崔高健　陳延偉

摘 要：本文提出并實施機械設(shè)計課程“五位一體”的立體化教學(xué)模式，提出并完成改善機械設(shè)計課程教學(xué)效果的四個策略，完善多種教學(xué)手段互相補充，改革機械設(shè)計課程考試模式，重新構(gòu)建機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系，實現(xiàn)機械設(shè)計課程從傳授知識到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的改革，對提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有明確的借鑒作用和推廣價值。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力 課程改革 教學(xué)模式 實驗教學(xué) 考試模式

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）03-00-02

一、引言

近年來，隨著新型產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的大量出現(xiàn)，對工程畢業(yè)生提出了更高的要求。作為最大的工程學(xué)科，機械工程專業(yè)的改革倍受關(guān)注，機械專業(yè)課程體系及培養(yǎng)模式的改革和創(chuàng)新也逐步成為研究的熱點。

教育部高等學(xué)校機械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會的“機械設(shè)計”課程指導(dǎo)小組，曾經(jīng)啟動了國內(nèi)高?！皺C械設(shè)計”課程教學(xué)現(xiàn)狀的調(diào)查。調(diào)查涵蓋了機械設(shè)計課程基本情況包括精品課程建設(shè)情況，課程開課時間，理論教學(xué)的學(xué)時數(shù)，實驗教學(xué)的學(xué)時數(shù)以及“985”類型大學(xué)、“211”類型大學(xué)和普通大學(xué)的任課教師基本情況；“985”類型大學(xué)、“211”類型大學(xué)和普通大學(xué)的教學(xué)研究和教學(xué)改革情況包括教學(xué)改革的開展情況和教學(xué)改革的成果；教學(xué)方法與手段包括多媒體與課件的應(yīng)用，課程網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)，網(wǎng)上教學(xué)資源的應(yīng)用；課外實踐性教學(xué)活動；參加創(chuàng)新設(shè)計競賽；課程考核方式等各個方面。

調(diào)查認(rèn)為絕大部分院校機械設(shè)計系列課程的教學(xué)開展情況與《機械設(shè)計系列課程教學(xué)基本要求》是基本相符的，但是，隨著社會和企業(yè)對學(xué)生創(chuàng)新能力和工程設(shè)計能力要求的提高， “機械設(shè)計”課程在教學(xué)思想、方法和手段上的進步并沒有同步體現(xiàn)，實驗課程設(shè)置不合理、課程設(shè)計題目單一、實驗課程開放程度的一般化以及課程考核方式的簡單化等問題凸顯出來，達(dá)不到對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求。

因此，有必要開展新條件和新形勢下的“機械設(shè)計”課程教學(xué)新思想和新方法的研究，以期獲得成果經(jīng)驗并惠及整個課程，實現(xiàn)機械設(shè)計課程從傳授知識到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的改革。

二、課程改革模式

1.提出并實施機械設(shè)計課程“五位一體”的立體化教學(xué)模式

本著機械設(shè)計系列課程綜合改革，強化精品工程建設(shè)的思想：構(gòu)建了基于課堂理論教學(xué)、機械設(shè)計課程設(shè)計、綜合創(chuàng)新實驗、課外科技制作和機械設(shè)計競賽“五位一體”的立體化教學(xué)模式，初步形成了完整的理論與實驗教學(xué)體系的新理念。

1.1針對教學(xué)模式與社會需求適應(yīng)性問題，調(diào)研前修課和后續(xù)課的內(nèi)容，解決學(xué)科交叉知識問題，更新部分教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)科研、教學(xué)互助，歸納相似性，突破個性矛盾。在對課程內(nèi)容融會貫通的基礎(chǔ)上，找到各章節(jié)的共性問題，在講授時，尋找其相似性，突破個性矛盾，不僅使得同學(xué)們易接受，易掌握，也節(jié)省學(xué)時[1，2]。以機械零、部件設(shè)計為主線，以參數(shù)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計為重點，突出機械設(shè)計的共性規(guī)律和基本方法。注重對前修課程（金工、制圖、公差、原理等）所學(xué)知識的綜合與應(yīng)用；加強創(chuàng)新設(shè)計和綜合設(shè)計能力的培養(yǎng)；強調(diào)多方案設(shè)計、再設(shè)計的思想；用CAD技術(shù)充實教學(xué)內(nèi)容和改進教學(xué)手段；培養(yǎng)學(xué)生具有較扎實的工程基礎(chǔ)。

