机械设计课程型教学模式的构建与实践

摘 要：实施研究型教学的目的是促进机械设计课程开放教育和素质教育,它是以学生为主体,教师为主导,融学习与研究为一体的教学模式,在机械设计课程教学中须树立研究型教学理念,探讨研究型教学内容和方法,以网络教学为平台,加强教学与科研结合,重视产学研,建立平等互动的师生关系,才能提高学生的综合素质和创新能力.

关 键 词：机械设计；研究型教学；模式构建；实践研究

作者简介：武立波（1978-）,男,河北邢台人,大连海洋大学机械与动力工程学院,讲师；宋若冰（1978-）,女,河北晋州人,大连海洋大学机械与动力工程学院,讲师.（辽宁大连116023）

基金项目：本文系辽宁省普通高等教育本科教学改革项目（项目编号：2012447）、大连海洋大学教育教学改革项目（项目编号：JG2011ZD08）的研究成果.

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2014）05-0113-02

“宽领域、厚基础、强能力、高素质”的创新人才是我国高等院校工科专业人才培养的目标.创新型教育是创新人才培养的关键,而倡导和开展研究型教学,是创新人才培养的重要途径之一,也是高等教育改革发展的重要方向.

一、机械设计课程研究型教学模式的意义

研究型教学模式是通过研究与剖析科学原理形成过程为载体,培养学生自主学习和研究能力,是融知识传授、能力培养和素质提高为一体的创新教学模式.[1]学生在已有知识积累的基础上,通过研究式学习训练将学习与发现和探索结合起来,培养发现问题、提出问题、分析问题的批判性思维能力和创新思维能力以及解决实际问题的能力,使课程学习成为研究能力培养的过程,培养独立学习与终身学习的能力.[2]

机械设计课程是机械类、机电类、近机类专业必修的一门技术基础课,它在教学计划中起着承前启后的桥梁作用,为学生后续的专业课学习打下必要的基础.它不仅具有较强的理论性,同时具有很强的实践性.现有的机械设计课程教学还是以课堂灌输式教学为主,学生处在被动接受的位置.教师虽然利用多媒体课件、教学模型以及板书等多种形式实施教学,但这种以教师为中心的强迫注入式教学对培养学生自主学习、独立思考和研究的能力起到了反面的消极作用,不利于批判性和创造性思维的培养,导致学生将学习的重点放在应付期末考试上,而忽略了把所学知识应用于分析和解决实际问题,学生在学习中处于被动接受的位置,难以调动学生学习的积极性和主动性.

本文致力于探索一种与机械设计课程密切结合的研究型教学模式,培养学生的知识运用能力、发现问题、研究问题和解决问题的能力、批判性和创造性思维能力.

二、机械设计课程研究型教学模式的构建

1.树立研究型教学理念

树立研究型教学理念是实施机械设计课程研究型教学模式的前提.[3]教师要改变传统的以“教师为中心”的课堂“灌输式”教学模式,将研究性学习理念融入到教学中,突出学生自主学习和研究的主体地位.教师作为教学过程的参与者,要加强师生间的互动交流,引导和推动学生主动学习,突出研究性学习在教学中的重要作用,强调知识的创新性和实践性,通过研究和实践使学生自主建构知识和发展知识,能对现有知识进行思考、判断、质疑、改造、灵活运用以及创造新知识.研究型教学理念不是为了传授知识,而是积累知识、发展能力和提高素质并进.树立研究型教学理念,明确了教师课程教学实施和改革的方向,拓展教师的教学方法和教学手段,可提高学生的学习兴趣,开阔学生的专业视野,培养学生的科研能力,使学生在学习知识的同时,学会发现问题,提出问题,并在分析和解决问题的过程中,培养研究能力,弘扬科学精神.

2.提炼研究型教学内容

教学内容是教学之本,研究型教学内容的提炼是机械设计课程教学过程中培养学生批判性和创造性思维的重要环节.机械设计课程内容涉及基本原理和设计理论的推导、设计标准和规范的选用以及工程设计应用,可根据学生的智力层次和学习能力的差异,将教学内容分成多个层次,即基础理论知识的学习、工程实践能力的运用和研究性自主学习的提高等,使学生明确各层次的培养目标以及要掌握的基本知识和能力,激活学习思维能力,强化知识的生成过程和应用过程,重视科学方法、科学态度、思维能力、实践能力、创新能力的培养.教师要提炼研究性教学内容,将理论性强的公式推导、原理证明内容改为学生自主学习,把教学重点放在概念、理论和方法的理解、归纳和应用上,突出层次化教学目标.还要丰富扩充学习资料,扩大教学信息量,引导学生充分利用图书馆馆藏图书、电子期刊、互联网网络资源查找和阅读文献,拓展视野,跟踪本专业的学科前沿和工程技术的最新发展,学会自主学习、发现问题和解决问题.

