高职机械设计基础课程中学生能力培养的实践与

摘 要本文探索了以培养学生机械创新设计能力为主线的训练项目整合机械设计课程内容,推行以教促学和小组讨论式学习为一体的教学方法改革,实行以创新制作为主的实践环节改革,建立以机械创新设计大赛内容为导向的机械创新设计协会,考核方式改革突出创新能力目标的考核,并进行了实践,使高职学生的机械创新设计能力和实物创新制作能力得到了较大提高.

关 键 词创新设计能力以教促学讨论式学习考核方式

中图分类号：G712文献标识码：A

创新能力则是人们改造旧事物和创造新事物的能力,它包括发现问题、分析问题、发现矛盾、提出检测设、论证检测设、解决问题及在解决问题的过程中进一步发现新问题、新方法从而推动事物向前发展的一种能力.创新能力的培养离不开收集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、协作能力等等,也包括较扎实的基础知识、基本技能、较宽的知识面、较强的实践能力和丰富的实践经验.①②

在我国建设创新性大国的历史背景下,高职学生担负着生产一线的技术创新和管理创新的重任,即工艺流程的革新、加工方法的改良、新产品的开发试验、管理形式的变革等都是高技能型人才应具备的创新能力.机械设计基础是机械专业的专业基础课,涵盖了工程力学、机械零件、机械原理、机械设计以及机械课程设计等课程,内容广、综合性强,在机械类课程中起到了承上启下的作用.而目前的机械设计课程重视理论讲授、学生学习起来非常吃力、难以提高学习兴趣,内容过于陈旧且抽象单一、联系工程实际不够紧密、实践环节薄弱、并且忽视了对学生创新意识和创新能力的培养.因此,对该课程进行以培养学生创新能力和实践能力为目标的改革十分必要,必将对机械专业学生的创新意识和创新能力的培养起到十分关键的作用.③

1以培养机械创新设计能力的培养为主线的项训练目整合课程内容

机械创新设计能力的提高需要一个长期的培养过程,而且需要扎实的机械设计理论知识、较强的创新意识和创新实践能力.因此,建立一个以培养创新能力为主线的机械设计课程内容,对有效培养高职学生机械创新设计能力的起着至关重要的作用.课程内容的设置遵循了学生认知、专业知识学习和创新能力成长的规律,从简单到复杂、从初级到高级,设置了一条以创新设计项目为引领、以认知项目和常规训练项目为理论知识掌握和应用的课程内容新体系,把相关理论知识的学些融入具体的项目训练中.④例如,在训练“脚踏式健身自行车的创新设计”时,先让同学们认识和操作牛头刨床和缝纫机的曲柄摇杆机构实物模型；其次,讲解与此相关的理论知识：曲柄摇杆机构的工作原理、曲柄摇杆机构的自由度计算以及弯矩强度和弯曲刚度的力学计算；然后以相关项目“颚式破碎机机构分析”训练与强化曲柄摇杆机构相关知识和分析与设计该类机构的能力；最后,让同学们分组设计“脚踏式健身自行车”,并强调其原理设计不能局限于曲柄摇杆机构,可以考虑棘轮机构、液压或气压传动系统、以及其他富有想象力的设计方案.

2推行以教促学和讨论式学习为一体的教学方法改革

“以教促学”和“讨论式学习”均是以学习者为中心的教学方法,能够有效提高学生的独立思考能力、协作能力和创新能力,把二者融为一体,势必会产生更加有效学效果.

2.1通过教而学的教学方法

“以教促学”的教学方法是基于建构主义理论之上的一种教学创新,基本的教学方法是真正以学习者为中心的交际教学法和以学习为中心的任务教学法.最终的目标是提高学生的自主学习和合作学习的能力,提高学生获取知识的能力、独立思考的能力和创新的能力.⑤在机械设计的教学过程中,让每组同学至少负责一节课的讲解,包括PPT制作、讲稿,该节课要求是基于项目或任务驱动,项目或任务的内容自选,应突出项目的创新性,并讲授与之相关的理论知识.

2.2小组讨论式教学方法

小组讨论是合作学习中教学环境最宽松、学生参与度最高的互动学习方式.美国教育学家布卢姆认为：当学习转化为一种合作过程,人人都从中受益时,小组学习是十分有效的.⑥

目前的任务实施主要采用小组讨论的方法完成任务,分组往往很随意,要么是按学号分,要么按宿舍分,要么按上课时的习惯座次分,讨论后由一个学生总结.这样会使其他通同学偷懒,而且效率低,或者成绩较差的小组不讨论或讨论的进度很慢.高效的小组讨论具备这样的特征：一是分工明确,二是小组成员积极参与,三是时间被高效利用,四是学生之间能够互相帮助.这里提出通过教而学的小组学习法.在分组时,首先使每组中都有成绩差的学生和成绩好的学生,让成绩好的学生带动和指导成绩差的学生,以提高讨论的质量和效率；其次,应尽量使小组的数量比小组成员的数量多一个.在任务或项目分配时,每个小组的任务应尽量不同.当一个小组讨论完后,让该组每个的成员分别到其他小组去讲解或演示其任务内容,直至把其他小组成员全部讲会.在讲解时,要说明其任务完成的创新点和具体实施方案及结构实现.

