机械原理创新才能培育

机械原理课程作为机械类专业中一门重要的专业基础课，它具有较强的工程性、实践应用性、创新性，在整个教学体系中起着承上启下的作用。该课程主要讲述机构的结构分析、运动分析、力分析和常用机构的运动原理和应用。学过这门课以后，学生能对现有机械的组成和运动情况进行分析，具有运用所学知识，组合新的机构及创造出新产品的能力。在培养学生的机械设计能力和创新思维、创新能力所需的知识、能力和素质结构中占有十分重要的地位。

一、基于创新能力培养的机械原理课程教学体系的建立

目前，国内外高校都十分注重培养大学生的科技创新和实践能力，德州学院结合机械原理的精品课程建设，以培养和发展机械类本科生的综合素质和实践动手能力为目标，以创新教育为重点，以“激发创新兴趣，培养创新思维，引导自主实践，重在创新过程”为原则，对机械原理课程进行了全面的建设。机械原理课程建设总体框架如图1所示。

二、通过理论教学模块培养学生的创新意识和创新思维

1.改革理论教学内容，培养学生创新意识和思维随着企业对机械工程技术人员的设计、创新和新产品开发能力越来越重视，机械原理教学内容也应该随之进行改革。以机构设计为核心构建课程体系和组织教学内容，加强对连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等机构的结构、应用特点的介绍，全面、系统地讲授各机构的运动、动力性能。对与理论力学重复的部分如平面机构运动分析、力分析、刚性转子平衡可适当减少课时，简单介绍。在教学内容上适当增加一些日常生活中的实例和工程机械的结构实例。讲授机构时先以生活中的应用实例导入，再以各种机加工机床的结构作为实际工程机械实例深入学习。如讲解连杆机构时，先以常见的推拉门窗、太阳伞等生活实例应用引入，然后进一步介绍在牛头刨床的传动机构。而这些机床的结构中如牛头刨床中包含了机械中的连杆机构、齿轮机构、间歇运动机构等，使学生能够将感性认识和理论知识结合起来，提高学生对机构有了直观的认识。同时在讲授各个机构时应将其彼此联系起来，如介绍凸轮机构的工作原理时，可以提问学生前面所学机构中哪些机构能够实现主动件匀速转动从动件移动，学生就会能够将连杆机构中的曲柄滑块机构联想起来，然后可以进一步联想起凸轮机构高副低代后就是连杆机构。接着让学生将自己所知道的凸轮机构和两机构联合使用的应用实例举出一二。这样将前后所学内容连贯在一起，融合贯通起来，培养学生的创新思维和创新意识。

2.改革理论教学方法和手段，强化学生的创新意识和思维充分利用现代化的教学手段，增加课堂授课的信息量；在对教学内容进行深入研究的基础上，结合机械原理的教学内容建立以图片、动画、录像资料为主的素材库。对各个机构的运动、分析及应用采用三维动画演示，运用其形象、直观、生动的特点，创造生动逼真的教学环境，优化课堂教学，提高学生的学习兴趣和素质。而学生在学习机械原理以前已经进行三维实体软件的学习，大部分三维动画是由学生独立完成的。这样将三维实体软件的应用与专业理论学习结合起来，不但使吸引学生的学习兴趣，更培养了学生利用先进软件工具解决具体工程问题的能力。学生拓宽了思路，进一步提高了创新意识。同时，在德州学院的教学网中建设了机械原理课程教学网站，并被学院评为优秀网站。网站内容包含教学课件、习题解答、在线复习、实验指导、学生创新实例、师生互动平台等内容。教师可以通过课程网站对学生进行答疑，增强了教师与学生学习的互动性。同时教学网站给学生提供一个自学的平台，学生可根据个人兴趣进行自主性学习，从而有效地化解理论课时少的矛盾。

