基于创新能力培养的机械原理课程教学研究

摘要：《机械原理》是机械类专业中研究机械共性问题的一门主干技术基础课。针对高职院校培养具有创新能力的技能型人才的需要，指出了传统教学模式的不足；从教学内容、教学方法、教学手段等方面探讨了教学改革的措施。突出了实践环节的加强及引入项目化教学模式的重要性。课改思路突出以创新能力的培养为导向。

关键词：机械原理课程；创新能力；实践环节；项目化教学

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1002-2589（2012）33-0254-02

《机械原理》是高职院校机械设计与制造专业学生必修的一门重要的专业基础课，是机械类专业中研究机械共性问题的一门主干技术基础课。它在机械工程人员的培养过程中起着承上启下的关键作用，是学生牢固掌握专业技术的重要环节。在基础课到专业课之间起着无可替代的桥梁作用。

一、机械原理课程的学科现状

目前的机械原理课程目标具有一定局限性，主要表现在三个方面：第一，在课程内容上，强调学科知识体系的系统性、完整性，造成理论知识偏多偏深，实践技能不足，理论与实践脱节。第二，在课程结构上，学习内容受到限制而产生狭隘和滞后的弊端，不利于培养创新能力。在制造业的发展急需具有创新能力人才的今天，学科现状不能满足需要。第三，在课程实施上，课程教学基本是一个封闭的过程，最大的弊端是使学生缺乏学习的主动性和对教学质量检验的滞后性。

传统机械原理的教学特点是：教学理论性强、概念抽象，与实际应用有一定距离。授课方式上以教师讲授为主，由概念引入知识，以逻辑推理为中心。教学过程中基本没有学生能力培训的环节，这对培养学生的实践、创新能力很不利。同时，传统的教学模式中，总是先理论后实践，容易产生实践与理论分离的现象，教学很难适应职业教育培养的需要。为此，进行教学改革，开展项目教学，按照学生认知规律与实际工作项目的顺序来优化教学内容势在必行。

二、以创新能力培养为导向的《机械原理》课程改革方案

（一）改革教学内容

课程内容的改革不是简单意义上的增加或删除，而是在专业化的前提下，优化组合了相关内容的课程；在促进学生全面发展的基础上，更加注重学生思维整体性的构建。教学内容的改革突出综合应用知识能力的培养，在此基础上培养创新能力。围绕教学内容方面主要做了以下方面的调整。

1.理论课与实验、实践课学时的调整

多年来，机械原理课程存在着理论课课时过多，实验和实践课课时偏少的现象。我院自机制专业成立以来，每学期理论课和实践课学时分别为：理论课为70学时，实践课4学时。近一年，增加一周课程设计时间，但试验课受条件限制，很少开展。针对这一现状，在课改方案中制定了新的教学计划，理论课课时针对模块化教学的需要，设计为55学时；单独开设试验与实践课程，课内试验为12学时，此外进行为时2周的课程设计（课外进行）。加强了实践课时量，强化了学生的动手能力和创新设计的能力，同时，理论课教学也基本满足学生对理论知识的掌握要求。

2.理论课教学内容的大幅度调整

以前的机械原理教学侧重于基本知识点的分析方面。内容上包括：机构的结构分析、运动分析、力的分析、常用机构的设计等方面；机械运转及速度波动调节和机构的平衡等方面很少涉及。现在，随着机器向着高速、自动化、精密化方向的发展，机构如何在高速下具有较好的动力性能显得尤为重要；机构的多样性创新需要各种机构合理综合与合理选型。因而，教学内容方面要适当调整。在总的理论课课时减少的情况下，调整的教学内容更接近于工程实际，更具体化。教学内容的安排做到“宽而精”。“宽”就是知识面广，涵盖的内容广；使学生在设计时能做到思路开阔，激发出潜在的创造性。“精”就是对机构设计的基本思路及方法做详细的阐述，使学生在面对复杂的未知机械产品时，能够做到触类旁通。

本着这些原则，课程内容上压缩了机构的运动分析和力的分析的课时，机构的结构分析保留原有的内容，因为杆组分析法对机构的多样性设计和创新设计方面，有重要的启发作用。常用机构的学习中，减少推导性内容，重点介绍机构设计的方法，增加了机构的组合设计、转子动平衡和机械调速等内容。使整个课程体系更加完整，更加系统，更符合现代工业设计对学生总体知识掌握水平的要求。

3.加强实践教学，培养学生创新精神和实践能力

实践教学包括课程实验和课程设计。实践环节是培养学生创新精神，增长创造才干，锻炼动手能力的有效途径。在试验与实践教学中，始终以基本能力训练为基础，以综合素质培养为核心，以创新精神教育为主线，明确试验教学任务，更新试验教学内容，改革试验教学方法和手段，强化试验教学考核，提高试验教学质量。

