民辦高?！稒C(jī)械原理》課程中創(chuàng)新能力培養(yǎng)

張 晶 魏 波 周廣超 趙英妤

（哈爾濱石油學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150028）

一、《機(jī)械原理》課程中創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要意義

《機(jī)械原理》是機(jī)械類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，講授機(jī)械的共性問題，各種常用機(jī)構(gòu)工作原理和設(shè)計(jì)以及機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)［1］。通過這門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步具有擬定機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的能力。機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案是機(jī)械產(chǎn)品的靈魂，所以無論是設(shè)計(jì)一種新的機(jī)械產(chǎn)品還是對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，工程設(shè)計(jì)師們都要先設(shè)計(jì)出較理想的運(yùn)動(dòng)方案，這就是一種創(chuàng)新。在機(jī)械原理授課的各環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力，對(duì)學(xué)生將來進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)具有重要的意義。

二、民辦高?，F(xiàn)狀分析

民辦高校是全國(guó)高校的重要組成部分［2］。與公辦高校相比，民辦高校學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)不牢固，學(xué)習(xí)耐力不強(qiáng)，但也存在優(yōu)點(diǎn)：思想活躍、個(gè)性強(qiáng)，興趣較廣泛，與理論學(xué)習(xí)相比喜愛動(dòng)手操作。作為全國(guó)高校的重要組成部分的民辦高校，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力低于國(guó)家的平均水平，因此需采取有效方法和途徑來提高其創(chuàng)新意識(shí)和能力。

（一）民辦高?！稒C(jī)械原理》課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

民辦高校中《機(jī)械原理》課程的開展依然存在很多問題：（1）學(xué)時(shí)的縮減和教學(xué)內(nèi)容多之間的矛盾。（2）民辦高校學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，學(xué)習(xí)耐力差和《機(jī)械原理》課程內(nèi)容枯燥之間的矛盾。（3）教材普遍直接采用公辦高校教材，對(duì)于民辦高校的學(xué)生這類教材涉及的知識(shí)難度大，并陳述的不夠詳盡和徹底。（4）課程實(shí)驗(yàn)中，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)所占比例較低。該課程的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)依然以傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法為主，并且設(shè)計(jì)題目較單一。

（二）民辦高校學(xué)生參加比賽現(xiàn)狀

民辦高校組織學(xué)生參加機(jī)械類比賽來提升創(chuàng)新能力。但依然存在一些問題：比賽獲獎(jiǎng)等級(jí)整體不高；比賽不能夠在廣大學(xué)生群體中普遍展開；比賽大部分核心工作都是指導(dǎo)教師完成或在其指導(dǎo)下完成；很多學(xué)生參加比賽的興趣很足，但心有余而力不足，不知從何設(shè)計(jì)，不知怎樣將已學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中去，一些實(shí)際需要的技能還沒有學(xué)到或不夠深入。甚至最終使得學(xué)生在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)和畢業(yè)后求職時(shí)，目標(biāo)不明確，信心不足。

上述分析可知，在民辦院校《機(jī)械原理》課程開展中建立創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)以賽促學(xué)的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新意識(shí)和能力具有重要意義。

三、《機(jī)械原理》課程中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

《機(jī)械原理》課程包括理論教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及學(xué)生在機(jī)械類競(jìng)賽中知識(shí)的綜合運(yùn)用［3］，各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置情況和培養(yǎng)目標(biāo)，見圖1，其中學(xué)時(shí)的安排以本校為例。力求在各教學(xué)環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，促進(jìn)機(jī)械創(chuàng)新思維和意識(shí)的形成。

圖1 《機(jī)械原理》教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置及培養(yǎng)目標(biāo)

（一）理論課教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

課程內(nèi)容不能局限于各個(gè)章節(jié)的孤立講解，要注重各章節(jié)間以及和各門課程間的聯(lián)系。學(xué)生對(duì)機(jī)械的感性認(rèn)識(shí)不足，因此要靈活運(yùn)用多媒體教學(xué)。例如講解運(yùn)動(dòng)副含義及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，采用工程動(dòng)畫進(jìn)行輔助，結(jié)合工程實(shí)例如內(nèi)燃機(jī)、抽油機(jī)等進(jìn)行練習(xí)，加強(qiáng)對(duì)機(jī)械的感性認(rèn)識(shí)；學(xué)生分組在生活中挑選機(jī)械實(shí)例來分析機(jī)器的組成，繪制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，提高創(chuàng)新和解決問題的能力。機(jī)器和機(jī)構(gòu)的組成及常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)引入生活中常見的小型機(jī)械及比賽作品。凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)重在解析法的介紹。還要增添其他機(jī)構(gòu)例如各種間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和萬向聯(lián)軸器設(shè)計(jì)方法的簡(jiǎn)介。在講解常用機(jī)構(gòu)時(shí)，不要局限于單一機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，要聯(lián)系工程實(shí)例使學(xué)生認(rèn)識(shí)到機(jī)構(gòu)在整個(gè)機(jī)器中的作用，在各種機(jī)器中是怎樣將不同機(jī)構(gòu)組合在一起卻獲得了千變的功能，為將來機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)做好鋪墊。機(jī)械的平衡、運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)調(diào)節(jié)、機(jī)械效率和自鎖內(nèi)容增加工程設(shè)計(jì)案例。在這種理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方式下引導(dǎo)學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新思維和意識(shí)的形成。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中創(chuàng)新能力培養(yǎng)

