學(xué)科競賽深化機械基礎(chǔ)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)于實施高等學(xué)校創(chuàng)新能力提升的意見》，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》，《意見》著力指出，提高大學(xué)生創(chuàng)新能力離不開實踐創(chuàng)新教育，離不開新的創(chuàng)新教育理念和方法，在此基礎(chǔ)上，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)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)科競賽這個中心環(huán)節(jié)，就如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維、鍛煉學(xué)生實踐能力、培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任和工程意識等方面，對機械基礎(chǔ)課程進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(yǎng)以適應(yīng)21世紀對高素質(zhì)人才的需求意義重大。
一、以往基礎(chǔ)課程教學(xué)存在的問題
機械基礎(chǔ)課程包括了《機械原理》、《工程制圖》、《機械設(shè)計》、《金屬工藝學(xué)》、《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》等。多年來，這些課程的理論教學(xué)和實踐教學(xué)的內(nèi)容和方法形式變化很小，尤其是在實踐環(huán)節(jié)諸如牛頭刨床、插床、減速箱等課程設(shè)計、金工實習(xí)的“勞作式學(xué)習(xí)”，所反應(yīng)出來并在學(xué)生身上的體現(xiàn)就是創(chuàng)新思想僵化和學(xué)習(xí)熱情消減，具體表現(xiàn)為：
(一)學(xué)生沒有了創(chuàng)造力
實習(xí)時題目是設(shè)定好的，查找的途徑是現(xiàn)有的，學(xué)生所要做的是仔細查找，認真計算并工整作圖，書寫好設(shè)計說明書，這些都不需要創(chuàng)造力。金工實習(xí)任務(wù)是固定的，每天做什么都有預(yù)告，在師傅的帶領(lǐng)下學(xué)生也只是從事簡單的實踐，這也不需要創(chuàng)造力。逐漸地，學(xué)生們對基礎(chǔ)課程失去了學(xué)習(xí)的熱情，變得按部就班，機械化的學(xué)習(xí)了。
(二)基礎(chǔ)課程實踐教學(xué)的關(guān)聯(lián)性和系統(tǒng)性缺失
例如《機械原理》關(guān)注機器執(zhí)行機構(gòu)的動力學(xué)特性，學(xué)生設(shè)計也是對其中的運動副桿件進行動力學(xué)分析，而《機械設(shè)計》注重傳動系統(tǒng)設(shè)計，學(xué)生主要是對傳動機構(gòu)性能、指標、尺寸進行設(shè)計，那么對整體的機器和機器的整體設(shè)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(shè)計出來的結(jié)構(gòu)是不是真的有用，是不是可以加工裝配以后能滿足設(shè)計要求，對他們以后從事的實際工作是不是有幫助。曾經(jīng)有學(xué)生問：“老師，我們設(shè)計的這個東西有用嗎?金工實習(xí)有什么用啊?”這些疑問從側(cè)面應(yīng)證了一件事，基礎(chǔ)教學(xué)的實踐環(huán)節(jié)脫節(jié)，沒有整體性、關(guān)聯(lián)性，缺乏機器整體系統(tǒng)設(shè)計的訓(xùn)練。
(三)實踐內(nèi)容缺乏新意，沒有吸引力
幾十年如一題，應(yīng)屆學(xué)生在往屆學(xué)生那里可以找到現(xiàn)成的設(shè)計樣本，設(shè)計題目缺乏創(chuàng)意和實用性也許是很重要的一個原因，因此，學(xué)生的主動參與性不強，往往是在老師的催促下草草完成，既沒有達到訓(xùn)練的目的，又掩蓋了學(xué)生實踐體系中還存在的真正問題。惰于思考，戲與于實踐，成為了課程實踐的最大弊端。
(四)課程教學(xué)沒有滿足培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)的實際需要
就基礎(chǔ)課程而言，培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)主要是著力于讓學(xué)生理論知識和實踐的融會貫通，把構(gòu)思變?yōu)楝F(xiàn)實的工程設(shè)計方案，并憑借敏捷的思維、正確的判斷和善于發(fā)現(xiàn)問題，最終解決問題的能力。不可否認，以往的設(shè)計題目也是一個實際的工程問題，但因為缺乏新意，沒有足夠的變通和靈活的應(yīng)用，使得學(xué)生不愿去思考，并且在實踐中去實現(xiàn)又很難，因此，發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力就得不到鍛煉。
二、以學(xué)科競賽促進教學(xué)改革
教研室立足于提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力這一核心要求，提出以學(xué)科競賽帶動基礎(chǔ)教學(xué)課程的建設(shè)與改革，積極主辦競賽，鼓勵大學(xué)生參與競賽，讓學(xué)生帶著實際的工程問題來學(xué)習(xí)，在實踐教學(xué)過程中來訓(xùn)練發(fā)現(xiàn)問題和解決實際問題的能力，讓枯燥的教學(xué)過程變得生動，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的工程認知、工程實踐、工程適用能力。教學(xué)改革具體表現(xiàn)在：
(一)基于實際工程問題的基礎(chǔ)課程教學(xué)