在试验教学方面，以往实验课内容偏少，非常不利于培养学生的动手能力和创新能力。且实验内容多以验证性实验为主，学生完全按照指导书提供的步骤进行，缺少主动参与的意识，不利于创新能力的培养。因此，在试验内容上增加了《机构认知实验》和《转子动平衡》等实验。这些实验密切联系实际，既有验证性实验，又有创新设计实验，大大丰富了实验课的内容。课程设计方面，尝试增加《械原理课程设计》的内容。通过这一环节，使学生感受到理论与实践的第一次融合，提高学习兴趣。

此外，实践教学涉及的实验及课程设计要合理安排，循序渐进地进行。为此，将机械原理中涉及的实验与实践分为三个阶段，贯穿于教学过程中。各阶段的基本内容为：第一阶段，机械认知实践阶段，学生通过参观实训车间的设备、动手拆装减速器装置，了解轴、齿轮、轴承等常用机构与零件，加深对机构的感性认识。第二阶段，机械基础实践阶段，让学生利用学期内安排的钳工、车工、机械设计课程设计等环节了解与机械原理相关的内容。这样，学生一方面能充分利用实习时间，掌握更多知识，又在不占用理论课时的基础上，加强了实验、实践教学效果。第三阶段，机械综合实践阶段，这一阶段建立在前面环节的基础上。例如，机械原理实验中，前面分别学习了常用机构的设计，也进行了相关的认知实验，此时可布置一个综合性的课程设计：用图解法对牛头刨床机构进行运动分析、构件受力分析，确定最小传动角出现的位置，确定原动件的平衡力矩。通过这一阶段的实验设计，使学生综合解决工程实际问题的能力得到系统的培养与锻炼。

此外，可以采用灵活方式设计一些综合实验，只布置实验任务与最后要求，而完成实验任务的过程则由学生自己确定。例如，布置一个能实现将回转运动转变为往复运动的设计，方案可以有很多种，让学生自己设计，并通过实验验证其正确性。这样，学生完成实验有较大的灵活性，从而为学生的个性发展与创造性的发挥创建一个适宜的环境。

（二）改变传统教学模式，进行教学方法的改革

课程改革必然导致教学方法的不断革新。教师在教授基本知识的同时，更应注重培养学生获取新知识的能力；引导学生自主学习，充分调动学生的主观能动性，激发创造性思维。教学方法多种多样，但总的目的只有一个：改善教学效果，提高教学质量。《机械原理》的教学中，对于理论性较强的内容，可以带着学生层层推进，逐步引导学生领会相关内容。例如矢量图解法分析速度和加速度的内容，可以改变教学顺序，先讲相对容易些的速度分析；在熟悉矢量多边形应用的基础上再讲解复杂的加速度分析，学生就能容易掌握所学知识。对于简单的概念性较强的内容，要以学生自学为主，辅助以课堂提问，加深学生印象。例如学习四杆机构的演化这部分内容时，可以先介绍曲柄摇杆机构演化成曲柄滑块机构的方法；再介绍机构演化的基本途径，接着让学生自己观察教材中几种导杆机构和曲柄滑块机构的区别，总结这几种机构是如何由曲柄滑块机构演变来的。学生在自主学习中很容易发现规律，不仅深刻领会了学习的内容，还对机构的多样性演变方法有所启发。

（三）教学手段的多样化，积极采用项目化教学模式

教学手段方面，开设参与式、启发式、讨论式和研究式教学体系，不断完善以学生为中心的教学新模式。鼓励学生探究式学习，基于研究和开发的学习，积极探索利用网络和多媒体课件的开放性教学新模式，进一步激发学生学习热情，调动学生学习的主动性和积极性。

教学过程结合教材内容，并根据我院现有的设备，采用基于工作过程的任务驱动模式进行教学。对机械原理中部分知识内容划分为多个学习子情境，在各个学习情境的教学过程中，真正体现学生的主体地位。学生带着任务有目的地去学习，查阅资料，听取教师的理论讲解，在交流的过程中获取资讯；在教师的帮助下进行决策；在计划、实施的过程中教师给予学生适当的辅导，最后教师参与学生工作成果的检查与评估。学生在教学过程中，始终处于主体地位，通过真实的工作成果激发学生的创新能力，改善教学效果。

这种以“项目”为主线，将教学内容有机地贯穿在一起是一种十分有效的教学方式，丰富的项目可以拓展学生的视野，使学生体会到企业实践中的众多实际问题，有效提升学生应对实际问题、解决机械工程难题的能力。

三、结束语

培养和提高学生的创新思维能力是高等教育改革的一项重要任务。传统教学计划，教师拘泥于课本的教学，已难以培养出具有创新能力的实用型人才。在机械原理课程教学中，有必要探索具有特色的课程教学改革之路，为培养具有创新能力的高技能人才服务。

参考文献：

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