改革机械基础课程实践教学，培养学生自主创新能力

改革机械基础课程实践教学，培养学生自主创新能力

杨红飞　吴瑞梅　吴彦红　张庐陵

机械基础系列课程是高等工科院校必修课程，包括机械制图、机械制造基础、工程材料、公差配合、机械原理、机械设计等，主要涉及机械设计和机械制造两类技术基础课程，这些课程对培养人才的综合素质和创新能力有密切的内在联系。如何在机械类专业基础课程教学中培养学生的创新能力，在国内外正越来越受到重视，这从“中国期刊全文数据库”搜索得到的数据中可以清楚地看出。这些文章大都从机械基础系列课程中各自独立地从教学手段方面探讨培养学生的创新能力。随着在全国范围的素质教育推进，高校各专业的机械基础系列课程设置做了合理调整，如减少教学时数，调整课程教学内容等。课程内容在一定程度上既相对独立，又有一定联系，基本能反映先进科学技术成果，实验内容新颖。但也存在一些问题：①在这些课程之间出现有些内容重复讲授，而有些内容衔接不上，还有一些重要内容却遗漏等情况。②教学方法改革步子迈得不大，甚至还是以教师、课堂、书本为中心，真正放手发动学生自己操作还不够。③根据现代信息技术调整教学内容，在统筹考虑人和技术两个方面，分工不够明确。基于这些原因，我们从以下几个方面进行了探讨：

1．优化教学内容，探讨培养机械创新设计的教学体系

长期以来，在计划经济条块分割体系影响下，机械基础系列课程都是相互独立、自成系统、各自为政。这必然造成教育资源浪费，教育效率低下，实际上机械基础系列课程在一定程度上存在相互联系和相互依赖关系。我们通过调查国际和国内机械基础系列课程改革的成效，以培养学生创新能力和实践能力为主线，对机械基础系列课程进行了优化整合。在2010年重新制订了教学大纲，在大纲中明确各门课程在系列课程中的地位、作用和教学内容，合并重叠内容，删除某些专业性过强或理论发展已相当成熟的内容，且在各部分内容中适当增加目前国内外发展的新状况、新成果、新方法和新机构，以提高讲课效率和学习效率，解决学时与内容影响课程体系改革的主要矛盾，进一步拓宽知识面，启发学生的创新思维。

另外，为给学生创造优质的教学资源和学习环境，我们利用当今信息化与网络化平台研制出机械基础专业资源库，包括素材库、课件库、试卷库、案例库、资料库等，将资源库应用到教学过程中，根据现代信息技术提供的条件来调整教学内容，大大提高教学效率；同时学生通过网络，能访问到这个专业资源库的所有内容，方便学生复习及理解所学内容。

2．探讨培养学生创新能力的教学方法与手段

教学过程和教学方法是实现教学目标的重要手段，尤其在教学内容不断增加和教学学时数不断压缩的过程中，教学方法和手段就显得格外重要。传统的教学模式是以教师、教材和课堂为中心，充分体现了教学中教的特性和教师的主导作用，但讲解过多、过细、过全面，不给学生留有余地的方式，不利于学生自主创新能力的培养。要转变以知识传授为中心的传统教学观念，树立知识、能力和素质三位一体，强化实践训练和创新能力培养的教学新理念，深化机械基础系列课程教学方法与手段的改革。我们探讨采用启发式、归纳式和讨论式等多种教学方法，充分利用直观教学，多媒体教学等各种手段，摒弃满堂灌的现象，重视启发式教学，改变着重思路的引导和分析，提高课堂内容的信息量和教学效果。例如，我们在机械制图的教学当中，为了培养学生的空间形象思维和创造性构型的设计能力，机械制图将教学重点从制图方法转向工程设计思想和创新意识的图形表达。在教授机械制图的基本方法后，开展“机械制图大赛”。启发学生学会观察工业生产中常见零件的构型和表达方法并要求学生设计出具有创意的作品，进行评比。将制图中几何体的截交、相贯、组合体构型等上升到实际应用之中，真正将机械设计与机械制图结合起来，培养学生创造性思维和用图形表达设计思想的能力。通过作品展示，学生可以对每个人作品按可行性、实用性、创新性和可制造性为标准进行评比打分。学生对设计和评比表现出了很高的积极性。通过大赛，培养了学生的创新兴趣和综合运用所学知识的能力。

