學(xué)科競(jìng)賽深化機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)的改革論文
2012年，教育部、財(cái)政部聯(lián)合下發(fā)了教技〔2012〕6號(hào)文件《教育部財(cái)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(hào)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(chǔ)上，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國(guó)家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略服務(wù)。以此為契機(jī)，中南林業(yè)科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院抓住機(jī)械學(xué)科競(jìng)賽這個(gè)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(shí)踐能力、培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任和工程意識(shí)等方面，對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)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(duì)我校培養(yǎng)以適應(yīng)21世紀(jì)對(duì)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(wèn)題
機(jī)械基礎(chǔ)課程包括了《機(jī)械原理》、《工程制圖》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《金屬工藝學(xué)》、《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》等。多年來(lái)，這些課程的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容和方法形式變化很小，尤其是在實(shí)踐環(huán)節(jié)諸如牛頭刨床、插床、減速箱等課程設(shè)計(jì)、金工實(shí)習(xí)的“勞作式學(xué)習(xí)”，所反應(yīng)出來(lái)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(méi)有了創(chuàng)造力
實(shí)習(xí)時(shí)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(xì)查找，認(rèn)真計(jì)算并工整作圖，書(shū)寫(xiě)好設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，這些都不需要?jiǎng)?chuàng)造力。金工實(shí)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(jiǎn)單的實(shí)踐，這也不需要?jiǎng)?chuàng)造力。逐漸地，學(xué)生們對(duì)基礎(chǔ)課程失去了學(xué)習(xí)的熱情，變得按部就班，機(jī)械化的學(xué)習(xí)了。
(二)基礎(chǔ)課程實(shí)踐教學(xué)的關(guān)聯(lián)性和系統(tǒng)性缺失
例如《機(jī)械原理》關(guān)注機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性，學(xué)生設(shè)計(jì)也是對(duì)其中的運(yùn)動(dòng)副桿件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，而《機(jī)械設(shè)計(jì)》注重傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，學(xué)生主要是對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)性能、指標(biāo)、尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么對(duì)整體的機(jī)器和機(jī)器的整體設(shè)計(jì)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(jì)出來(lái)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(jì)要求，對(duì)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?cè)O(shè)計(jì)的這個(gè)東西有用嗎?金工實(shí)習(xí)有什么用啊?”這些疑問(wèn)從側(cè)面應(yīng)證了一件事，基礎(chǔ)教學(xué)的實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)，沒(méi)有整體性、關(guān)聯(lián)性，缺乏機(jī)器整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練。
(三)實(shí)踐內(nèi)容缺乏新意，沒(méi)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(jì)樣本，設(shè)計(jì)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(qiáng)，往往是在老師的催促下草草完成，既沒(méi)有達(dá)到訓(xùn)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)有滿足培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)的實(shí)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(shí)和實(shí)踐的融會(huì)貫通，把構(gòu)思變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的工程設(shè)計(jì)方案，并憑借敏捷的思維、正確的判斷和善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，最終解決問(wèn)題的能力。不可否認(rèn)，以往的設(shè)計(jì)題目也是一個(gè)實(shí)際的工程問(wèn)題，但因?yàn)槿狈π乱�，沒(méi)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(shí)踐中去實(shí)現(xiàn)又很難，因此，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力就得不到鍛煉。
二、以學(xué)科競(jìng)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(jìng)賽帶動(dòng)基礎(chǔ)教學(xué)課程的建設(shè)與改革，積極主辦競(jìng)賽，鼓勵(lì)大學(xué)生參與競(jìng)賽，讓學(xué)生帶著實(shí)際的工程問(wèn)題來(lái)學(xué)習(xí)，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中來(lái)訓(xùn)練發(fā)現(xiàn)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(yǎng)學(xué)生的工程認(rèn)知、工程實(shí)踐、工程適用能力。教學(xué)改革具體表現(xiàn)在：
