學(xué)科競賽深化機械基礎課程教學(xué)的改革論文
2012年，教育部、財政部聯(lián)合下發(fā)了教技〔2012〕6號文件《教育部財政部關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校創(chuàng )新能力提升的意見(jiàn)》，以及教育部下發(fā)的教高〔2012〕4號文件《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見(jiàn)》，《意見(jiàn)》著(zhù)力指出，提高大學(xué)生創(chuàng )新能力離不開(kāi)實(shí)踐創(chuàng )新教育，離不開(kāi)新的創(chuàng )新教育理念和方法，在此基礎上，培養造就一大批創(chuàng )新能力強、適應經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展需要的高質(zhì)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設創(chuàng )新型國家和人才強國戰略服務(wù)。以此為契機，中南林業(yè)科技大學(xué)機電工程學(xué)院抓住機械學(xué)科競賽這個(gè)中心環(huán)節，就如何提高學(xué)生學(xué)習興趣、激發(fā)學(xué)生創(chuàng )新思維、鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力、培養學(xué)生社會(huì )責任和工程意識等方面，對機械基礎課程進(jìn)行了大刀闊斧的教學(xué)改革和摸索嘗試。這一教學(xué)研究對我校培養以適應21世紀對高素質(zhì)人才的需求意義重大。
一、以往基礎課程教學(xué)存在的問(wèn)題
機械基礎課程包括了《機械原理》、《工程制圖》、《機械設計》、《金屬工藝學(xué)》、《機械制造技術(shù)基礎》等。多年來(lái)，這些課程的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的內容和方法形式變化很小，尤其是在實(shí)踐環(huán)節諸如牛頭刨床、插床、減速箱等課程設計、金工實(shí)習的“勞作式學(xué)習”，所反應出來(lái)并在學(xué)生身上的體現就是創(chuàng )新思想僵化和學(xué)習熱情消減，具體表現為：
(一)學(xué)生沒(méi)有了創(chuàng )造力
實(shí)習時(shí)題目是設定好的，查找的途徑是現有的，學(xué)生所要做的是仔細查找，認真計算并工整作圖，書(shū)寫(xiě)好設計說(shuō)明書(shū)，這些都不需要創(chuàng )造力。金工實(shí)習任務(wù)是固定的，每天做什么都有預告，在師傅的帶領(lǐng)下學(xué)生也只是從事簡(jiǎn)單的實(shí)踐，這也不需要創(chuàng )造力。逐漸地，學(xué)生們對基礎課程失去了學(xué)習的熱情，變得按部就班，機械化的學(xué)習了。
(二)基礎課程實(shí)踐教學(xué)的關(guān)聯(lián)性和系統性缺失
例如《機械原理》關(guān)注機器執行機構的動(dòng)力學(xué)特性，學(xué)生設計也是對其中的運動(dòng)副桿件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，而《機械設計》注重傳動(dòng)系統設計，學(xué)生主要是對傳動(dòng)機構性能、指標、尺寸進(jìn)行設計，那么對整體的機器和機器的整體設計學(xué)生就比較模糊，以至于讓學(xué)生懷疑學(xué)的東西或設計出來(lái)的結構是不是真的有用，是不是可以加工裝配以后能滿(mǎn)足設計要求，對他們以后從事的實(shí)際工作是不是有幫助。曾經(jīng)有學(xué)生問(wèn)：“老師，我們設計的這個(gè)東西有用嗎?金工實(shí)習有什么用啊?”這些疑問(wèn)從側面應證了一件事，基礎教學(xué)的實(shí)踐環(huán)節脫節，沒(méi)有整體性、關(guān)聯(lián)性，缺乏機器整體系統設計的訓練。
(三)實(shí)踐內容缺乏新意，沒(méi)有吸引力
幾十年如一題，應屆學(xué)生在往屆學(xué)生那里可以找到現成的設計樣本，設計題目缺乏創(chuàng )意和實(shí)用性也許是很重要的一個(gè)原因，因此，學(xué)生的主動(dòng)參與性不強，往往是在老師的催促下草草完成，既沒(méi)有達到訓練的目的，又掩蓋了學(xué)生實(shí)踐體系中還存在的真正問(wèn)題。惰于思考，戲與于實(shí)踐，成為了課程實(shí)踐的最大弊端。