1.2機械設(shè)計課程設(shè)計改革，通過有生產(chǎn)背景的實踐課題，以設(shè)計對象為主線，使學(xué)生通過原理方案的設(shè)計、執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計、傳動方案的設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等過程，加深對機械系統(tǒng)的整體認(rèn)識，加強設(shè)計中的工程意識，培養(yǎng)綜合創(chuàng)新設(shè)計的能力[3]。將機械的原理方案設(shè)計與執(zhí)行機構(gòu)、傳動機構(gòu)的設(shè)計有機結(jié)合，將機構(gòu)的運動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計有機結(jié)合，并將機械創(chuàng)新設(shè)計方法及計算機輔助設(shè)計技術(shù)應(yīng)用到整個設(shè)計過程中，使學(xué)生的創(chuàng)新潛能得到了充分發(fā)揮。

1.3綜合創(chuàng)新實驗

突破了原有的實驗課程附屬于理論課程的狀況，重新構(gòu)建機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系[4]，單獨設(shè)課，單獨記分。

1）實驗教學(xué)獨立設(shè)課班級

為了提高實驗教學(xué)質(zhì)量、為理論教學(xué)服務(wù)、充分發(fā)揮實驗室的教學(xué)作用，培養(yǎng)服務(wù)于地方、服務(wù)于生產(chǎn)實際的實用型人才，特別是為培養(yǎng)創(chuàng)新性人才，開展實驗室開放機制，并申報實驗室開放基金項目，獲得學(xué)校的資助。

項目一：機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計（一）

實驗設(shè)備：優(yōu)耐美多功能加工機組

項目二：機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計（二）

實驗設(shè)備：平面機構(gòu)創(chuàng)意組合設(shè)計分析實驗臺

2）選作研究型實驗項目

應(yīng)用ANSYS有限元軟件進行了機構(gòu)或者機器的動力學(xué)仿真分析研究。

2.提出改善機械設(shè)計課程教學(xué)效果的四個策略，從而加強理論教學(xué)的效果[5]

針對教學(xué)方法單一，個性培養(yǎng)欠缺問題，提出改善機械設(shè)計課程教學(xué)效果的四個策略，

2.1強化實踐，延長機械設(shè)計訓(xùn)練周期

先后增設(shè)入學(xué)專業(yè)教育、新生研討課、課外科技活動小組以及跨年級的專家學(xué)科前沿課程環(huán)節(jié)，通過這些環(huán)節(jié)使學(xué)生增強對學(xué)習(xí)對象的認(rèn)識，明確設(shè)計訓(xùn)練長周期的實際意義。在實驗方面加強機械專業(yè)基礎(chǔ)實驗項目和實驗室的開放，保證學(xué)生不定期預(yù)約可以繼續(xù)進行某項實驗或者根據(jù)已完成實驗的經(jīng)驗[6]，利用現(xiàn)有條件設(shè)計構(gòu)造新的實驗方案，驗證實驗的正確性。還可以利用先進的實驗設(shè)備，制作出簡單的形體，印證理論教學(xué)內(nèi)容，增強直觀感覺 ，從而加強理論學(xué)習(xí)效果。

2.2調(diào)整重點，增設(shè)機械設(shè)計討論內(nèi)容

在有限課時內(nèi)，調(diào)整講授內(nèi)容，增設(shè)習(xí)題討論。對于邏輯性強，有明確清晰傳承關(guān)系的理論推導(dǎo)內(nèi)容，借助于參考教材比較容易掌握，應(yīng)該簡明扼要，主要安排在課后學(xué)生自學(xué)。對于經(jīng)驗性公式和具有模糊性設(shè)計參數(shù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，尤其是相互制約影響的參數(shù)之間關(guān)系的理解和取值趨勢，應(yīng)該重點講解，將導(dǎo)師豐富經(jīng)驗知識傳達(dá)給學(xué)生。

