則是設(shè)計者所必須具備的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)，其二者都是科學(xué)精神的重要體現(xiàn)。下文以創(chuàng)新精神和嚴(yán)謹(jǐn)求實精神為例，介紹本課程教師在《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》的教學(xué)過程中，如何有目的地結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)引入學(xué)生感興趣的人文知識，使學(xué)生通過人文精神和科學(xué)精神的有機(jī)融合，在開闊眼界、豐富知識、陶冶情操的同時，體會和感受科學(xué)精神并進(jìn)行自我提升。

1.培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神?！皠?chuàng)新設(shè)計”是《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》的核心內(nèi)容之一，而啟發(fā)創(chuàng)造性、訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力是課程的重要教學(xué)目標(biāo)。圍繞“創(chuàng)新設(shè)計”的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，本課程教師在教學(xué)過程中注意深入淺出、循序漸進(jìn)，專業(yè)教學(xué)與創(chuàng)新教育融為一體。首先，從設(shè)計內(nèi)涵出發(fā)，說明“設(shè)計的本質(zhì)是革新與創(chuàng)造”，讓學(xué)生認(rèn)識到創(chuàng)新在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中的地位和重要性。其次，講解考慮產(chǎn)品的不同屬性（包括功能、原理方案、結(jié)構(gòu)、外觀等），從不同的角度和方面進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，并強(qiáng)調(diào)功能創(chuàng)新、工作原理創(chuàng)新，這是產(chǎn)品創(chuàng)新的根本所在。鑒于學(xué)生對“功能原理”以及“功能原理創(chuàng)新”的教學(xué)內(nèi)容比較陌生，在對比分析講解了激光加工機(jī)床和金屬切削機(jī)床的工作原理之后，梳理分析講解了火車和打印機(jī)功能原理的演進(jìn)過程，接著對各種鐘表、顯示設(shè)備的不同功能原理進(jìn)行發(fā)散、分析，從而在生動活潑的趣味講解中，引導(dǎo)學(xué)生更好地理解和鞏固掌握“功能原理”的概念，同時啟發(fā)思維，開闊思路。然后，結(jié)合典型創(chuàng)新設(shè)計案例的分析，對創(chuàng)新思維特點、創(chuàng)造性思維方法、創(chuàng)造技法等進(jìn)行講解，讓學(xué)生對創(chuàng)新設(shè)計的有關(guān)知識、原理、方法、思想獲得整體、全面的了解和認(rèn)識，同時通過案例分析法，深入淺出、虛實結(jié)合，讓學(xué)生對理性的知識、思想、方法獲得直觀、感性的認(rèn)識，提高講授效果。最后，補(bǔ)充講解全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽的相關(guān)內(nèi)容。通過介紹歷屆大賽的主題、內(nèi)容以及比賽程序，使學(xué)生對全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽有比較全面的了解和認(rèn)識，便于學(xué)生為參加比賽做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。此外，選取部分獲獎優(yōu)秀設(shè)計作品，分析其設(shè)計目的、工作原理、設(shè)計方案、功能及特點、主要創(chuàng)新點，并播放作品演示的視頻錄像，從而使學(xué)生獲得對機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的感性認(rèn)識，消除對創(chuàng)新設(shè)計的神秘感，激發(fā)他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新熱情，同時在一定程度上為學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計活動提供啟發(fā)思路。創(chuàng)新教育的目的是提高學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)，使他們能夠打破常規(guī)、突破傳統(tǒng)，具有敏銳的洞察力、直覺力、豐富的想象力、預(yù)測力和捕捉機(jī)會的能力等等，從而使思維具有一種超前性、變通性?？茖W(xué)家的故事可以幫助人們了解科學(xué)家的成長經(jīng)歷和科學(xué)研究以及科學(xué)發(fā)明、發(fā)現(xiàn)的過程，從中學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)思維方法，感受和學(xué)習(xí)科學(xué)家的情感、品德和價值觀，受到鼓舞。在“創(chuàng)新設(shè)計”教學(xué)過程中，結(jié)合相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，和學(xué)生一起分享科學(xué)家的故事，這是結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計專業(yè)教學(xué)開展創(chuàng)新教育、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神的重要途徑。為此，我們在授課過程中穿插講解了許多科學(xué)家關(guān)于創(chuàng)新的故事。例如，分享德國科學(xué)家魏格納的個人經(jīng)歷，以及他面對世界地圖，通過奇妙聯(lián)想提出了著名的“大陸漂移學(xué)說”，幫助學(xué)生認(rèn)識和重視聯(lián)想、想象等感性思維對于創(chuàng)新的重要性。分享了富蘭克林揭示雷電秘密、發(fā)明避雷針的過程以及著名的“費城實驗”，讓學(xué)生認(rèn)識到強(qiáng)烈的好奇心和濃厚的興趣對于創(chuàng)新的巨大推動力，感性地了解到通過聯(lián)想、推想、假設(shè)、實驗、驗證等一系列步驟進(jìn)行發(fā)明、創(chuàng)造的創(chuàng)新思維方法和過程，強(qiáng)烈感受到科學(xué)家不畏艱難、勇于探索、執(zhí)著追求真理的科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情和創(chuàng)新意識。又例如，iPhone、iPad等是風(fēng)靡全球的電子產(chǎn)品，也深受大學(xué)生喜愛。于是分享了美國蘋果公司創(chuàng)始人、前首席執(zhí)行官斯蒂夫·喬布斯這位貼上“創(chuàng)新”標(biāo)簽的傳奇人物的人生經(jīng)歷，展示了他給現(xiàn)代通訊、娛樂、生活方式等帶來的深刻改變，并通過他對世界的貢獻(xiàn)以及世人對他的評價，讓學(xué)生強(qiáng)烈認(rèn)識到喬布斯擁有的那種全人類共同珍視和稀缺的財富：“創(chuàng)新精神和富有想象力的心靈”，由此激發(fā)、鼓勵學(xué)生的創(chuàng)新。

