《机械设计基础》课程教学中加强素质教育与培养创新能力的改革与实践

2022-09-11

创新教育是以培养人的创新意识, 创新精神和创新能力, 即创新素质为基本价值取向的一种教育理念和教育实践, 而传统教育则忽视了对学生创新素质的培养, 随着对传统教育的扬弃, 将引发教育观念、教育内容、教育方式等一系列变革, 有力地推动教育改革的深化, 更好地促进素质教育的实施。目前创新已成为我国教育改革的主旋律, 教育界对创新教育的一系列基本理论总是进行了比较深入的研究, 但对如何实施创新教育的研究却不尽人意。这在很大程度上, 影响和制约着创新教育的健康发展, 如何加强高等职业院校创新教育是当今一个十分紧迫和重要的问题。我院推行教学改革进行素质教育, 构建新型人才培养模式, 重点突出创新, 坚持知识、能力、素质的辩证统一。在机械设计基础课程改革中, 特别注重对学生创新能力的培养, 同时还注重对学生实践能力的培养, 通过一定的实践手段培养学生综合运用知识的能力、创新的能力, 才能够提高学生的工程意识和设计能力, 为学好专业课和毕业后更好更快地适应工作岗位打下一个坚实的基础。在《机械设计基础》教学中主要从以下几个方面进行改革与实践, 并收到了良好的教学效果。

1 教师要转变教育观念, 处理好五种关系

1.1 正确处理教师与学生的关系, 确立以学生为中心的教育主体观

教师在教育教学中以学习者为中心还是以教育者为中心, 这是传统教育思想与现代教育思想的一个重要区别。传统教育的最大弊端就在于以教育者为中心, 把学习者放在一个从属和被动的地位。学校是为学生而存在的, 教师是为学生服务的。在教师与学生的关系上, 学生是矛盾的主要方面。如果说教师与学生都是教育的主体, 但二者并不是并列的, 教师这个主体是为学生这个主人服务的。因此, 必须树立以学习者为中心的教育主体观。“未来的学校必须把教育的对象变成自己教育的人;别人的教育必须成为这个人人自己的教育”, 使学习者“成为他们获得的知识的最高主人而不是消极的知识接受者”。

我们在《机械设计基础》教学中确立“以学生为中心的教育主体观”之后, 主要表现在三个明显上:一是学生学习的积极性和主动性有了明显提高;二是课堂气氛活跃, 师生之间的互动性较好, 课堂纪律明显好转;三是学生由被动接受到主动学习, 课堂的教学效果明显提高。

1.2 正确处理知识与能力的关系, 确立以能力为中心的教育质量观

传统教学是以课本为中心的, 也即以“知识为中心”的。这种以知识为本位的教育在科学技术迅猛发展、人类社会的教育从一次学校教育向终身教育转变背景下, 已经不适应未来社会发展的需要了。由“以知识为中心的教育质量观”向“以能力为中心的教育质量观”转变, 并不否定知识在课程教学过程中的基础地位和重要作用。在这里, 需要强调指出的是:

(1) 知识是学生发展的基础, 不是教育的最终目的。教育的根本目的是促进学生能力的发展。

(2) 不同的知识具有不同的性质, 因而在促进学生发展方面也具有不同的价值和实现方式。

(3) 正确处理传统的课堂教学与活动教学的关系, 确立以活动教学为中心的学生发展观。

1.3 正确处理知识教育与创新教育的关系

传统的课程教学过分强调对学生的基础知识和专业知识的培养, 是一种知识教育模式, 它忽视创造精神、创新意识、创造能力和创造个性的培养;忽视对学生的专业适应能力、社会适应能力和人际适应能力的培养, 造成学生学完机械设计基础课程后, 理论知识考试成绩较高, 但是实际设计和应用能力不强, 与企业需求严重脱节。

1.4 处理好主体性教育与个性教育的关系

主体性教育是素质教育的核心内容。主体性教育主要是将重点放在尊重和唤醒学生的主体意识, 倡导和发挥学生的主动性和创造性上。个性教育是指承认个性, 正视个性的差异。对教师而言, 是重视因材施教;对学生而言, 则是鼓励自主学习, 发展创造性。因此, 素质教育强调的不仅要促进学生在德、智、体、美等诸方面的发展, 而且要促进每个学生自身获得最好的效果。

1.5 处理好教学、科研与实践的关系

教育应以教为主、科研为辅、以教带研、科研并举。科研实验室应向教学开放, 科研成果应进入教学环节。教学工作不仅要把学生当作教育的对象, 更要当作发展的主体。教师的主导作用则应体现在以学生为主体的课堂环境中, 同时, 充分利用科研实验室的资源优势, 为学生创造良好的实践环境。在教学工作中应大力倡导讨论式、启发式和研究式教育, 重视培养学生学习的积极性、主动性和勇于探索的精神, 并加强对学生进行创造性思维的训练。我系设立了创新试验室, 全天向学生开放, 学生可以在实验室进行创新设计, 使学生在各种创新比赛中均取得了优异的成绩。