3以创新制作为主导改革实践环节

由于相关的零部件的强度和刚度的计算和校核在理论学习时已有训练,而且市场上大量已有成熟的相关计算软件,因此,该环节应注重方案和结构设计,掌握相关的强度和刚度的计算和校核方法和过程,但不必花费大量的时间去计算.项目的设计时给出的诸如减速器的设计范例只是参考,学生需要完成的项目应是减速器意外的其他项目,这些项目要么来自于生产实际,如旋转式多工位机械手、差速输送机、用于烟丝输送的垂直提升机等；要么是同学们感兴趣的能够解决实际生活问题的项目,如简易立体车库、健身自行车、新型高楼逃生窗帘、轻便式高楼逃生器、多功能野外手术床、自动鲜肉切片机等.在该环节,仍然要突出学生的自选自拟题目.在实物的制作过程中,对于体积较大的项目,做出模型即可,对体积较小或创新性较强的项目可做出1:1的实物.

4建立以机械创新设计大赛内容为导向的机械创新设计协会

机械创新大赛为全国大学生提供了培养创新能力和科技转化成果能力的舞台.但以往的大赛只是少数同学参加,覆盖面很小,受益的同学不多.为此,我们成立了机械创新设计协会,下设十个小组,由一批有实践经验且创新能力较强的教师指导,并由组织能力、创新意识和创新意识较强的学生负责,分工协作,目的明确.以协会的形式开展活动,不仅利于学生充分合理安排时间,更能锻炼学生的组织管理能力,加强团队合作精神.每学期组织一次院内机械创新设计大赛,并给获奖的团体以奖励,比赛内容不限,比赛的题目以学生自拟为主,老师给与指导；每两年组织一次江苏省暨校内选拔赛,比赛内容以全国机械创新设计大赛的内容导向,题目可以是老师给出,也可以是学生自拟.此举极大地地激发了学生学习机械知识的热情和创新意识,较大地提高了学生的机械创新设计能力,且参与的学生数量得到了很多的提高,也取得了较好的比赛成绩,先后获得了自动黑板擦、万向液压救灾等二等奖8项、机械摩擦式高楼逃生装置、液压救灾剪等三等奖15项,并于2010年获得了江苏省机械创新大赛优秀组织奖.而且,相关机械创新设计获得发明专利2项,新型实用专利8项,并有3项正在审理中.

5考核方式改革突出创新能力考核

考核方式的改革与课程体系、教学方法、实践教学改革相辅相成,相互促进,而且,后者是前者的基础,前者对后者具有较强的导向作用.

机械设计改变了以往重知识轻能力的“一卷定终身”考核方式,实行理论考核与实践考核相结合,采取过程评价与结果评价相结合的方式,强化学生综合实践能力,重点评价学生的职业能力,突出学生创新能力的考核.课程考核成绩包括形成性考核（60%）和期末考试（40%）,其中形成性考核包括以下内容：

（1）平时成绩（10%）.主要包括平时课后作业和上课纪律考核.

（2）课堂项目或任务（30%）.针对高职生理论分析能力较差、定性分析能力和创新意识较强的特点,课堂任务考核主要包括机械设计的创新点、团队的协作精神和能力、学习态度和任务完成情况的考核其中创新点占课堂任务考核的30%.对于理论创新设计项目,其方案设计应占最大分值,其次是结构设计,最后是相关理论计算.

（3）课外实践创新项目（20%）.课外实践创新项目主要包括方案创新设计、机构创新设计、理论分析和实物制作.其中实物制作占40%,主要考察期功能是否实现、结构是否合理、制作质量是否达标；方案创新设计、机构设计和理论分析各占20%.

（4）期末考试（40%）.期末考试除了考核学生对课程知识掌握程度和一般应用能力外,还考核期创新设计能力,要求学生在规定的时间内,根据创新题目的要求,拟定出可行性方案,并画出机械系统的运动和结构简图,该题目占期末考试的20%.

6结论

通过以培养学生创新能力为主线,对机械设计的课程内容体系、教学方法、实践环节和考核方式的的改革,提高了学生们的学习兴趣和学习效果、提高了学生的知识应用能力、增强了创新意识和创新能力.教学改革实施使我们看到,虽然高职生的理论分析和计算能力较弱,但学生们的定性分析能力、实践能力和创新思维能力是很强的.如果（下转第60页）（上接第44页）我们在借鉴他人成功经验的基础上,对机械设计教学过程中不断探索和实践,必将会摸索出更加适合培养高职生工程应用能力和创新能力的课程内容和教学方法来.

注释

①汪刘生.教学论[M].合肥:中国科学技术大学出版社,1996:32-45.

②杨志勤.等机械类高职创新能力培养“2332”教学模式的探索.中国职业技术教育,2010.2.

③李阳星等.机械设计基础课程体系改革与学生创新能力培养的研究与实践.黑龙江教育,2007(7、8).

④翁蓉等.高职高专机械设计课程教学改革研究.科技信息,2010.23.

⑤李超慧.“以教促学”教学模式在基础英语课堂中的应用.和田师范专科学校学报,2011.4.

⑥李辉.小组讨论教学模式的有效性.教学管理.2007.12.