3．整合课程设计，培养创新精神和实践能力

课程设计是对学生进行设计训练，培养创新实践能力的重要教学环节，其选题是至关重要的。长期以来，题目单一，与工程实际结合不紧密，不利于培养学生的综合设计能力和创新能力，也难以使学生得到工程设计全过程中各个环节的训练。因此，我们结合工程实际和专业特点来定课程设计题目。课程设计选题是有利于培养学生工程设计过程各个环节训练的综合课程设计，涵盖机械系统总体方案设计、机构运动设计、通用零部件工作能力设计和结构设计等设计要求，使学生独立完成从原理方案设计到结构方案设计的机械设计全程，以发挥学生的创造性，培养学生的创新精神和综合能力。

4．构建机械基础创新实践平台，改革实验教学内容(www.xing528.com)

机械基础系列课程是位于工科院校基础课和专业课之间的主干课程，具有承上启下的重要作用，其相应的实验教学是推行素质教育的重要环节。而过去实验课程主要限于验证原理，单纯掌握操作技术，并多数依附于理论课程的做法。我们根据机械基础系列课程教学特点，探讨了培养学生动手能力、创新思维能力、综合分析能力的实验教学内容，将实验教学体系分为基础实验系列、提高实验系列和创新设计实验系列；形成必修、选修及开放式实验教学体系，并实行独立设课，以加强对学生用实验方法研究机械的实践动手能力及工程素质培养。另外，工学院针对某些实验设备不足，建立了机械基础创新实验室，并研究开发出创新虚拟实验、机械运动方案设计及创新实验。一方面为师生提供一个优良先进的实验教学环境，另一方面学生利用实验手段实现自己的设计方案，从而培养了学生独立分析能力、综合能力以及对多种机械设计方案的评价与决策能力，增强创新意识，开发创造潜能，发挥学生主动获取知识的精神，使实验变成思维、探求、启悟的实践过程。

5．探讨培养创新型教师的途径

进行机械基础系列课程改革，培养学生创新能力，教师的创新也是不可缺的重要环节。教师不创新，如何要求学生创新?我国的著名教育家、思想家陶行知先生所倡导的开辟精神和创造精神引领我们要做创新型的教师。教师只有具备强烈的敬业精神、奉献精神和协作精神，具备一流的教学与学术水平，具备一流的工程实践能力和创新能力，才能适应未来工程教育的发展和高素质创新人才培养需要。机械基础课程教师长期从事基础课程教学，形成了学科领域面较窄，与工程实际联系较少，争取科研项目较难等现状，这在高校中是一个较普遍现象。针对这些现状，工学院鼓励基础课程教师除承担本课程教学工作之外，再适当承担专业课教学及毕业设计指导等，拓宽基础课老师知识面的教学工作；加强与企业的合作，积极争取和承担工程技术项目的横向课题，以提高教师的科研能力和工程实践能力。除此之外，工学院让基础课教师参与学科建设，拓宽学科领域；鼓励教师继续深造、外出交流或到企业、公司等单位锻炼提高；并定时邀请各领域专家作学术报告，让教师除了了解本学科的前沿方向之外，还了解相关学科，特别是交叉学科和新型学科的前沿方向，明确和定位自己的研究方向，鼓励教师积极申报国家和省部级项目，提高自身的学术水平和创新能力。

培养学生的自主创新能力，是社会和国家发展的需要。通过对机械基础系列课程的教学改革，教师的自身素质能力得到改善，学生的学习积极性及动力能力得到提高，从而增强学生的就业竞争力。以增强学生创新能力为目的的机械基础系列课程的教学改革，受到多种因素制约，是一项科学、严谨、复杂的系统工程，需要经过不断的实践摸索过程，以得到一套完善的机械基础系列课程体系。

参考文献

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［2］魏克湘．工程应用型本科大学生创新能力的培养与实践［J］．湖南工程学院学报，2010，(12)：103-104

［3］杨德云．应用型高校机械基础课程教学改革的探究［J］．创新教育，2011，(8)：167

［4］王平．机械类专业基础系列课程教学改革的实践［J］．理工高教研究，2005，(4)：57-58