王 成

濟南大學(xué)機械工程學(xué)院　山東濟南　250022

以卓越工程師培養(yǎng)為導(dǎo)向的機械原理課程改革與創(chuàng)新

王 成

濟南大學(xué)機械工程學(xué)院山東濟南250022

針對機械原理課程體系中存在的問題，以“卓越計劃”培養(yǎng)為導(dǎo)向，從理論教學(xué)、實驗操作、課程設(shè)計以及課外科技實踐等環(huán)節(jié)出發(fā)，對機械原理課程體系中各環(huán)節(jié)如何融合促進進而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和工程實踐能力等問題，進行改革與創(chuàng)新，為 “卓越計劃”的實施貢獻力量。

卓越工程師教育培養(yǎng)計劃；機械原理；創(chuàng)新

卓越工程師教育培養(yǎng)計劃（簡稱為“卓越計劃”）旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。［1］強化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力是“卓越計劃”的特點之一。機械原理作為一門基礎(chǔ)理論與工程實際相結(jié)合的機械類的技術(shù)基礎(chǔ)課，其研究對象是在生產(chǎn)實際中廣泛應(yīng)用的機械，所要解決的問題大多數(shù)是工程中的實際問題。其目標是引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的知識解決工程實際中所遇到的問題，進而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、分析問題和解決工程實踐問題的能力。目前，機械原理課程體系如圖1所示。

圖1　“機械原理”課程體系組成

以“卓越計劃”培養(yǎng)為導(dǎo)向，從理論教學(xué)、實驗操作、課程設(shè)計以及課外科技實踐等環(huán)節(jié)出發(fā)，對機械原理課程中如何更好地將理論教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)相融合以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和工程實踐能力等問題，進行改革與創(chuàng)新，為 “卓越計劃”的實施貢獻力量。

1　機械原理課程體系中存在的問題

1.1理論教學(xué)方面：內(nèi)容抽象 學(xué)生課后作業(yè)抄襲嚴重

機械原理是學(xué)生接觸的第一門機械類的專業(yè)基礎(chǔ)課，其研究對象主要是機器中常用的結(jié)構(gòu)，包括：連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)和間歇運動機構(gòu)等。具有實踐性強、綜合性強、獨立性強以及四多（內(nèi)容多、概念多、符號多和公式多）等特點。由于“機械原理”研究的是機構(gòu)的組成原理和運動分析，使得學(xué)生對內(nèi)容接受困難，加之學(xué)生大多未接觸過相關(guān)機構(gòu)，只能憑感性認識進行理解，從而導(dǎo)致“機械原理”課堂教學(xué)效果不佳。

課后作業(yè)是鞏固學(xué)生課堂所學(xué)知識、檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)成果的一個重要指標，同時，也能幫助教師及時準確地發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題。但目前的課后作業(yè)很難達到這一目標，存在的主要問題是作業(yè)題目機械，缺乏創(chuàng)新性，抄襲嚴重。

1.2實踐教學(xué)方面：與理論教學(xué)脫節(jié) 效果大打折扣

1.2.1實驗

實驗教學(xué)是學(xué)生理論聯(lián)系實際的一個重要環(huán)節(jié)。學(xué)生能夠?qū)⒄n本中所學(xué)的理論運用到實踐中。一方面，加深了學(xué)生對理論知識的認識和理解，另一方面，培養(yǎng)了學(xué)生的實際動手能力。［2］目前，實驗教學(xué)普遍存在的問題包括：（1）通常情況下，實驗教學(xué)僅是看作對課堂教學(xué)的補充，學(xué)生甚至教師的重視程度不夠；（2）實驗教學(xué)通常是由實驗老師安排，學(xué)生被動的參與實驗。某些實驗由于實驗設(shè)備的缺乏，會出現(xiàn)多名學(xué)生使用一臺儀器甚至僅實驗老師進行操作，學(xué)生旁邊觀看的現(xiàn)象；（3）實驗內(nèi)容多年不變，無法跟上時代發(fā)展的步伐；（4）實驗設(shè)備陳舊，由于經(jīng)費等原因，無法更新?lián)Q代。

1.2.2課程設(shè)計

課程設(shè)計作為高等學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新人才重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，已成為實施“卓越計劃”的有效途徑之一。提高課程設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量一直是教學(xué)工作者研究和探討的問題。［3-7］

