面向型人才培养的机械设计类课程教学改革探析

摘 要：以深化教育改革,全面推行素质教育,培养学生创新精神和创新能力为导向,分析了当前机械设计类课程教学现状及存在问题,从理论与实践两方面对机械设计类课程教学提出了相应的改革措施.

关 键 词：创新；机械设计；理论；实践

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2014）23-0056-02

创新是一个民族的灵魂,也是一个国家发展的内在动力.在21世纪科技革命迅猛发展,国际竞争日趋激烈的形势下,培养具有创新意识和创新能力的跨世纪人才已成为我国高等教育十分紧迫和重要的任务.[1]机械设计类课程包括“机械原理”“机械设计”“机械设计基础”及相关的课程设计等,是工科院校机械类和近机械类专业非常重要的技术基础课,具有很强的设计性和实践性,对培养学生的创新意识、创新能力及工程实践能力具有十分重要的作用.近年来随着创新教育的实施,教学改革的不断深入,要求必须对原有的机械设计类课程的教学理念、教学方法和教学内容、实践教学等进行改革和尝试,进而不断提高学生的创新和实践能力.

一、当前高校机械设计类课程教学现状及存在的问题

1.教学现状

当前大多数高校机械设计类课程教学主要通过两个方面来实现：理论教学和实践教学.其中理论教学主要是指课堂教学,包括基础知识、各种常用传动机构如连杆机构、凸轮机构等的设计以及各种常用零件像齿轮、轴、螺栓等的设计计算.实践教学则主要通过两个方面来实现：相关课程的课内实验和对应的课程设计.近年来各高校充分认识到要注重学生综合素质和创新能力的培养,因此对机械设计类课程进行了大量的教学改革尝试,如清华大学的“SRT（StudentResearchTraining）”计划、上海交通大学的“团队合作性教学”以及“卓越工程师教育培养计划”等.[2]

2.存在问题

虽然国内各高校对机械设计类课程进行了大量的教学改革,但就目前的教学情况来看,仍存在许多不能适应21世纪人才培养需求的问题：

（1）教学内容与学科发展脱节.随着信息化技术的发展,机械行业迎来了前所未有的发展,但是我国的机械设计类课程内容却未能及时更新.例如在常见机构的设计方法上还是以图解法分析为主,而对于现在比较流行的解析法却很少提及,这样导致学生学习的内容实际上已经与机械学科的发展相脱节.

（2）教学方式单一.随着我国教育改革的不断深入,对我国的教育理念也产生了很大的影响.虽然现在很多高校都由传统的粉笔加挂图的教学方式转为多媒体教学,但是由于教学体制并未发生根本性转变,仍旧是侧重理论知识的讲授,缺乏体验、互动、实践,严重阻碍了学生学习的积极性和创新性思维的培养.

（3）重理论轻实践.机械设计类课程具有很强的实践性,但是现在的课程学习往往侧重于理论知识的传授,而对于实践教学缺乏足够的重视.近些年虽加强了学生实践应用能力方面的培养,但大多数实践内容还是存在时间少、目的性差及与工程实际脱节等问题,尤其缺少对学生创新能力与团队合作能力等方面的培养,从而导致实践教学效果不理想.

二、改革方法

1.理论教学的改革

（1）明确教学目标.机械制造及自动化专业教学改革的目标是：以提高人才质量为目的,以技术应用型人才培养为特色.因此授课时教师要明确教学目标,要以建立职业能力为导向,培养具有创新思维的复合型、实践型高级工程技术人才,而不是单纯的让学生被动的接受知识,要培养学生的创新实践能力,给学生提供更多的实践机会.加强实习、实训和实践基地的建设工作,探索相对独立的实践教学体系,并以提高人才培养质量为核心开展多方面工作,建立“产学研”结合的人才培养体系.

（2）合理组织教学内容.在组织教学内容时,除了基础理论知识外,教师还应该多介绍一些工程应用的实例和背景,同时也应有意识地加入一些创造性设计的教学内容,来启发学生的创新思维,提高他们的创新能力.例如在讲授轮系知识时,除了向同学们介绍轮系的基本工作原理和应用外,课本上还列举了一些实例,如可以实现变速和换向的汽车变速箱.课本上的实例比较简单,只介绍了三个前进挡和一个后退档,[3]这与实际常见的汽车变速档数是不一致的,但是原理清晰,通俗易懂.等学生理解了该问题后,教师可以让学生去观察和思考实际应用中汽车是怎样变速的,同时作为课外作业让他们绘制出实际汽车的变速简图.除此之外,还可以引导学生观察周围事物,进而提升他们的创造热情.