2.3在不斷培養(yǎng)的過程中強化創(chuàng)新意識

利用三維設(shè)計軟件完成機器原形設(shè)計和運動模擬，進行結(jié)構(gòu)和運動干涉檢驗。課外科技活動小組是有效的培養(yǎng)創(chuàng)新意識的途徑。組建機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計小組，每期有20名左右的同學(xué)參加，對其他學(xué)生起到示范作用。

2.4課題訓(xùn)練，提高學(xué)生設(shè)計適應(yīng)能力

充分發(fā)揮實驗室的資源優(yōu)勢、科研課題優(yōu)勢，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，吸收部分優(yōu)秀學(xué)生進入實驗團隊參與科學(xué)研究活動，參與到教師的科研課題中并承擔(dān)部分基礎(chǔ)性工作。

3.多種教學(xué)手段互相補充，培養(yǎng)創(chuàng)新性思維，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和效率

進行多種教學(xué)手段互相補充，培養(yǎng)創(chuàng)新性思維，創(chuàng)建機電工程學(xué)院第一個內(nèi)容豐富的教學(xué)網(wǎng)站，本科生教學(xué)助理全天維護，保證教師和學(xué)生隨時交流。

4.加強三個課堂的改革與互動

針對一、二、三課堂相脫節(jié)問題，課程組將第二課堂活動作為本科生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的重要方式，以“學(xué)以致用，服務(wù)社會”和“開拓思維，接觸科研”為培養(yǎng)目標(biāo)，堅持 “教學(xué)科研實踐相結(jié)合”的課程培養(yǎng)模式，營造濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，鍛煉學(xué)生科學(xué)的思維方式[7]。利用機械設(shè)計大賽，使更多的學(xué)生參與進來，選送優(yōu)秀作品參加全省、全國的機械創(chuàng)新設(shè)計大賽[8]，取得了優(yōu)異的成績。

5.提出了基于創(chuàng)造力要件的創(chuàng)造能力培養(yǎng)，完成了機械設(shè)計課程考試模式改革試點工作

針對考試模式中的弊端，開展國內(nèi)外高校調(diào)查研究，在嘗試期中考試采用半開卷考試形式的基礎(chǔ)上，進行基于創(chuàng)造力要件的創(chuàng)造能力培養(yǎng)，實踐機械設(shè)計課程項目驅(qū)動式考試模式改革。

在機電工程學(xué)院機械工程及自動化專業(yè)學(xué)生中，經(jīng)過動員，讓學(xué)生踴躍報名參加，通過一定的相關(guān)知識點的復(fù)習(xí)串講和選拔考試（含筆試、面試和小技能測試）以及輔導(dǎo)員老師和任課教師的把關(guān)，選出參加考試模式改革試點的學(xué)生。通過課題題目確定和方案論證，學(xué)生根據(jù)生活和生產(chǎn)實際需要，自主提出課題，在整個學(xué)期完成課題的設(shè)計、繪制三維圖和二維加工圖紙以及設(shè)計說明書的編制，來替代一次性的期末結(jié)業(yè)考試，達(dá)到創(chuàng)造能力培養(yǎng)的目的。

三、結(jié)語

通過近六年的課程改革模式研究，機械設(shè)計課程組獲得了吉林省教育科學(xué)規(guī)劃重點課題《從傳授知識到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程改革模式研究》等9個教學(xué)研究課題，并取得了一定的成績，機械設(shè)計課程被評為省級精品課，獲教學(xué)成果獎二等獎1項，學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計作品多次獲得獎勵，在課程改革中，形成了課程組獨特的創(chuàng)新教育模式。

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作者簡介：崔高?。?970-），男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事機械設(shè)計研究。