(一)基于實(shí)際工程問(wèn)題的基礎(chǔ)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(jìng)賽的“S”形和“8”形無(wú)碳小車行走題目，教師再將題目分課程需要進(jìn)行拆解，有機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、選材加工、裝配調(diào)試等，然后教師根據(jù)實(shí)際情況在相關(guān)的課程教學(xué)中對(duì)案例進(jìn)行分析，例如在《機(jī)械設(shè)計(jì)》中，傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)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(jù)傳動(dòng)的優(yōu)劣可以給學(xué)生們分析實(shí)際運(yùn)動(dòng)的效果，并播放曾經(jīng)比賽的視頻。例如在《機(jī)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(jī)械強(qiáng)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(jìng)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(duì)小車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(dǎo)了學(xué)生去探索，去思考，事實(shí)上，題目沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)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(shí)點(diǎn)。二是，將基礎(chǔ)課程有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)生能自主地融會(huì)貫通地學(xué)習(xí)，把原來(lái)單個(gè)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(shí)踐教學(xué)，鼓勵(lì)大膽創(chuàng)新
課程設(shè)計(jì)是大學(xué)生很重要的階段性實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)基礎(chǔ)課程消化、理解程度的一次檢驗(yàn)，為改變以往的不足，在課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革中，除了教師布置的選題，鼓勵(lì)學(xué)生們自主選題，可以自由組隊(duì)(不超過(guò)3人)，題目經(jīng)教師審核后實(shí)施設(shè)計(jì)，并寫(xiě)出完整的設(shè)計(jì)報(bào)告。這一教學(xué)改進(jìn)有三個(gè)目的，一是，為參加全國(guó)、全省的大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽和工程綜合能力競(jìng)賽儲(chǔ)備人才;二是，引導(dǎo)、鼓勵(lì)學(xué)生大膽構(gòu)思，讓學(xué)生覺(jué)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(jì)熱情;三是，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)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(jī)械學(xué)科，同時(shí)要關(guān)注材料、設(shè)計(jì)、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(xùn)練平臺(tái)，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(shè)計(jì)、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(shí)踐平臺(tái)上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生更好地將設(shè)想付諸實(shí)踐。包括零件的設(shè)計(jì)、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(gè)平臺(tái)上有專門(mén)的師傅和指導(dǎo)教師對(duì)其進(jìn)行指導(dǎo)，甚至一些理論知識(shí)的講解可以直接搬到實(shí)踐場(chǎng)地，現(xiàn)場(chǎng)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(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，例如《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》、《互換性》、《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)在實(shí)踐中都能夠被體現(xiàn)，這樣學(xué)生就覺(jué)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?cè)u(píng)分方式，學(xué)科競(jìng)賽與課程設(shè)計(jì)相結(jié)合
以往的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，學(xué)生們機(jī)械的完成學(xué)習(xí)任務(wù)，設(shè)計(jì)的題目基本一致，結(jié)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(xí)的懶惰和教學(xué)的被動(dòng)�，F(xiàn)在，則采取設(shè)計(jì)題目多樣化，與學(xué)科競(jìng)賽制度相配合，與參加省級(jí)或國(guó)家級(jí)比賽相聯(lián)系，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案的設(shè)計(jì)理念，因此評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)主要是考核學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用和現(xiàn)場(chǎng)解決實(shí)際工程問(wèn)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(jìng)賽后，課程設(shè)計(jì)工作也就完成了，不僅可以取得好的成績(jī)，而且在這個(gè)實(shí)踐學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)理論知識(shí)有了進(jìn)一步的熟悉和掌握，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶和運(yùn)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(jìng)賽形式促進(jìn)和改革機(jī)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(gè)適應(yīng)的過(guò)程，特別是教師工作量和知識(shí)量的增加特別明顯。然而，體現(xiàn)在學(xué)生身上的成績(jī)是喜人的，2012年中南林業(yè)科技大學(xué)獲得了全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，獲得省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)和工程綜合能力競(jìng)賽一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，二等獎(jiǎng)5項(xiàng)，是中南林業(yè)科技大學(xué)歷年來(lái)成績(jī)最好的一次。這個(gè)成績(jī)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(dǎo)教師們都稱贊，說(shuō)明與學(xué)科競(jìng)賽關(guān)聯(lián)遞進(jìn)式的教學(xué)引導(dǎo)，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(tái)，能夠?qū)W以致用。
下一步的發(fā)展方向主要是在兩個(gè)方面：一是擴(kuò)大受益面，目前是嘗試階段，只是針對(duì)自愿性學(xué)生，需要進(jìn)一步擴(kuò)大到整個(gè)機(jī)械類學(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(jié)，甚至在某些非機(jī)械類學(xué)生中也要實(shí)行，以促進(jìn)跨學(xué)科知識(shí)的融合訓(xùn)練;二是從校級(jí)層面建立獎(jiǎng)懲機(jī)制，鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新，鼓勵(lì)學(xué)生大膽實(shí)踐，對(duì)做得好的學(xué)生要嘉獎(jiǎng)，從學(xué)校的層面營(yíng)造學(xué)科競(jìng)賽濃厚氛圍，使學(xué)生自覺(jué)地將理論學(xué)習(xí)聯(lián)系到實(shí)踐中，提高學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)和工程意識(shí)。
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