3.探索研究型教学方法

研究性教学是一种开放式教学,不能只局限于一种教学方法,而是多种教学方法的综合合理的运用,比如启发式、问题发现式、研究式、案例式、引导式等,要遵循以“教师为主导、学生为主体”的教学理念,充分调动学生自主学习的主动性、积极性、创造性.还要改革教学手段,将计算机辅助设计软件、运动仿真软件等现代机械设计新技术用于研究型教学中,可充分调动学生的学习兴趣.研究性教学还可通过开设讨论课等形式,增加教师和学生的互动,培养学生的发散思维,主动获取知识的能力.

4.构建机械设计网络教学与自主学习平台

机械设计研究性教学不能只局限于课堂、课本和实验室,还要引导和鼓励学生积极参与课外机械创新设计实践活动,比如机械创新设计大赛、三维实体建模大赛等.而机械设计网络教学平台正是连接课内与课外学习的桥梁.教师通过网络教学平台,可以把课堂教学内容延伸到某一工程应用案例或科学研究热点问题,引导学生利用批判性和创造性思维来解决工程实际问题和开展研究性学习；同时把机械设计课程教学资源、学习方法指导、机械设计实例等上传到网络平台,积极开展网上答疑,给学生创造可以自主研究性学习和自主解决工程实际问题的空间.学生可通过网络平台,复习和巩固所学知识,了解课程发展的动向,激发自主学习的兴趣,还可通过网络交互空间,与老师探讨科学问题,促进师生相互交流.三、机械设计课程研究型教学的实践

1.以学生为主体,教师为主导,开展互动式教学

机械设计研究型教学以项目式教学为主,通过具体的设计任务驱动学生利用批判性和创造性思维开展探索性学习与合作研究.笔者要求学生课前必须预习下次课的内容,利用互联网查找与课程有关的工程实例和应用,并提出自己感兴趣或有疑问的工程性问题.这让学生由从属地位转变为“场上队员”,教师不再是讲台上的圣人,而是发挥“场外教练”的作用.教师作为一个倾听者和交往者,采用启发式教学引导学生探索问题,学生把自己的想法转化为解决问题的思路.

2.坚持教学和科研相结合,将科研融入教学

开展研究型教学必须突破教室和课本限制,将课内与课外、课本与工程实际融为一体.[4]机械设计课程教师都承担了大量科研任务,其科研成果多数都与所承担的课程内容相关.因此,在教学工作中将教师所获得的最新研究成果在讲课内容中体现出来,更能激发学生的学习兴趣,学生也比较容易接受.教师也可以将承担的科研中的一部分内容作为大学生科技创新训练计划项目,学生通过课外创新实践活动丰富和深化了课堂教学、实验、课程设计和实习等教学活动,创新能力也得到了提高.

3.加强实践教学环节,强化产学研相结合

实践教学是提高学生观察、分析与解决实际问题能力的重要途径,也是知识转化为能力的教学手段,[5]是培养学生的工程意识和实践能力、创新意识和创新能力的重要载体.笔者通过开放实验室,充实和完善综合性、设计性和研究性实验项目,要求学生必须撰写实验预习报告,自主拟定实验放案,自主安排实验时间.教师主要是提供实验原理讲解和方法指导,对实验结果与报告开展分析讨论,找出不足和改进意见.笔者建立了产学研结合、课内外结合、校企结合的大学生科技活动中心,积极开展大学生机械创新设计综合训练活动,使研究型教学落实到机械设计课程教学的各个环节.还注重组织和引导学生在校内开展创新活动和竞赛,鼓励学生积极参加省、市乃至全国性的各类竞赛,如机械创新设计大赛、挑战杯赛、机器人大赛等.

四、结论

机械设计研究型教学模式的实施是对大连海洋大学传统的以课堂教学为主的教学模式的一种突破,它将科学研究的一般方法和思想融入机械设计课程教学的各个环节,充分发挥了教师的主导作用,更突出了学生的主体地位,发挥了学生主动获取知识和创造知识的能力.这对于培养学生熟练运用所学基本知识和理论解决工程实践问题的能力和创新精神,培养厚基础、强能力、高素质的创新人才有着重要的现实意义.