開課之初，首先就布置給學(xué)生將來參加競賽的“S”形和“8”形無碳小車行走題目，教師再將題目分課程需要進行拆解，有機構(gòu)運動分析、傳動方案設(shè)計、選材加工、裝配調(diào)試等，然后教師根據(jù)實際情況在相關(guān)的課程教學(xué)中對案例進行分析，例如在《機械設(shè)計》中，傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計講解就涉及到了齒輪傳動、帶輪傳動、間歇傳動和凸輪傳動，根據(jù)傳動的優(yōu)劣可以給學(xué)生們分析實際運動的效果，并播放曾經(jīng)比賽的視頻。例如在《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》中，教師就可以引導(dǎo)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，這些本身就是一個實際的工程問題，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，他們會對小車的行走性能特別感興趣。這種嘗試的最大優(yōu)點有兩個方面，一是，引導(dǎo)了學(xué)生去探索，去思考，事實上，題目沒有標準答案，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)生們會自己提出方案來和教師討論，而且有些想法出乎教師的意外，可見，這種主動性無疑會極大地幫助同學(xué)們很好消化講授的知識點。二是，將基礎(chǔ)課程有機的聯(lián)系起來，使學(xué)生能自主地融會貫通地學(xué)習(xí)，把原來單個的系統(tǒng)教學(xué)，變成現(xiàn)在整體式的系統(tǒng)集成式的教學(xué)方法。
(二)豐富實踐教學(xué)，鼓勵大膽創(chuàng)新
課程設(shè)計是大學(xué)生很重要的階段性實踐環(huán)節(jié)，是對基礎(chǔ)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(shè)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3人)，題目經(jīng)教師審核后實施設(shè)計，并寫出完整的設(shè)計報告。這一教學(xué)改進有三個目的'，一是，為參加全國、全省的大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計競賽和工程綜合能力競賽儲備人才;二是，引導(dǎo)、鼓勵學(xué)生大膽構(gòu)思，讓學(xué)生覺得自己的想法能夠被重視，能夠被體現(xiàn)，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)設(shè)計熱情;三是，促進學(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，同時要關(guān)注材料、設(shè)計、加工以及成本，甚至于要關(guān)注到自己選題是否環(huán)保，是否有社會價值等等。
(三)借助工程訓(xùn)練平臺，理論與實踐教學(xué)融合
工程問題不僅僅包括制造，還包括設(shè)計、工藝規(guī)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(xùn)練實踐平臺上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生更好地將設(shè)想付諸實踐。包括零件的設(shè)計、工藝的編排、加工的精度、裝配調(diào)試的方法、成本的有效控制，都可以在工程訓(xùn)練這個平臺上有專門的師傅和指導(dǎo)教師對其進行指導(dǎo)，甚至一些理論知識的講解可以直接搬到實踐場地，現(xiàn)場講解，效果非常顯著。由此，學(xué)生可以很好地將所學(xué)到的理論知識運用到實踐中，例如《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》、《互換性》、《機械原理》、《機械設(shè)計》課程涉及的相關(guān)知識點在實踐中都能夠被體現(xiàn)，這樣學(xué)生就覺得所學(xué)才有所用，學(xué)習(xí)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(shè)計相結(jié)合
以往的課程設(shè)計實踐，學(xué)生們機械的完成學(xué)習(xí)任務(wù)，設(shè)計的題目基本一致，結(jié)果也相差無幾，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(xí)的懶惰和教學(xué)的被動。現(xiàn)在，則采取設(shè)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，沒有標準答案的設(shè)計理念，因此評分標準主要是考核學(xué)生的知識運用和現(xiàn)場解決實際工程問題的能力，而不在乎最后的結(jié)果如何。因此，有些同學(xué)參加完學(xué)科競賽后，課程設(shè)計工作也就完成了，不僅可以取得好的成績，而且在這個實踐學(xué)習(xí)過程中，對理論知識有了進一步的熟悉和掌握，對知識點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)科競賽形式促進和改革機械基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)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適應(yīng)的過程，特別是教師工作量和知識量的增加特別明顯。然而，體現(xiàn)在學(xué)生身上的成績是喜人的，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(shè)計一等獎1項，獲得省級大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)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)歷年來成績最好的一次。這個成績說明了教學(xué)改革的初步成效，參賽作品中學(xué)生的很多想法和實踐水平讓指導(dǎo)教師們都稱贊，說明與學(xué)科競賽關(guān)聯(lián)遞進式的教學(xué)引導(dǎo)，在理論和實踐水平上，都給了廣大學(xué)生一個更為廣闊和自由的平臺，能夠?qū)W以致用。
下一步的發(fā)展方向主要是在兩個方面：一是擴大受益面，目前是嘗試階段，只是針對自愿性學(xué)生，需要進一步擴大到整個機械類學(xué)生，教改模式可以延伸到研究生創(chuàng)新實踐教育環(huán)節(jié)，甚至在某些非機械類學(xué)生中也要實行，以促進跨學(xué)科知識的融合訓(xùn)練;二是從校級層面建立獎懲機制，鼓勵學(xué)生實踐創(chuàng)新，鼓勵學(xué)生大膽實踐，對做得好的學(xué)生要嘉獎，從學(xué)校的層面營造學(xué)科競賽濃厚氛圍，使學(xué)生自覺地將理論學(xué)習(xí)聯(lián)系到實踐中，提高學(xué)生自主創(chuàng)新意識和工程意識。
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