2 重构课程体系, 不断更新课程内容

课程体系是课程目标在课程内容上的要求和反映, 它属于课程结构中以内容为维度的结构。根据课程目标的构成, 更好进行创新教育, 培养创新人才, 我系针对当前机械设计基础课程结构中不利于创新教育的缺陷, 在优化课程结构时, 要突出抓好下几点工作:

2.1 建立以培养创新能力为主线的课程体系

原来机械设计基础课程只注重向学生传授基础理论知识, 而忽略了工程意识的培养, 更谈不上创新能力的培养。通过课程的改革, 我们建立了以培养学生的工程意识和创新设计能力为主的新体系。

机电产品的设计一般要经过产品的规划、方案设计、技术设计、施工设计等几个主要阶段, 学生通过机械类基础课程的学习, 不仅要掌握这些环节所需的基本理论知识, 还应掌握其现代设计的基本方法, 即创新设计的基本思路。为此, 我们进一步明确了机械设计基础课程在培养学生创新设计能力中的作用。注重培养学生对机械原理和设计方案的创新设计能力和机械零部件的工作性能和结构设计能力。改变了传统的以机构分析为主线的课程体系, 建立“以设计为主线, 分析为设计服务, 落脚点为机械系统的方案设计”的新体系;机械设计课程突出以设计为主线, 建立以机械传动方案设计、机械零部件的工作性能设计和机械结构设计组成的新体系。

2.2 建立实验和实践教学新体系 (1) 实验教学新体系

典型机器拆装及分析实验。该实验主要为培养学生的工程实践能力, 配合机械制图课程的零件图和装配图的教学、机械原理课程的机构运动简图测绘与结构分析的教学。如在讲授零件图和装配图的过程中, 利用两个单元的时间在该实验室进行汽车发动机的拆装实验, 使学生对曲柄活塞机构的工作原理及构造特点有了初步的了解, 对各种零部件有了感性认识, 对公差配合、工具使用、装配工作的一般规范有了认识。增强了学生的工程意识, 提高了学习机械的兴趣, 为零件图和装配图的学习打下了良好的基础, 使学生顺利地从纯几何构形设计过渡到机械零件构形设计。

机械系统方案综合实验。“机械综合创新实验室”配备了各种元件、零部件和工具, 学生可在此将自己创新设计的执行机构系统的方案、传动系统的方案和机械总体方案进行搭接、组装, 使创新构思模型化、实体化, 并可验证方案的可行性。

现代设计仿真实验。“现代设计仿真实验室”配备了高档微机、工作站及先进的设计软件, 学生可将自己设计的方案利用现代设计手段进行计算机辅助设计、分析与仿真。

(2) 工程设计实践教学新体系

工程意识和创新能力的培养, 关键在于将多学科知识与经验综合应用, 强调实践性, 重视解决问题, 与课堂教学重视讲授原理的作用根本不同。为了提高这一环节的教学效果, 我们将原各门课程的“大作业”和“课程设计”等环节进行以下的改革:增加“组合体构形设计”。该设计要求学生设计出有创新意识的生活用品, 其上必须带有截交和相贯的内容, 目的是培养学生的空间形象思维和创造性构形的设计能力, 启发学生学会观察生活中常见物体的构形。增加“零件金工工艺设计”。该设计用一周的时间完成两个内容:一是单工种的工艺设计, 将铸造、锻压、和切削加工工艺分开进行。二是综合性工艺设计, 学生完成一个零件从毛坯到成品的全部工艺过程设计, 考察学生综合运用工艺知识的能力。

改革机械设计课程大作业。将原侧重于典型零部件分析的机械设计大作业, 改为以设计为主的简单机械设计训练, 如让学生自行设计一个电锯装置, 学生们通过调查、查阅资料, 设计出了多种电锯装置的传动方案。学生不仅了解了传动方案的新知识, 开阔了眼界, 同时也培养了创新设计的能力。

将机械原理、机械设计整合成为机械设计基础。原来的机械原理和机械设计的课程设计是分开的, 相互之间没有联系, 原理设计是以机构的分析为主, 机械设计是以零件的强度分析和绘制装配图为主, 教师不仅限定了设计题目和方案, 还给学生提供了非常齐全的参考资料, 学生的创新意识得不到发挥。经过多年的实践, 我们将两门课程进行了整合, 并且由我系闫瑞涛老师主编出版了《机械设计基础》教材, 以设计为主线, 使学生通过原理方案设计、执行机构的设计、传动方案设计、结构设计等过程, 加深对机械系统的整体认识, 加强设计中的工程意识, 培养综合创新设计的能力。

3 改进课堂教学结构, 优化课堂教学

针对传统的机械设计基础课堂教学结构不利于学生素质教育及创新能力培养的弊端, 我们要根据“目标明确, 量度适中, 节奏合理, 方法得当”的基本要求, 吸收目标教学和尝试教学的精华, 改革课堂教学结构, 提倡采用“目标尝试式”的教学模式。教师首先让学生明确学习的目标, 让学生自己独立尝试探索新知, 引导学生自己发现并提出问题, 教师适当点拨, 或引导学生再探究, 寻找到结论, 发展智能。使课堂教学过程由教师讲、学生听, 教师强行灌输, 学生被动接受, 向教师积极启发诱导, 学生主动获取探究的过程转变, 努力构建了学生自主探究知识的课堂教学模式。体现了“教师为主导, 学生为主体, 训练为主线”的特色, 符合素质教育的要求。因此我在数控2005级学生授课时采用了此种课堂教学方法, 觉得效果较好。其操作步骤是:

