以创新为导向的机械基础课程实践教学研究

ＩＳＳＮ１６７２－４３０５　实　验　室　科　学　第１８卷第１期２０１５年２月　ＣＮ１２—１３５２／Ｎ　ＬＡＢ０Ｒ　Ａ　Ｉ１０ＲＹ　ＳＣＩＥＮＣＥ　Ｖｏ１．１８　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２０１５　以创新为导向的机械基础课程实践教学研究　宋若冰，武立波，张文孝　（大连海洋大学机械与动力工程学院，辽宁大连１１６０２３）　摘要：针对学生创新意识淡薄和工程实践能力差等问题，建立以创新为导向、工程实践为主体的实践教学　体系，使实验教学、课程设计和机械创新设计训练紧密联系起来，构建以认知、验证、创新设计、综合训练　为一体的教学模式，不断强化学生的创新精神和工程实践能力。　关键词：实践教学；机械基础；创新　．　中图分类号：Ｇ６４２．０　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—４３０５．２０１５．０１．０３２　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｏｆ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｃｏｕｒｓｅｓ　ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｂｙ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ＳＯＮＧ　Ｒｕｏ—ｂｉｎｇ，ＷＵ　Ｌｉ—ｂｏ，ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｎ—ｘｉａｏ　（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｄａｌｉａｎ　Ｏｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ　１　１６０２３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｇａｉｎｓｔ　ｔｈｅ　ｔｈｉｎ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｗｅａｋｎｅｓｓ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｂａｓｉｓ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｂｙ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｏｍｉｎａｔｅｄ　ｂｙ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｗｅｒｅ　ｅｓｔａｂ—　ｌｉｓｈｅｄ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｃｏｕｒｓｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｒａｉｎ—　ｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ｃｌｏｓｅｌｙ　ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｍｏｄｅ　ｃｏｎｓｉｓｔｅｄ　ｏｆ　ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ，ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ，ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ　ｄｅｓｉｇ—　ｎｉｎｇ，ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｔｒａｉｎｉｎｇ　ｗａｓ　ｂｕｉｌｔ　ｔｏ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ｓｐｉｉｒｔ　ａｎｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｂａｓｉｓ；ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　培养具有创新思维与创新能力的高科技人才，　ｌ　以创新为导向的机械基础课程实践教学　是我国高等教育改革与教学活动的主要目标Ｈ　Ｊ。　的改革实践　机械基础课程是指机械原理和机械设计，是机械类　和近机械类专业的重要技术基础课，具有很强的设　１．１构建“以创新为导向、以实践为主体”的实践教　计性和实践性。其实践教学包括机械基础实验和课　学体系　程设计，承担着培养学生的动手能力、机械系统运动　“机械原理”和“机械设计”两门课程都是实践　方案设计和结构设计能力和工程实践能力的任务。　