2.培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實精神。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計需要創(chuàng)新精神，也需要嚴(yán)謹(jǐn)求實、一絲不茍則的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)。為了強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計是一項復(fù)雜而嚴(yán)肅的科學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生重視養(yǎng)成優(yōu)良的科學(xué)習(xí)慣、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)精神，給學(xué)生講解了“蝴蝶效應(yīng)”（The Butterfly Effect）。通過“蝴蝶效應(yīng)”這一種混沌現(xiàn)象，學(xué)生不僅接觸到了新的科學(xué)知識、理論，而且更加直觀地理解和認(rèn)識到機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計需要遵循一定的科學(xué)步驟和方法，同時也存在不可測的“變數(shù)”。這個“變數(shù)”可能來自一個微小的設(shè)計失誤而引發(fā)的蝴蝶效應(yīng)，從而可能導(dǎo)致不可挽回的設(shè)計錯誤，產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，造成徹底的設(shè)計失敗。為了說明設(shè)計失誤可能造成的嚴(yán)重后果，進(jìn)一步分享了一個關(guān)于加拿大魁北克大橋的真實故事。由于計算有誤，魁北克大橋在施工過程中發(fā)生過2次倒塌，造成80多人喪生。在大橋竣工后，加拿大的七大工程學(xué)院從此每年都給從工程系畢業(yè)的學(xué)生發(fā)一枚戒指，作為對每個工程師的一種警示，這就是在工程界聞名的“工程師之戒”（Iron Ring）。這個真實的故事，無疑給每一位同學(xué)進(jìn)行了一次生動的科學(xué)精神教育，讓他們懂得嚴(yán)謹(jǐn)求實的重要性，從而以嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍的態(tài)度和精神科學(xué)對待今后的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計工作。

教師的職責(zé)不僅僅是“傳道、授業(yè)、解惑”，還要開發(fā)學(xué)生的潛能，注意培養(yǎng)、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)與能力。專業(yè)課程中不但蘊(yùn)含豐富的專業(yè)思想，也蘊(yùn)含著豐富的素質(zhì)教育素材?？茖W(xué)素質(zhì)是大學(xué)生綜合素質(zhì)的重要組成部分。根據(jù)《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》的課程內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)以及學(xué)生實際情況，課程教師積極思考和開展教學(xué)改革，主動挖掘素質(zhì)教育素材，創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計，精心組織，把對學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)教育融入到日常的課堂教學(xué)中去，在提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和綜合能力的同時，也提高了教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。通過《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計學(xué)》專業(yè)課教學(xué)中科學(xué)素質(zhì)教育的研究與實踐，教師們更好地抓住了本課程的本質(zhì)與精髓，課堂更加生動活潑，教師自己也充分體會了“教書又育人”的成就感。

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