3.1 目标定向

课前出示目标, 使师生共同明确教学方向, 避免教学的盲目性, 从而提高教学效率。这个环节一般在导入新课后, 教师要向学生出示本节课的教学目标。这样, 学生就会明白这节课要学习哪些知识, 掌握哪些技能, 增强共识。

3.2 尝试自学

教师根据教学目标、教材的重难点和知识要点, 设计出导学要点 (或问题) , 为学生尝试自学打下基础, 提高单位时间的利用率。导学要点 (或问题) 出示后, 学生即可尝试自学, 通常采用速读法, 迅速找出导学问题的答案。

3.3 组织讨论

根据导学要点及自学体会, 组织学生分组讨论、争辩, 提高学生对知识的感知度。因为学生自学理解的知识不一定完全准确、全面, 因此组织学生分组 (一般前后桌4人为一小组) 讨论, 每人都要充分发表意见, 不重复地回答出一个问题。

3.4 答疑解疑

师生围绕教学重难点进行信息双向交流的环节。在这个过程中, 教师针对学生自学讨论中尚未不能自行解决的疑难问题, 进行讲解, 激发学生的学习情感, 启迪思维, 使他们对所学知识形成理性认识。答疑解疑一是要坚持教师答疑解疑与学生答疑解疑相结合, 可采用全班学生讨论解答, 这样训练面大、受益面广, 学生都不能回答的再由教师解答。二是要坚持集中答疑解疑和分散答疑解疑相结合。三是坚持直接答疑解疑和提示性答疑解疑相结合。四是坚持及时答疑解疑和延迟答疑解疑相结合。

3.5 检测总结

通常所说的课堂教学效果评价 (也叫形成性检测) , 它不仅是巩固知识、信息反馈的过程, 而且是查缺补漏的过程。形成性检测一般包括:对课题的理解程度、对重点内容的理解程度、对整体结构的把握程度以及重难点、特点的掌握程度等。最后进行归纳总结, 形成发人深思, 余味无穷的结尾。

4 通过各种形式的创新活动, 锻炼学生的创新设计能力

为了进一步加强对学生创新能力的培养, 我系积极开展形式多样的创新活动。主要包括以下几个方面:

4.1 培养成立学生兴趣小组

兴趣是最好的老师, 是产生于认识和需要, 是人们力求认识某种事物的心理倾向, 也是参与学习的强大动力。兴趣的浓厚与否, 直接影响学生学习的热情和学习能动性。因此, 激发兴趣是优化课堂教学的前提。德国教育家第斯多惠说:“教学的艺术, 不在于传授本领, 而在于激励、唤醒、鼓舞。”教学关键在于教师不要拘泥于传统的教学方法, 要激发学生学习的兴趣, 充分调动学生的主观能动性。为培养学生的创新思维, 我院成立了许多兴趣小组如:“机器人制作”、“机构创新设计”等。

4.2 组织学生参加科研训练和技能竞赛

科研训练, 能够锻炼实践能力, 培养创新能力, 使学生尽早进入专业科研领域, 了解本学科发展动态, 为那些学有余力的学生发挥潜能、发展个性、提高自身素质创造了有利的条件。所进行的项目分为以创新制作、机械加工为主的两种类型。我系近二年有100多名大学生通过参加了各种相关的技能竞赛、开发机构创新设计实验训练, 培养学生自学、查阅资料、进行学术研究的能力, 动手实践能力, 促进学生实践和创新能力的提高。

4.3 实验室开放服务

让学生的动手能力和所学知识应用能力得到全面锻炼, 开放实验室营造了一个生动活泼的实验环境。实验室开放过程中, 在管理方式上进行了改进, 如健全规章制度, 培养学生对实验室责任感, 共同做好管理工作, 并加强安全性的教育。一些刚入学的一年级学生, 就养成了常来实验室的良好习惯, 他们在“开放”、“自由”的气氛中得到实践锻炼。实践经验表明, 开放实验室是培养学生创新教育的重要场所。

4.4 举办科技活动

定期和不定期地举办多种形式的创新竞赛、创新展览会、科技小制作等等, 是使创新活动充满活力的强大杠杆。

摘要：在机械设计基础课程教学改革中, 不但注重对学生素质教育与知识、能力的培养, 而且还要注重对学生创新能力的培养。因此要求教师必须更新教学观念、重构课程体系, 不断更新课程内容、改进课堂教学结构, 优化课堂教学、通过开展各种形式的创新活动, 锻炼学生的创新设计能力, 才能提高学生的综合素质和创新能力, 为学好专业课和毕业后更好更快地适应工作岗位打下一个坚实的基础。

关键词：机械设计基础,素质教育,创新能力