目前，機械原理課程設(shè)計中存在的主要問題是：與理論教學(xué)脫節(jié)，無法有效實現(xiàn)二者的雙向驅(qū)動。［8］課程設(shè)計所涉及的內(nèi)容分散，這樣使得學(xué)生對這些知識點的理解、記憶產(chǎn)生了斷續(xù)，且這些內(nèi)容大多不是考試內(nèi)容。因此，容易被忽略。機械原理課程設(shè)計教學(xué)的基本形式是設(shè)計前由課程負責人動員，設(shè)計過程中由教師指導(dǎo)。課程設(shè)計動員是將課程設(shè)計的任務(wù)、設(shè)計的步驟、方法和注意事項告訴學(xué)生，由于參加動員的學(xué)生很多，幾乎涉及整個年級，課程設(shè)計動員教師要在短時間內(nèi)將這些內(nèi)容給學(xué)生講解清楚，難度之大可想而知。此外，課程設(shè)計動員是在認為學(xué)生已經(jīng)完全相關(guān)設(shè)計方法的前提下進行的，因此，不可能再去具體講解。通常的做法僅是點到為止。而在接下來的設(shè)計過程中，指導(dǎo)教師一般也不會再去重復(fù)講解設(shè)計內(nèi)容，而是靠學(xué)生主動提問。因此，如果學(xué)生對設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計方法不熟悉，就需要大量反復(fù)地翻閱和重新學(xué)習(xí)課本相關(guān)內(nèi)容。對于只有1個周的課程設(shè)計而言，一方面其占用了大量的時間，使本來就緊張的設(shè)計時間變得更加捉襟見肘。另一方面，由于時間緊張，導(dǎo)致學(xué)生囫圇吞棗，對書本內(nèi)容生搬硬套。這些都將使設(shè)計效果大打折扣。而對于機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計，很多學(xué)生通常是直接拷貝，應(yīng)付了事。

1.2.3課外科技活動

實踐證明，開展針對學(xué)生專業(yè)的課外科技活動，能夠充分調(diào)動學(xué)生熱情和參與的積極性，使學(xué)生將所學(xué)的理論知識能夠運用到實踐中來。對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐動手能力起到了極大的促進作用［9］。大學(xué)生課外科技活動存在的問題包括：相當多的學(xué)生有參與課外科技活動的興趣，但由于缺乏相應(yīng)的專業(yè)知識，導(dǎo)致沒有成熟的想法或想法比較粗淺和理想化，最后造成無法參賽。而部分參賽學(xué)生也存在專業(yè)知識不足，導(dǎo)致參賽作品競爭力不強。目前大部分課外科技活動都涉及了機械原理課程相關(guān)內(nèi)容。因此，如何有效的發(fā)揮機械原理在課外科技活動中的作用成為擺在我們面前要解決的問題。

2　以“卓越計劃”培養(yǎng)為導(dǎo)向的機械原理課程改革與創(chuàng)新

機械原理課程是一門基礎(chǔ)理論與工程實際相結(jié)合的機械類的技術(shù)基礎(chǔ)課。針對機械原理課程理論教學(xué)中存在的問題，研究如何在機械原理課程教學(xué)中，改變實踐教學(xué)與理論教學(xué)脫節(jié)的問題，有效實現(xiàn)二者的雙向驅(qū)動。

分別針對機械原理實驗教學(xué)、課程設(shè)計和課外科技創(chuàng)新活動中存在的問題，進行改革與創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力和創(chuàng)新意識，更有效的發(fā)揮實踐教學(xué)的作用。

2.1 理論教學(xué)：改變與實踐教學(xué)脫節(jié)問題 有效實現(xiàn)二者的雙向驅(qū)動

理論課教師要同時兼任“互釋性”實踐教學(xué)指導(dǎo)教師的作用，采用“項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動”的教學(xué)模式，即將實踐教學(xué)變成引導(dǎo)驅(qū)動理論教學(xué)（包括課堂教學(xué)和課后作業(yè)）的一個項目/任務(wù)，使二者同步，把實踐教學(xué)分部、分階段地穿插到理論教學(xué)環(huán)節(jié)中。使學(xué)生能夠更直觀對理論知識進行理解，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進而培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，更有效地實現(xiàn)理論教學(xué)與實踐教學(xué)的雙向驅(qū)動，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

2.2充分發(fā)揮實踐教學(xué)的優(yōu)勢 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和工程實踐能力