三、通过实践教学模块提高学生的创新精神和创新能力

1.设计合理的课后大作业，有助于提高学生的创新思维在教学过程中，除了精选的理论基础作业外，可以适当有针对性地布置课后大作业，规定一段时间内完成，利用课余时间分组进行评价。这些作业可以来源于实际生活，也可以来源于工程实际应用。通过完成作业达到学生对《机械原理》知识的综合应用和提高。特别是学习到几种常用机构时，比如讲到连杆机构时，可以布置自动翻书架的设计、爬楼机器人机构设计等题目让学生任选其一进行设计，也可以让学生自己设计题目进行设计。既提高了学生设计自主性和创新思维，激发学生的学习兴趣，又使不同程度的学生都能有所收获。

2.积极进行实验教学改革，提高学生的创新能力2010年的人才培养改革中，提高了机械原理实验课时量，增加到了12学时。近几年，学院加大了对机械专业实验室的投入，增加了创新实验设备的购进。目前可做机械原理课程实验的有机械设计基础实验室和机械创新实验室。目前机械课程实验教学中已由原来的以演示性、验证性实验为主转变为以综合性和设计性实验为主。现在的实验教学中除保留了机械原理的认知实验、机构运动简图的绘制、齿轮齿廓范成原理实验等基本实验外，增加了平面机构创意组合实验、机构运动方案创新设计实验、轮系创意组合实验、慧鱼创意组合实验等实验。规定了必修实验的个数为5个，除此之外为选修实验项目和学生自行设计实验。为了提高学生的实践动手能力和创新能力，我们将机械创新实验室对外开放，学生可以根据自己的实验设想和具体方案，用现有的仪器设备，利用业余时间去实验室将自己的实验设计构思进行验证。整个过程都是由学生亲力亲为，不但提高了学生对各种仪器的综合操作技能，同时也加强了他们独立思考、分析解决问题的能力和创新精神。

3.积极进行课程设计改革，鼓励学生大胆创新为了体现专业特色，同时又兼顾课程教学理论知识，我们对机械原理课程设计的题目、内容和考核方法进行了改革。课程设计题目避免重复，设计内容不光要有图纸和设计说明书，还鼓励学生要采用计算机软件对自己所设计的方案进行三维虚拟造型，进行运动学仿真及可行性验证。学生们对三维虚拟造型都很感兴趣，学习Pro/E等三维设计软件的积极性也较高。通过这一环节的训练，不仅提高了学生对三维设计软件的熟悉程度，而且还调动了他们的创新积极性，扩大了他们的思考空间，激励他们改进设计，大胆创新。课程设计的考核还鼓励学生做出所设计机构的实物，若方案可行并有实物模型做出的则课程设计成绩评定为优秀，鼓励学生动手实践，提高自身的实践能力。

4.科技创新模块以科技设计竞赛为载体，促进学生创新素质提高德州学院大力支持广大学生参与各类科技文化竞赛活动，制订了《德州学院大学生科技文化竞赛管理办法》、《德州学院创新学分和技能学分认定办法》等，对学生在第一课堂外实施的一系列创新和技能活动中取得的创新或技能成果给予一定的学分和物质奖励，大大提高了学习的创新意识。而竞赛都要求在符合大赛主体与内容的前提下，学生自行选择设计题目。设计大赛一般要求提交模型或样机，因此参赛学生不仅要构思，还要设计、制作和调试。将创新构思和实践能力紧密结合起来。所以在竞赛的具体实施过程中，从查资料、绘制图纸、撰写说明书到自己亲手制作，以及作品的调试以及最后的竞赛答辩，学生们经历了各个环节，对创新所需的实践能力进行了全方位的训练。四、结论经过几年的机械原理课程的建设，取得了较好的效果。机械原理课程被评为德州学院优秀课程。通过机械原理课程的学习，一方面，培养了学生独立思考问题、分析问题的主动性；另一方面，也激发了学生的学习兴趣，提高了他们的工程意识和创新设计能力。