探讨机械原理教学过程中的创新能力培养

时间：2024-04-25

杜青林+周洪波+欧昌杰

摘要：机械原理作为机械工程类学生的必修课，其基本原理和方法与工程设计实践息息相关。机械原理课程是培养机械类专业人才的重要课程，是进一步学习其他专业课程的桥梁，在学科体系中起承上启下的作用。教师在教学工作中不仅要传授知识，更重要的是激发学生的学习兴趣、思考的主动性和强烈的求知欲。

关键词：机械原理；教学过程；创新思维；创新能力

中圖分类号：647 文献标识码：A

0引言

随着科技的发展，社会的进步，培养具备扎实理论基础、强烈创新意识和全局创新能力的高端人才是重点高校的三大任务之一[1]，也是时代的发展需要，机械原理作为一门专业基础课程，必须在观念思维、体系制度和创新能力等诸多方面进行全面改革。本文仅结合机械原理教学实践与工程项目设计对学生进行思维训练，以达到培养学生创新能力的目的。

1.教学思维的改革

机械原理教学的总任务和目标是使学生掌握机构学和机械动力学的基本理论，基础知识与基本技能，并初步具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力[2]。机械学科柔和了现代微电子技术、光技术、信息技术、自动控制技术和计算机技术等新兴技术，要激发学生的求知欲和体现学生的创新能力就要对其教学内容、教学方法和教学手段等方面进行改革。在教学内容上，既要重点教授机械机构结构的分析、机构运动分析和如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等常用机构的设计理论和设计方法，又要针对时代的发展出现的新理论、新方法和学科发展的前沿的内容，扩宽学生的视野和知识面[3]；在教学方法上采用多样式方法来进行，除了课堂常规教学外，还要利用学校现有的资源，如到校办工厂实习、机械模型观摩、机械创新大赛参与等多种形式；在教学手段上利用最新的一些网络资源，利用互联网技术，采用如慕课和微课等最新的网络形式向学生展现的某个知识点的基本原理和最新发展趋势。

2.创新思维的建立

机械原理中的概念多，而且较抽象，学生理解起来较为困难，在教学过程中，应积极鼓励学生主动思考学习中遇到的各类问题[4]。在机械原理教学工程中，要有意识地培养学生的创新思维、引导学生主动获取知识，建立分析问题和解决问题的能力。教师应该通过教学过程中的不断实践、探索和改进，建立一套以学生为主体，以培养学生素质和能力、激发创新思维为目标的教学方式和方法，形成自己独特的教学特征[5]。

（1）课件准备和备课时，就应该从培养学生创新思维着手。譬如在机械原理教学中，需要提供很多动画模型和数学模型，还需要很多实物图片。教师不仅要讲解基本原理，还需要不断扩展到工程实例，开拓学生的思路和视野，并加以启发和归纳总结。

（2）教学过程体现互动性和实践性。在教学过程中，教师起到引导和主导作用，学生是积极的参与者，这就要求师生互动、生生互动，沟通渠道是多向流通[6]。形成一个情感交融、活泼自由、民主开放的教学气氛，鼓励和引导学生大胆发言，提出异议，敢于突破传统思维，敢于质疑权威观念。而同时让学生能接触大量的教学实际问题，譬如任课教师相关的科研项目和课题，又恰好跟所教的内容相吻合，就可以直接拿出来，让学生了解和参看，并且基于他们的理解提出自己合理的建议和方案，这样不仅有利于学生将所学的知识运用到实践创新中，还能解决一些实际问题，具有很大的可操作性，在一定程度上也实现了从理论向实践的顺利过渡。

（3）教学方式方法尝试突破。一般机械原理教学绝大部分都是采用“灌输”或者“填鸭”式，学生在学习的过程中被动接收，主动性和兴趣不高。这就要求教学时灵活运用启发式教学法、问题教学法、类比教学法以及工程实例教学法，达到以学生为主体，提高学生的兴趣和效率。譬如在讲解凸轮机构时，采用动态模型、动画演示来展现其运动变化，更好让学生理解“反转原理”。