性很强的基础课，二者既有各自的知识体系也有密　因此，开展以创新为导向的机械基础实践教学研究　切的联系，有整合为一体的趋势　Ｊ。在教学中由于　对培养学生的创新意识和创新能力有着非常重要的　忽视课程之间的相关性以及各教学环节的相互衔　作用　。　接，导致学生创新意识差，只能依葫芦画瓢，没有了　设计参考，完成的设计常常会偏离生产实际。为体　现课程的系统性、实践性和工程性，建立“以创新为　导向，以机械系统运动方案设计和总体结构设计为　基金项目：辽宁省普通高等教育本科教学改革项目（项目　主线，以机械基础实验为手段，以机械综合课程设计　编号：２０１２４４７）；大连海洋大学教育教学改革　为牵引，以机械创新综合训练为目标”的实践教学　项目（项目编号：ＪＧ２０１１ＺＤ０８）。　体系。该体系以学生为主体，注重因材施教，考虑到　宋若冰，等：以创新为导向的机械基础课程实践教学研究　１０７　学生综合素质及创新能力的个性化需求，体现了　“基本技能学习一工程实践能力提高一创新精神和　实践能力综合训练”紧密结合、循序渐进的实践教　学模式，并努力做到三个融合：实验融合、课程设计　融合、科技创新训练融合。　（１）实验教学将机构运动的方案原理与机械装　置的设计应用紧密联系起来，既强化认知型、演示　型、验证型实验，以培养学生对机构运动原理和机械　零部件工作能力的认知能力，又开发了设计型、研究　型和综合型实验，以培养学生运用批判的思维、创新　的精神以及现代设计技术和方法来分析和解决工程　实际问题的能力。　（２）课程设计选题要求必须结合工程实际，将　机械系统运动方案设计与机械系统总体结构设计统　一起来，融人到工程案例中，丰富课程内涵，扩展课　程范围，增加学习兴趣，以培养学生综合设计能力和　创新能力。　（３）机械创新设计综合训练是实验和课程设计　实践教学的最终目标，实现课内教学与课外科技创　新活动的有机结合的最佳途径，有利于引导学生充　分利用课外时间，积极开展科技创新活动，使他们在　实践中运用知识、融合知识、自主学习、自主创新，对　培养创新能力发挥有着非常重要的作用。　１．２　机械基础实验教学改革　实验教学是高等教育的重要教学环节，是理论　与实践相结合的平台，同时也是学生发挥创新意识　和实践能力培养的重要途径，其教学效果直接影响　到培养人才的质量　ｊ。我们把原理实验和设计实　验有效地整合为一体，既保证机械原理实验内容来　自于实际机械装置应用实例，又能使机械设计实验　体现机构运动方案设计的重要性，从工程应用角度　提炼实验教学内容，把基本工作原理、理论设计方法　与工程实际结合起来，把常见机构模型与机械实物　装置结合起来，通过增加设计性、研究性、综合性实　验，增强学生的创新能力和综合设计能力，使学生在　掌握基本知识上，逐步拓展工程实践能力和创新设　计能力。以“认知、演示、验证实验为基础，以创意、　综合、设计、研究性实验为主线”，将机械原理实验　和机械设计实验整合在一起，分成四个教学模块：机　械常识与创新设计认知模块、机械运动方案与结构　创新设计模块、机械性能测试与分析模块、机械　ＣＡＤ及仿真模块　Ｊ。最终实现了将机械系统整体　化设计思想和方法融人教学，突出教学内容的工程　实践性，增强与理论课以及其他相关课程的联系，丰　富课程教学的信息量，拓展学生的实践认知能力和　创新意识。　１．３机械基础课程设计教学改革　“机械原理”和“机械设计”课程设计是培养学　生具有对一般机械进行分析或设计能力的实践性环　节　Ｊ。两个课程设计被割裂开，联系较少，忽视学　生学习的连贯和交融性，与工程实践完全脱节，没有　体现完整的机械系统设计理念，设计过程只是按部　就班地设计计算，没有方案设计和机构的选型设计，　更缺乏创新设计。为此，基于国际工程教育ＣＤＩＯ　的理念，以创新设计为根本的机械基础课程设计教　学进行探索，以产品研发到产品运行的生命周期为　载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系　的方式学习工程，培养学生的工程基础知识、个人能　力和人际团队能力和工程系统能力　Ｊ。通过扩大　了设计题目的数量和类型，使课程设计选题趋于多　样化，鼓励学生自主选题，所选题目可取自生产实　际、教师的科研课题，也可以结合机械创新设计大赛　主题自主选题，但必须选择典型机构进行分析和设　计，必须提出多种设计方案进行论证、评价；还将课　程设计时间打碎糅合到整个学期教学活动中，结合　课堂教学在学期初就布置课程设计任务；还将计算　机技术引入到课程设计中，鼓励学生运用计算机运　动仿真软件和机械三维绘图软件进行机构运动学仿　真和机械结构三维实体建模，通过虚拟仿真和设计　验证设计方案正确与否；还采用分级式课程设计教　学模式，根据学生的课程设计全过程与ＣＡＤ（Ｃｏｍ．　ｐｕｒｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ）／ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ－　ｉｎｇ）／ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｍａｎａｆａｃｔｕｒｉｎｇ）技术结合　的紧密程度，将课程设计分级，对不同学习程度和软　件应用能力的学生，提出不同的设计任务要求和考　核目标，重点考核学生的设计思想、方法和能力，充　分挖掘学生的潜力、发扬个性、培养综合设计能力和　创新精神。　