(四)課程教學(xué)沒(méi)有滿(mǎn)足培養學(xué)生工程素質(zhì)的實(shí)際需要
就基礎課程而言，培養學(xué)生的工程素質(zhì)主要是著(zhù)力于讓學(xué)生理論知識和實(shí)踐的融會(huì )貫通，把構思變?yōu)楝F實(shí)的工程設計方案，并憑借敏捷的思維、正確的判斷和善于發(fā)現問(wèn)題，最終解決問(wèn)題的能力。不可否認，以往的設計題目也是一個(gè)實(shí)際的工程問(wèn)題，但因為缺乏新意，沒(méi)有足夠的變通和靈活的應用，使得學(xué)生不愿去思考，并且在實(shí)踐中去實(shí)現又很難，因此，發(fā)現問(wèn)題解決問(wèn)題的能力就得不到鍛煉。
二、以學(xué)科競賽促進(jìn)教學(xué)改革
教研室立足于提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng )新能力這一核心要求，提出以學(xué)科競賽帶動(dòng)基礎教學(xué)課程的建設與改革，積極主辦競賽，鼓勵大學(xué)生參與競賽，讓學(xué)生帶著(zhù)實(shí)際的工程問(wèn)題來(lái)學(xué)習，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中來(lái)訓練發(fā)現問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，讓枯燥的教學(xué)過(guò)程變得生動(dòng)，在潛移默化中培養學(xué)生的工程認知、工程實(shí)踐、工程適用能力。教學(xué)改革具體表現在：
(一)基于實(shí)際工程問(wèn)題的基礎課程教學(xué)
開(kāi)課之初，首先就布置給學(xué)生將來(lái)參加競賽的“S”形和“8”形無(wú)碳小車(chē)行走題目，教師再將題目分課程需要進(jìn)行拆解，有機構運動(dòng)分析、傳動(dòng)方案設計、選材加工、裝配調試等，然后教師根據實(shí)際情況在相關(guān)的課程教學(xué)中對案例進(jìn)行分析，例如在《機械設計》中，傳動(dòng)系統的方案設計講解就涉及到了齒輪傳動(dòng)、帶輪傳動(dòng)、間歇傳動(dòng)和凸輪傳動(dòng)，根據傳動(dòng)的優(yōu)劣可以給學(xué)生們分析實(shí)際運動(dòng)的效果，并播放曾經(jīng)比賽的視頻。例如在《機械制造技術(shù)基礎》中，教師就可以引導學(xué)生在選材、毛坯、加工等方面思考，如何可以減輕重量而又保證機械強度要求，如何減少加工工序，以提高工作效率，這些本身就是一個(gè)實(shí)際的工程問(wèn)題，也是競賽所要求的，因此，在教學(xué)中特別能吸引學(xué)生的注意，他們會(huì )對小車(chē)的行走性能特別感興趣。這種嘗試的最大優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè)方面，一是，引導了學(xué)生去探索，去思考，事實(shí)上，題目沒(méi)有標準答案，同學(xué)們可以盡情發(fā)揮自己的創(chuàng )造力和想象力。與以往明顯的不同就是學(xué)生們會(huì )自己提出方案來(lái)和教師討論，而且有些想法出乎教師的意外，可見(jiàn)，這種主動(dòng)性無(wú)疑會(huì )極大地幫助同學(xué)們很好消化講授的知識點(diǎn)。二是，將基礎課程有機的聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)生能自主地融會(huì )貫通地學(xué)習，把原來(lái)單個(gè)的系統教學(xué)，變成現在整體式的系統集成式的教學(xué)方法。
(二)豐富實(shí)踐教學(xué)，鼓勵大膽創(chuàng )新
課程設計是大學(xué)生很重要的階段性實(shí)踐環(huán)節，是對基礎課程消化、理解程度的一次檢驗，為改變以往的不足，在課程設計教學(xué)改革中，除了教師布置的選題，鼓勵學(xué)生們自主選題，可以自由組隊(不超過(guò)3人)，題目經(jīng)教師審核后實(shí)施設計，并寫(xiě)出完整的設計報告。這一教學(xué)改進(jìn)有三個(gè)目的，一是，為參加全國、全省的大學(xué)生創(chuàng )新設計競賽和工程綜合能力競賽儲備人才;二是，引導、鼓勵學(xué)生大膽構思，讓學(xué)生覺(jué)得自己的想法能夠被重視，能夠被體現，激發(fā)了他們的學(xué)習設計熱情;三是，促進(jìn)學(xué)生知識體系的豐富，自主選題就可以拓展學(xué)生的視野，不再拘泥于機械學(xué)科，同時(shí)要關(guān)注材料、設計、加工以及成本，甚至于要關(guān)注到自己選題是否環(huán)保，是否有社會(huì )價(jià)值等等。