3. 创新能力的培养

创新能力是以培养大学生自主创新能力为目标深化教育教学改革，抓住创新教育的关键，通过对课程体系、教学内容、教学方法的改革，营造创新型育人环境，确立准确的课程目标，克服理论脱离实际的趋势，较有效地协调教育教学过程中发生的矛盾和冲突，从而有效培养学生的创新思维能力和实践动手能力。另外，充分利用学校包括社会上的各种资源，使实践教学时间和空间得到科学延伸。丰富专业人才的内涵。实施全方位、多层次实践训练，在应用型人才培养上具有一定的成效。

3.1实践教学平台的搭建

学校历来重视实验教学，在“十一五”、“十二五”发展规划以及“湖南理工学院2011-2020中长期发展规划”中，学校均将“提升学生实践能力”作为教学工作的核心内容来抓。学院以“机械设计制造及控制实验教学中心”为依托，同时借助学院其他几个实践教学平台如“电磁装备设计与制造实验室”、“现代制造技术实习基地”、“工业燃烧器及燃烧智能控制工程技术研究中心”以及校办实习工厂，加强对机械原理的在实践教学环节的应用，提升人才培养质量。

3.2工程训练的提高

在课程实验平台基础上，采用项目竞赛和设计创新等多样形式，有目的性和针对性的对学生开展综合设计创新能力训练，组织机械类学生参加以“机械创新大赛”和“机械工程综合训练竞赛”等活动的大学生工程竞赛项目，开展专业专项培训，积极鼓励学生要采用计算机软件设计自己所提出的方案，绘制出虚拟的三维造型，并通过软件自带的工具对方案进行仿真验证[7]。通过各种竞赛熟练运用和掌握机械原理中各种机构形式和运动形式，注重促进学生知识能力素质协调发展，注重综合学科背景融合和系统思维培养，注重工程能力训练和科研思维启迪，注重共性培养与个性化引导，强化实践体系的开放性和适应性，强化实践教学内容的完整性和系统性，强化知识和能力培养的有效性和创新性。

3.3教学与科研协同

为让学生了解本课程的前沿领域，熟悉本课程研究的基本理论与方法在科技创新中的应用，我们将近年来承担的多项与本课程内容密切相关的科研成果应用到课堂教学和实践教学中[8]。实验教学与科研协同，使学生的实验过程贴近实际、贴近前沿，是培养学生创新意识和能力非常有效的途径。

4. 总结

机械原理的理论和实践教学都需要从思想上进行系统的改革和创新，适应社会发展的需要，特别是在工业4.0时代，更加要求我们继续探索在创新能力培养方面的成效，结合工程实例和创新实践，调动学生的积极性和参与热情，充分发挥学生的创新能力，培养出高素质能力的学生队伍。■

参考文献

[1] 郭为忠. 《机械原理》课程的再认识和教改对策[J]. 浙江理工大学学报，2012.11：82-88.

[2] 潘存云. 机械原理[M]. 长沙：中南大学出版社，2013.

[3] 张晓红，于浩. 机械原理课程的改革[J].科学与财富，2015，7（19）：241-242.

[4] 黄国兴，王勇，田杰，翟华. 机械原理教学改革与实践[J] .浙江理工大学学报，2012.11：20-21.

[5] 姚宇新，马莉英. 浅析力学教学过程中的创新思维训练[C]. 力学课程报告论坛，2006.

[6] 杨华文，杨礼康，段福斌. 案例教学在机械原理课程教学中应用的探讨[J].浙江理工大学学报，2012.11：40-42.

[7] 顾文斌，王怡，庄曙东. 基于卓越工程师计划的“机械原理”课程改革与创新[J].中国电力教育.2013.16：100-101.