機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)起到了重要的作用［4］。增加創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的比例，力求發(fā)揮學(xué)生的主體作用。將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去，開拓實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)室對(duì)不同年級(jí)和專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行開放，低年級(jí)的學(xué)生提前進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行觀摩提高專業(yè)感性認(rèn)識(shí)?！稒C(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)增加和豐富設(shè)計(jì)題目，并將SolidWorks軟件和Matlab軟件這種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段融入機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)及分析中，將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)的圖解法設(shè)計(jì)融合起來。

（三）建立機(jī)械原理網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和“學(xué)生自己動(dòng)起來”的翻轉(zhuǎn)課堂

《機(jī)械原理》課程學(xué)時(shí)逐年減少，這與拓展新知識(shí)是矛盾的。借助超星學(xué)習(xí)通建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，主要講解各個(gè)章節(jié)知識(shí)的擴(kuò)展，機(jī)械類競(jìng)賽及生產(chǎn)生活中機(jī)械產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案介紹，其他常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks在機(jī)構(gòu)和機(jī)器運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。建立機(jī)械原理網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)也為翻轉(zhuǎn)課的建立做準(zhǔn)備。

學(xué)生覺得課程內(nèi)容干枯，并在課堂上出現(xiàn)擺弄手機(jī)、趴桌子睡覺等現(xiàn)象，是因?yàn)閭鹘y(tǒng)教學(xué)方式以教師講授、學(xué)生聽為主，學(xué)生沒有以主體形式融入課程中。建立“學(xué)生自己動(dòng)起來”的翻轉(zhuǎn)課堂。學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用時(shí)，學(xué)生先在機(jī)械原理網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行自學(xué)，課上由學(xué)生進(jìn)行總結(jié)并針對(duì)實(shí)際機(jī)器中機(jī)構(gòu)的應(yīng)用進(jìn)行討論。學(xué)習(xí)機(jī)械的自鎖時(shí)，先在平臺(tái)上進(jìn)行自學(xué)，課上進(jìn)行具體的工程實(shí)例設(shè)計(jì)。為學(xué)生布置大作業(yè)，以身邊的機(jī)械產(chǎn)品為例結(jié)合所學(xué)的理論知識(shí)對(duì)其進(jìn)行分析并形成分析報(bào)告，課上進(jìn)行分享。

（四）機(jī)械類競(jìng)賽中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

學(xué)生在競(jìng)賽中使各方面能力得到升華［5］。機(jī)械類競(jìng)賽中，《機(jī)械原理》課程中學(xué)到的知識(shí)起到很大的作用，提供具有創(chuàng)新性的運(yùn)動(dòng)方案。把比賽設(shè)計(jì)產(chǎn)品引入到課堂教學(xué)中去。建立可持續(xù)發(fā)展的學(xué)生課外科技社團(tuán)，由教師和有比賽經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生共同組建社團(tuán)，制定規(guī)章制度。社團(tuán)定期組織開設(shè)講座，宣傳參加比賽的意義、比賽需要的知識(shí)和技能、備賽經(jīng)驗(yàn)和作品展示。社團(tuán)負(fù)責(zé)賽項(xiàng)宣傳，使學(xué)生在大一入學(xué)就了解各種賽項(xiàng)。社團(tuán)組織學(xué)生參加比賽。學(xué)生通過社團(tuán)的這種形式，相互溝通，各個(gè)年級(jí)的學(xué)生相互協(xié)作，通過參加各種競(jìng)賽更能深刻的體會(huì)機(jī)械中各課程間的聯(lián)系，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程。

四、《機(jī)械原理》課程中學(xué)生能力達(dá)成跟蹤評(píng)價(jià)

建立評(píng)價(jià)體系對(duì)學(xué)生在《機(jī)械原理》課程中的創(chuàng)新能力達(dá)成進(jìn)行跟蹤評(píng)價(jià)。具體做法，見表1。

表1 學(xué)生能力達(dá)成跟蹤評(píng)價(jià)

課程成績(jī)包括期末考試、實(shí)驗(yàn)和平時(shí)成績(jī)。平時(shí)成績(jī)要嚴(yán)格計(jì)算，包括傳統(tǒng)作業(yè)、大作業(yè)、課堂表現(xiàn)（回答問題以及翻轉(zhuǎn)課堂的表現(xiàn)）、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的學(xué)習(xí)情況等。學(xué)生若成功參加比賽或在社團(tuán)中做出突出貢獻(xiàn)，平時(shí)分滿分。

五、結(jié)束語

針對(duì)民辦高校學(xué)生的特點(diǎn)及《機(jī)械原理》課程開展存在的問題，提出在《機(jī)械原理》課程的各教學(xué)環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新意識(shí)和能力、在機(jī)械類競(jìng)賽中使學(xué)生獲得的理論知識(shí)得到升華。以超星學(xué)習(xí)通建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)對(duì)該課程進(jìn)行了擴(kuò)展；“學(xué)生自己動(dòng)起來”的翻轉(zhuǎn)式課堂提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。建立科學(xué)合理的評(píng)價(jià)體系對(duì)學(xué)生《機(jī)械原理》課程中機(jī)械創(chuàng)新意識(shí)和能力的達(dá)成進(jìn)行多角度跟蹤評(píng)價(jià)。研究成果對(duì)于《機(jī)械原理》課程乃至機(jī)械類課程改革具有一定的指導(dǎo)意義。