祝志芳　曾宇露　劉國亮　王歡　鄧小珍

【摘要】本文論述機(jī)械原理課程的教學(xué)改革，以工程教育認(rèn)證為引領(lǐng)，以科技競賽為載體，針對機(jī)械原理課程教學(xué)中存在的問題，提出依托科技競賽的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，對機(jī)械原理課程進(jìn)行教學(xué)改革，從明確課程教學(xué)目標(biāo)、多樣化課程教學(xué)方式、改革課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系等方面綜合探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的對策。

【關(guān)鍵詞】工程教育認(rèn)證 科技競賽 創(chuàng)新能力 教學(xué)改革

【中圖分類號】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）27-0058-02

近年來，工程教育專業(yè)認(rèn)證作為國際公認(rèn)的工程教育質(zhì)量保障制度，越來越受到國內(nèi)各高等院校的重視，工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念是“以學(xué)生為中心”，在這過程中對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)更是重中之重。機(jī)械類專業(yè)課程體系較為寬廣，而機(jī)械原理課程作為機(jī)械類專業(yè)的一門主干基礎(chǔ)課，同時(shí)也是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的核心課程，在當(dāng)今機(jī)械工業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)過程中起著承上啟下的關(guān)鍵作用。目前國內(nèi)高校機(jī)械原理課程的講授多以理論講解為主，輔以一定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，課程內(nèi)容知識點(diǎn)相對抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍感覺較為吃力，而創(chuàng)新能力的培養(yǎng)放在課程教學(xué)中的效果更是甚微，無法適應(yīng)新時(shí)代高等教育工程專業(yè)認(rèn)證課程教學(xué)目標(biāo)對人才培養(yǎng)的要求。因此，在工程教育認(rèn)證背景下，探索機(jī)械原理課程的教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，具有現(xiàn)實(shí)意義。

一、機(jī)械原理課程教學(xué)現(xiàn)狀

機(jī)械原理課程作為機(jī)械類工科專業(yè)的一門重要主干課程，目前多以理論講解為主，輔以一定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在課程教學(xué)內(nèi)容、課程授課方式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系等方面均不能適應(yīng)工程教育認(rèn)證對創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新要求，盡管很多高校進(jìn)行了一定的教學(xué)改革，但仍然存在很多問題。

（一）理論教學(xué)現(xiàn)狀分析

該課程的主要內(nèi)容是介紹機(jī)械的工作原理，運(yùn)用圖解法和解析法分析一般機(jī)械的運(yùn)動(dòng)和設(shè)計(jì)過程。目前課程的教學(xué)重心還是在基本知識的講解，而課程的基本知識相對陳舊，國內(nèi)傳統(tǒng)機(jī)械原理教材歷來重視課程體系的獨(dú)立，對各種傳統(tǒng)機(jī)械的詳細(xì)講解往往占據(jù)了大量篇幅，而與新興科技相結(jié)合能反映現(xiàn)代科技發(fā)展進(jìn)步的內(nèi)容卻偏少。由于高等學(xué)校教學(xué)改革，專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)時(shí)在逐步減少，而教學(xué)內(nèi)容并沒有減少，導(dǎo)致教師在授課過程講授內(nèi)容多局限于教材范圍，對于培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的設(shè)計(jì)類知識（如四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)）卻往往是一帶而過，更沒有實(shí)例分析和設(shè)計(jì)過程的講解。這種局限于課本知識的授課內(nèi)容難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，更不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，通常都是按照規(guī)定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這種理論與實(shí)驗(yàn)相互分離的教學(xué)模式導(dǎo)致學(xué)生對實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)不重視，上實(shí)驗(yàn)課的積極性不高。目前高等院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)無論是教學(xué)管理還是教學(xué)過程，都不像理論教學(xué)要求那么嚴(yán)格，且仍多采用“以教師為中心”的教學(xué)模式，學(xué)生被動(dòng)式地接受教學(xué)內(nèi)容，缺乏對教學(xué)內(nèi)容的深刻思考，忽視了學(xué)生的主體作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目也以驗(yàn)證性、演示性居多，對于訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比例偏少，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容僅停留在課堂理論知識的補(bǔ)充上，沒有起到進(jìn)一步拓展知識的作用。