2.2.1改革實驗教學(xué) 提高學(xué)生的實踐能力

針對機械原理實驗教學(xué)中存在的問題，進行以下改革。（1）適當增加一些以綜合性和設(shè)計性為主的實驗。此外，增加一些選修實驗和學(xué)生自行設(shè)計實驗；（2）適當增加實驗設(shè)備，包括購進創(chuàng)新實驗所需的設(shè)備；（3）將現(xiàn)代教育技術(shù)引進實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，有效地實現(xiàn)實驗教學(xué)的目標。

2.2.2改革課程設(shè)計 鼓勵學(xué)生創(chuàng)新

針對課程設(shè)計中出現(xiàn)的問題，一方面，將課程設(shè)計引入到理論教學(xué)中，讓學(xué)生能夠提前進入到課程設(shè)計。在課程設(shè)計時，大部分學(xué)生將對課程設(shè)計中常見的問題、難點和重點做到心中有數(shù)，在實際設(shè)計過程中節(jié)約大量的時間。另一方面，與時俱進，改革課程設(shè)計的內(nèi)容。例如，機械原理課程設(shè)計通常的題目一般包括四桿機構(gòu)設(shè)計和機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計。其中，四桿機構(gòu)設(shè)計是課程設(shè)計的重點。學(xué)生會將大部分時間放在四桿機構(gòu)的設(shè)計上面，由于課程設(shè)計時間的限制，機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計通常是敷衍了事。因此，在不增加課程設(shè)計時間的前提下，僅保留結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計，同時在機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計中增加四桿機構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容。

2.2.3深化教學(xué)改革 為課外科技創(chuàng)新創(chuàng)造條件

以課外科技活動為切入點，將課外活動的相關(guān)內(nèi)容歸納整理后，直接或間接的穿插到理論教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中，進而增加學(xué)生的專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，激發(fā)學(xué)生參與課外科技活動的興趣，鼓勵學(xué)生參加各種課外活動，包括機電產(chǎn)品大賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、機器人大賽等。

以“卓越計劃”培養(yǎng)為導(dǎo)向的“機械原理”課程改革與創(chuàng)新歸納見下圖。

圖2　以“卓越計劃”培養(yǎng)為導(dǎo)向的“機械原理”課程改革與創(chuàng)新

［1］ 張建文，白薇，程永強，張琤.結(jié)合實際 深化改革 全面推進卓越工程師培養(yǎng)［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2012（6）:67-69.

［2］ 陳步云.深化實驗教學(xué)改革 培養(yǎng)創(chuàng)新人才［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2007（10）:75-76.

［3］ 姚旭東.加強課程設(shè)計 強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)［J］. 中國大學(xué)教學(xué)，2011（6）:57-58.

［4］ 劉小康，余潔冰.工科學(xué)生課程設(shè)計與綜合素質(zhì)培養(yǎng)［J］.高教探索，2009（5）:133-134.

［5］ 邵國霞，梁明學(xué).課程設(shè)計教學(xué)的探討［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2005（6）:25，34.

［6］ 王少剛.課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2007（8）:23-25.

［7］ 安琦，鄭麗華，劉偉，陳磊.機械設(shè)計課程設(shè)計教改探索［J］.高等工程教育研究，1999（1）:95-96.

［8］ 甄阜銘.理論教學(xué)與實踐教學(xué)的同構(gòu)關(guān)系［J］.現(xiàn)代教育科學(xué):高教研究，2011（5）:79-80.

［9］ 傅強，王慶文，葉曉萍.開展學(xué)生課外科技活動為研究型大學(xué)人才培養(yǎng)服務(wù)［J］.中國高教研究，2002（5）:32-33.

Reform and Innovation of Mechanical Principle According to the Training ofBrilliant Engineer Education

Wang Cheng
University of Jinan， Jinan， 250022， China

Aimed at the existing problems of mechanical principle， it is reformed and innovated according to the training of “brilliant engineer education”. Started from theoretical teaching，experimental operation， courses design and extracurricular technological activity， the problem how to better combine the theoretical teaching and practice， train students' innovation and engineering practice ability is studied， which encourage the actualization of the “brilliant engineer education training plan”.

brilliant engineer education training plan； mechanical principle； innovation

2015-01-06

王成，博士，講師。

濟南大學(xué)教學(xué)研究項目（編號：J1414）。