（3）教学方式多样化.一是采用多媒体教学.近年来随着信息技术的发展,许多新的教学方法和教学理念也融入到现代高校的教学过程中,最典型的就是多媒体教学.利用多媒体将课程中许多抽象的机构运动以动画形式展现出来,进而提高学生的理解能力.例如机构演化中的导杆机构,可以分为转动导杆和摆动导杆机构,[4]如果只看课本图片学生很难想象它们是如何运动的,当以动画形式表现以后,学生就很容易理解它们的运动以及区别了,这样学生学习的积极性也会大大提高.二是采用温和型的启发式教学,即教师与学生在教学活动中的作用相当,教学,教师把讲解与讨论结合起来通过启发引导学生自主进行意义建构,主动获取知识、发展能力,而不是一味的被动接受知识.三是充分利用现有的信息技术、网络技术,建立具有网上教学、学习和教学管理的教学网站.教师将相关教学资料上传,学生可以利用网站进行自主学习和在线讨论,从而达到资源共享、师生互动的目的.

（4）成绩考核多样性.以往的成绩考核多采用闭卷笔试的方式,这种方式存在一定的局限性,很多学生平时不怎么学习,作业也是抄袭,往往利用最后两周时间突击复习以应付考试获取学分.这种现象使得学生对知识的掌握不够扎实,内容理解不够透彻,因此对考核方式也要进行改革.将考核内容分为作业、考勤、实验、笔试四部分,每部分根据具体情况占有不同比例分值.作业分为课内作业和课外作业.课内作业就是在上课时让学生当堂完成课后习题,限定时间,直接上交,这样可以避免抄袭现象；课外作业可以布置一些与教学内容相关的设计或计算,但是需要学生课下完成,这样就需要学生具有查阅书刊杂志、上网检索等获取信息的能力,可以培养他们判断、识别信息价值,归纳和整理资料,分析处理信息的能力.考勤采用不定期考勤,实验成绩由任课教师和实验教师视学生的具体表现来定,笔试就采用以往的方式,但是所占比例大大缩小.通过这样的综合考核,能够比较公正、客观的给学生一个合理的成绩,避免有些学生投机取巧,应付考试.2.实践教学的改革

实践教学包括实验教学和课程设计两大环节,实践教学改革也要从这两方面着手：

（1）实验教学.课程配套的实验教学多为验证性实验,而且实验课时偏少,学生参加实验只是看到了实验过程,而不会积极主动地去思考.要想提高学生的实践动手能力,启迪学生的创新思维,教师应该设计相应的具有设计性的综合性实验,同时要注重实验内容的创新性,实验内容和选题的自主性,改进实验教学方法.尽可能的增加实验课时,充分发挥教师主导、学生自主的作用.鼓励学生参加创新设计小组,积极参加大学生创新设计大赛.通过参加比赛,学生最终能够获得解决实际问题的能力,且能进一步提高动手能力.此外可以对学生开放实验室,让那些对实验感兴趣的学生到实验室做实验.同时提醒学生要注意观察,积极发现实际问题,想办法解决问题,这样学生的自主思考能力就会提高.

（2）课程设计.课程设计是机械设计课程重要的综合性与实践性教学环节,通过课程设计一方面可以提高学生的综合应用能力,另一方面可以加强学生的技能训练.对于课程设计的改革主要集中在以下几方面：一是改革设计教学模式.原来的设计都是在课程学习结束以后进行,现在则在课程开始之初就将题目告诉学生,让他们对设计先有大概了解,随着学习的深入,他们对设计内容也有了更深刻的理解,此时就可以让学生自主确定要研究的内容,增加他们创新思维的自由度.二是更新设计题目,改变设计手段.设计题目应该不断更新,即便是采用同一个大题目,如机械设计课程设计一般都以传统的减速器设计为题目,[5]题目也可以采用不同的减速器类型如齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器等,对于齿轮减速器又可以设计成直齿、斜齿或锥齿轮.同时还可以按照传动的布置形式设计成展开式、分流式或同轴式等,即使是相同类型的减速器应用场合也不相同,采用不同的原始数据.这样就可以使每个学生都有不同的设计题目,避免抄袭现象的发现.

三、结束语

机械设计类系列课程具有很强的应用性和实践性,是对学生进行创新思维能力训练的最好的方式之一.通过对该类课程的理论与实践方面的改革,解决了传统教学中存在的问题,激励了学生的创新和自主学习意识,提高了学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力,对培养学生严谨求实的科学创新精神和团结合作的团队精神奠定了基础.