二、機(jī)械原理課程教學(xué)改革

基于工程教育專業(yè)認(rèn)證，為滿足制造強(qiáng)國新形勢下對創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求，對機(jī)械原理課程在課程教學(xué)目標(biāo)、課程教學(xué)方式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系等方面進(jìn)行一系列的改革，以適應(yīng)工程教育認(rèn)證人才培養(yǎng)要求，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力奠定基礎(chǔ)。

（一）明確課程教學(xué)目標(biāo)

課程目標(biāo)作為課程教學(xué)過程對學(xué)生能力培養(yǎng)的制度化要求，是課程內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)過程實(shí)施和課程體系綜合評價(jià)的重要依據(jù)。工程教育認(rèn)證要求課程必須有明確、可衡量的畢業(yè)要求，教學(xué)目標(biāo)應(yīng)與畢業(yè)生畢業(yè)要求高度匹配。在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下適應(yīng)人才培養(yǎng)的要求，機(jī)械原理課程教學(xué)目標(biāo)能否匹配畢業(yè)要求的相關(guān)指標(biāo)點(diǎn)，對教學(xué)質(zhì)量起到關(guān)鍵作用。根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，并通過對畢業(yè)生就業(yè)單位的跟蹤調(diào)查，與企業(yè)就業(yè)需求進(jìn)行對接，了解畢業(yè)生能力要求及當(dāng)前社會需求，經(jīng)過課程教學(xué)單位及教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師的研討，確定本課程教學(xué)目標(biāo)對應(yīng)工程教育專業(yè)認(rèn)證中的工程知識、問題分析、設(shè)計(jì)開發(fā)及研究探索等四個(gè)方面要求，并分別具體對應(yīng)畢業(yè)要求的各項(xiàng)二級指標(biāo)點(diǎn)。這樣就可以實(shí)現(xiàn)工程教育認(rèn)證中畢業(yè)要求與課程目標(biāo)之間的有效銜接，從而使畢業(yè)要求達(dá)成度的評價(jià)可具體轉(zhuǎn)換成對相應(yīng)課程目標(biāo)的達(dá)成度評價(jià)，可操作性強(qiáng)。將課程章節(jié)內(nèi)容分解落實(shí)，對應(yīng)到各項(xiàng)二級指標(biāo)點(diǎn)的教學(xué)中，可以使得課程教學(xué)目標(biāo)更加清晰，任務(wù)更加明確。同時(shí)通過設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容，使得課程每一章節(jié)內(nèi)容都能對應(yīng)一定的課程目標(biāo)，從而確保所有設(shè)定的課程目標(biāo)都有相應(yīng)的課程教學(xué)章節(jié)作為支撐，適應(yīng)工程教育專業(yè)認(rèn)證人才培養(yǎng)的要求。

（二）多樣化教學(xué)方式

機(jī)械原理課程由于知識點(diǎn)相對抽象、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)較為復(fù)雜、解析法分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理的數(shù)學(xué)知識要求較高，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感覺內(nèi)容枯燥、難以理解，學(xué)習(xí)興趣不高，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果欠佳。改革傳統(tǒng)的課程授課方法，結(jié)合現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)，采用先進(jìn)的教學(xué)手段，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及相關(guān)專業(yè)軟件輔助教學(xué)，將Solidworks、Adams、Matlab等工程軟件引入課堂教學(xué)，可建立機(jī)構(gòu)三維模型并進(jìn)行仿真研究，借助計(jì)算機(jī)對復(fù)雜問題進(jìn)行精準(zhǔn)化直觀呈現(xiàn)，使學(xué)生能夠更容易地理解相關(guān)知識內(nèi)容。采用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合MOOC、雨課堂、學(xué)習(xí)通等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段開展個(gè)性化教學(xué)。我校具有較豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，基于平臺基礎(chǔ)授課，教師可將豐富的教學(xué)資料共享到教學(xué)平臺，制作一系列的網(wǎng)絡(luò)課程。建立機(jī)械原理校級網(wǎng)絡(luò)課程，搜集歷屆優(yōu)秀的科技競賽作品視頻及動(dòng)畫，可以利用網(wǎng)絡(luò)豐富的動(dòng)畫資源，對課程授課中學(xué)生難以理解的抽象問題進(jìn)行直觀呈現(xiàn)，完善每一章節(jié)對應(yīng)的課外習(xí)題并補(bǔ)充機(jī)械原理相關(guān)的課外知識。教師在網(wǎng)絡(luò)平臺可實(shí)時(shí)與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)教學(xué)，及時(shí)解答學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的疑問，可有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提升教學(xué)效果。