１．４　机械创新综合训练　机械创新设计训练是让学生从构思、方案选择、　总体设计、技术设计、制造装配、调试修改等全程参　与的一个实践活动。机械创新设计大赛为培养学生　的创新精神与锤炼学生的实践能力和团队意识提供　了一种重要的教育教学方式¨　。在课程教学的同　时引入机械创新设计大赛等课外实践活动，要求每　（下转第１１０页）　ｌ１０　窑　验　室　科　学　学习实践活动中，学生可以自己发现问题，自己解决　［３］　韩绍程，罗长杰，常美华．电子技术实验精品课程建设与实践　问题，将知识转化成应用能力，逐渐提高工程素质。　［Ｊ］．实验室科学，２０１１，１４（３）：１１—１３．　［４］何宾．ＰＳｏＣ模拟与数字电路设计指南［Ｍ］．北京：化学工业出　２结语　版社，２０１２．　将ＰＳｏＣ这项新的技术引入到电子技术实验的　［５］　丁仁伟，邢冰冰，王继业．基于ＰＳｏＣ的实践教学探索［Ｊ］．实验　技术与管理，２０１３，３０（６）：１０５—１０７．　相关教学活动中，是对现有教学环节的有益补充，有　［６］　叶朝辉，华成英，赵彦博．基于ＰＳｏＣ的电子系统设计教学改革　助于学生在设计电路时建立“系统”的概念，掌握现　［Ｊ］．实验技术与管理，２００９，２６（６）：６９—７１．　代电子系统的设计方法。同时，可以满足不同层次　［７］　陈超，王心一，王成华．基于ＰＳｏＣ的实验教学平台开发［Ｊ］．　学生的学习需求，提高学习的主动性和先进性，培养　２０１０，２９（１０）：１１０—１１３．　创新意识，锻炼工程素质。然而，如何利用ＰＳｏＣ技　［８］　曲金泽，沈允中．新型电子系统设计课程的改革［Ｊ］．实验室研　究与探索，２０１０，２９（６）：１４０—１４３．　术有效地指导实验实践教学，更好地做到理论与实　［９］徐丽，师卫，赵梁．基于ＰＳｏＣ的汽车防盗报警系统设计［Ｊ］．　际结合、创新与实践结合、教学与科研结合，是一项　２０１３，３２（２）：传感器与微系统，１１９—１２１．　长期而又艰巨的任务，还需要教研室和课题组教师　［１Ｏ］　叶朝辉，华成英．可编程片上系统（ＰＳｏＣ）原理与实训［Ｍ］．北　们的共同努力。　京，清华大学出版社，２０１２．　参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：　收稿日期：２０１４—０４—１０　［１］　蔡晓艳，肜瑶，王照平．模拟电子技术实验教学改革的研究与探　修改日期：２０１４—０６—１２　索［Ｊ］．实验室科学，２０１３，１６（３）：５１—５３．　作者简介：韩绍程（１９８１一），男，天津人，硕士，实验师，研究　［２］王良成．结合多媒体技术的实验教学改革［Ｊ］．实验室科学，　方向为电子技术实验教学。　２０１３，１６（１）：１１５—１１７．　（上接第１０７页）　个学生都要参加，三个人组成一个设计团队，结合课　室科学，２０１０（１）：３１—３２・　程学习、科研课题和全国机械创新设计大赛主题等　［　］于晓红，王小群，邱丽芳．机械原理与机械设计课程体系的优化　设计作品，设计作品的参赛成绩计入期末课程考核　自主选题，自主构思，自主设计，完成一件机械创新　［４］　践［Ｊ］：　品　：　教学体系改革与实　．实验室研究与探索，２００９（９）：８８—９１．　总成绩的一部分，从而充分调动学生学习和参与科　［５］马臣，盂延红，曹智贤，等．机械实验课程教学体系构建的探索　技创新的热情和积极性。　…．实验室科学，２０１０（１）：４４—４６．　２　结语　［］６　　李春书，蔡锦，崔丹．注重学生实践创新能力，建设机械基础实　验室［Ｊ］．哈尔滨工业大学学报（社会科学版），２０ｌ１（增１）：　机械基础课程实践教学注重培养学生的创新能　一　・　力和工程实践能力，是提　蓑　学质量　］机￣原理与课程设计”的　，械２０１１（２３）　非常关键的一部分。培养学生创新能力的过程，也　［８］康全礼，　小华，熊光晶．ｃＤ１０大纲与工程创新人才培养［Ｊ］．　是教师教学水平和能力提升的过程。需要教师投入　高等教育研究学报，２００８，３１（４）：１５—１８．　更多的时间和精力，不断更新教学理念，探索教学新　［９］高雪梅，孙子文，纪志成．ＣＤＩＯ方法与我国高等工程教育改革　内容、新方法和新手段，激发学生的自主创新意识，　［Ｊ］＿江、苏高教，２００８（５）：６９—７１・　引导学生独立发现问题、解决问题，大胆质疑和创　［　。］杨叔子，彭文生，吴昌林，等・再论机械创新设计大赛很重要　新，积极主动地投入到机械创新设计实践中去。　…＿高等工程教育研究’　ｏｏ　（　）：　一　・　参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：　收稿日期：２０１３－１１－２３　［１］龚克．关于“卓越工程师”培养的思考与探索［Ｊ］．中国大学教　修改日期：２０１４－０１－２２　育，２０１０（８）：６—７．　作者简介：宋若冰（１９７８一），女，河北晋州人，硕士，讲师，主　［２］　陈海波．机械设计类课程创新型实践教学模式的研究［Ｊ］．实验　要研究方向为渔业机械设计与装备制造。