(三)借助工程訓練平臺，理論與實(shí)踐教學(xué)融合
工程問(wèn)題不僅僅包括制造，還包括設計、工藝規劃、質(zhì)量成本分析等等，理論教學(xué)的范圍和深度是有限的，然而，在工程訓練實(shí)踐平臺上，教師可以引導學(xué)生更好地將設想付諸實(shí)踐。包括零件的設計、工藝的編排、加工的精度、裝配調試的方法、成本的有效控制，都可以在工程訓練這個(gè)平臺上有專(zhuān)門(mén)的師傅和指導教師對其進(jìn)行指導，甚至一些理論知識的講解可以直接搬到實(shí)踐場(chǎng)地，現場(chǎng)講解，效果非常顯著(zhù)。由此，學(xué)生可以很好地將所學(xué)到的'理論知識運用到實(shí)踐中，例如《機械制造技術(shù)基礎》、《互換性》、《機械原理》、《機械設計》課程涉及的相關(guān)知識點(diǎn)在實(shí)踐中都能夠被體現，這樣學(xué)生就覺(jué)得所學(xué)才有所用，學(xué)習的興趣自然就被提高了。
(四)改變評分方式，學(xué)科競賽與課程設計相結合
以往的課程設計實(shí)踐，學(xué)生們機械的完成學(xué)習任務(wù)，設計的題目基本一致，結果也相差無(wú)幾，最后得分也相差不大，人人都能夠及格，這種局面一定程度造成了學(xué)生學(xué)習的懶惰和教學(xué)的被動(dòng)�，F在，則采取設計題目多樣化，與學(xué)科競賽制度相配合，與參加省級或國家級比賽相聯(lián)系，沒(méi)有標準答案的設計理念，因此評分標準主要是考核學(xué)生的知識運用和現場(chǎng)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，而不在乎最后的結果如何。因此，有些同學(xué)參加完學(xué)科競賽后，課程設計工作也就完成了，不僅可以取得好的成績(jì)，而且在這個(gè)實(shí)踐學(xué)習過(guò)程中，對理論知識有了進(jìn)一步的熟悉和掌握，對知識點(diǎn)的記憶和運用能力逐漸地固化為自身的一種工程素質(zhì)。
三、教改的成效和發(fā)展方向
以學(xué)科競賽形式促進(jìn)和改革機械基礎課程的教學(xué)內容和教學(xué)方法，是一次大膽的嘗試，學(xué)生和教師都需要有一個(gè)適應的過(guò)程，特別是教師工作量和知識量的增加特別明顯。然而，體現在學(xué)生身上的成績(jì)是喜人的，2012年中南林業(yè)科技大學(xué)獲得了全國大學(xué)生創(chuàng )新設計一等獎1項，獲得省級大學(xué)生創(chuàng )新設計和工程綜合能力競賽一等獎3項，二等獎5項，是中南林業(yè)科技大學(xué)歷年來(lái)成績(jì)最好的一次。這個(gè)成績(jì)說(shuō)明了教學(xué)改革的初步成效，參賽作品中學(xué)生的很多想法和實(shí)踐水平讓指導教師們都稱(chēng)贊，說(shuō)明與學(xué)科競賽關(guān)聯(lián)遞進(jìn)式的教學(xué)引導，在理論和實(shí)踐水平上，都給了廣大學(xué)生一個(gè)更為廣闊和自由的平臺，能夠學(xué)以致用。
下一步的發(fā)展方向主要是在兩個(gè)方面：一是擴大受益面，目前是嘗試階段，只是針對自愿性學(xué)生，需要進(jìn)一步擴大到整個(gè)機械類(lèi)學(xué)生，教改模式可以延伸到研究生創(chuàng )新實(shí)踐教育環(huán)節，甚至在某些非機械類(lèi)學(xué)生中也要實(shí)行，以促進(jìn)跨學(xué)科知識的融合訓練;二是從校級層面建立獎懲機制，鼓勵學(xué)生實(shí)踐創(chuàng )新，鼓勵學(xué)生大膽實(shí)踐，對做得好的學(xué)生要嘉獎，從學(xué)校的層面營(yíng)造學(xué)科競賽濃厚氛圍，使學(xué)生自覺(jué)地將理論學(xué)習聯(lián)系到實(shí)踐中，提高學(xué)生自主創(chuàng )新意識和工程意識。
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