（三）改革課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)是機(jī)械原理課程的重要組成環(huán)節(jié)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中可以綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識，分析和解決工程實(shí)際問題，對于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力具有十分重要的作用。

1.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置。傳統(tǒng)的機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多數(shù)指定了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后無需過多思考，只需參照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求和步驟按部就班地模仿，學(xué)生在這過程中的實(shí)驗(yàn)操作大同小異，實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差微乎其微，最為關(guān)鍵的是學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程沒有發(fā)揮主觀能動(dòng)性，沒有去認(rèn)真思考實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和理論課程之間的聯(lián)系，對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能給出合理正確的解釋。為了彌補(bǔ)上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程存在的不足，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中獨(dú)立思考和分析問題、解決問題的能力，切實(shí)增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置時(shí)增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步減少和弱化認(rèn)識性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，摒棄既定的實(shí)驗(yàn)題目，選擇與課程內(nèi)容緊密相關(guān)的具有代表性的科技競賽作品進(jìn)行深度剖析。對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案反求設(shè)計(jì)，分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理并重新繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，理解相關(guān)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中所蘊(yùn)含的理論知識，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可將理論與實(shí)踐很好地相結(jié)合，大大提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。

2.依托科技競賽創(chuàng)建開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。為了進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，充分利用我院大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新基地，創(chuàng)建開放實(shí)驗(yàn)室，開展與機(jī)械類學(xué)科相關(guān)的科技競賽活動(dòng)，如“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等，定期根據(jù)比賽要求，結(jié)合課程所學(xué)內(nèi)容完成一些創(chuàng)新項(xiàng)目，可完整地完成項(xiàng)目從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、分析、制作到加工實(shí)物的過程，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，大大提升學(xué)生綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。同時(shí)利用好我校創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的慧魚工坊，通過慧魚模型巧妙搭建各種機(jī)械結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)一定功能，學(xué)生能夠綜合利用機(jī)械設(shè)計(jì)知識和自動(dòng)控制相關(guān)學(xué)科知識，將多學(xué)科多領(lǐng)域的理論知識融會貫通于實(shí)踐過程中。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室具有專門的場地和優(yōu)良的設(shè)備資源，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣設(shè)計(jì)和制造一些創(chuàng)新型作品，在設(shè)計(jì)和制作創(chuàng)新作品的過程中，潛移默化地培養(yǎng)了創(chuàng)新思維，提高了工程實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

基于工程教育專業(yè)認(rèn)證，以學(xué)生為中心的教育理念，結(jié)合當(dāng)前國際工程教育發(fā)展趨勢對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求，以科技競賽為載體，開展基于工程教育認(rèn)證理念的創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機(jī)械原理課程教學(xué)改革，明確課程教學(xué)目標(biāo)、多樣化課程教學(xué)方式、改革課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，對提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，提升學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和增強(qiáng)創(chuàng)新能力具有十分重要的意義。

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【基金項(xiàng)目】江西省高等學(xué)校省級教改課題（JXJG-18-18-5，JXJG-18-18-2）;南昌工程學(xué)院校級教改課題（2017JG006，2019JG022）

【作者簡介】祝志芳（1984— ），男，南昌工程學(xué)院副教授，研究方向：機(jī)械類教學(xué)。

（責(zé)編 丁 夢）