“机械制造装备设计”多元化课程教学模式探索

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摘要：针对“机械制造装备设计”传统课程教学模式中存在的主要问题，提出了“机械制造装备设计”多元化课程教学模式，阐述了多元化课程教学模式的具体执行方案，并对如何激发学生的创新意识和创新能力，提高“机械制造装备设计”课程教学效果进行了积极有效的探索。

关键词：机械制造装备设计；多元化；课程教学；创新能力

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0054-02

一、“机械制造装备设计”传统课程教学现状及存在的主要问题

“机械制造装备设计”是一门知识面广、综合性、实践性很强的专业主干课，它将机床设计、夹具设计、工业自动化、工业机器人等内容合为一门课程，构成新的课程体系。[1]随着装备制造业的迅猛发展，“机械制造装备设计”传统课程教学越来越不能满足创新人才培养的需要，主要存在如下问题：第一，传统的课程教学内容泛而不精，不能紧跟时代步伐，缺少新装备、新技术和新材料方面的知识，不利于学生创新研究能力的培养。第二，传统的教学模式相对单一或不足，仍然以教师的填鸭式灌输为主，学生被动接受。由于部分教师自身实践能力较弱，理论教学的效果很差，导致学生学习兴趣不高。第三，传统的课程教学中对实践环节的重视不够，学生缺少亲自动手实践的训练，导致学生缺乏实践经验和动手能力弱。这又反过来影响了学生对课程内容的理解和掌握。第四，传统的课程教学考核方法相对简单，一般将平时考勤、作业和期末考试成绩作为评价学生学习效果的标准。这种考核方法不能有效地激励学生努力提高机械制造装备设计的能力，学生只会在考前突击背概念，不利于学生创新能力的培养。

基于上述问题，苏州科技学院机械工程学院机械教研室全体教师总结多年的任教经验，贯彻以人为本的教育理念，将各种日益涌现的教学方法进行优化组合，形成了一套机械制造装备设计多元化的课程教学模式，以弥补传统课程教学模式的不足，从多角度、多方位激发学生的学习兴趣和潜能。[2]

二、“机械制造装备设计”多元化课程教学模式

以培养学生的创新能力为目标，通过增加专业特色内容和学科前沿知识，优化课程教学的内容；通过应用多种现代化教学方法和增加综合实践环节，优化课程教学方法；通过引入多种评价体系，完善课程考核模式，从而变单一的传统课程教学模式为多元化课程教学模式。具体执行方案分为以下几个方面：

1.制定多层次的课程教学内容

（1）重视理论基础知识。理论基础知识不会因新装备、新技术的产生而过时，坚实的理论基础是一切工业生产活动的最根本的条件，因而是学习的重点。例如在讲授机床设计时，金属切削机床设计的基本理论，如机床的工作原理、几何表面的形成原理和机床的成形运动等，是学习的重点。在讲授夹具设计时，机床夹具的六点定位原理，完全定位、不完全定位、过定位和欠定位等基本概念是讲课的重点。

（2）增加专业特色内容。苏州科技学院机械工程学院于2011年购买慧鱼模型，建立了机器人创意实验室。根据苏州科技学院机械工程学院的实际情况，在工业机器人设计模块，增加了慧鱼模型教具内容的学习，主要讲述如何利用慧鱼模型进行机器人的制作和控制。慧鱼模型是由德国发明家Arthur Fischer博士于1964年在其专利“六面拼接体”的基础上发明的。[3]慧鱼模型采用模块化设计，可无限扩充、反复拆装，可逼真表现机械系统的构成和控制的过程及其控制的原理，便于对机器人原理、组成、控制的全面认识。

（3）加强学科前沿知识。机械制造装备发展日新月异，学生毕业后会碰到非常先进的机械制造装备，为了紧跟时代步伐，加强学科前沿知识变得非常重要。通过请工厂一线的工程技术人员开设讲座和组建学习小组，与苏州科技学院机械工程学院教师一起申报学生科研立项等方式，了解最新的机械制造装备动态，主动参与学科科研研究，激发学生学习的兴趣和主动性，培养学生的创新能力。

2.开展多元化的课程教学模式

课程教学由理论教学环节和实践教学环节组成。传统的“机械制造装备设计”课程教学在理论教学环节上，以教师的“填鸭式”教学为主，而且授课内容重点不突出；在实践教学环节，主要以一些验证性实验为主。针对这种情况，苏州科技学院机械工程学院实施的多元化课程教学模式包括以下几种：

（1）启发式理论教学模式。“机械制造装备设计”的教学内容非常多，如果照本宣科地讲，不仅教师和学生很累，而且授课的效果很差。如果采用启发式教学，引导学生独立思考，通过课堂讨论、师生互动等方式，传授解决实际工程问题的思维方式，提高学生自主学习的能力，有利于培养学生的创造性思维。通过启发式教学，同学们对于过定位的优点有了很直观的认识：过定位可以提高稳定性。

（2）课程网站式理论教学模式。“机械制造装备设计”的教学内容非常丰富，为了调动学生课外学习的积极性，在学校校园网的天空教室处建立了“机械制造装备设计”课程网站。课程网站上不仅有教师上课的PPT电子教案、动画、视频等，还有大量扩充的资料，比如典型机床传动系统与结构动态演示Flas、加工中心刀库及换刀动作等视频资料、组合机床夹具方案图库、慧鱼模型作品展示、学生科技作品图片及PPT等。课程网站还可以进行网上作业布置与批改，远程作业辅导与讨论，并设有习题库，方便学生自我学习与提高。课程网站式理论教学模式有效缓解了目前教学内容多，而课时相对不足的矛盾，促进了学生对机械制造装备课程内容广度和深度的拓展。

（3）双语教学式理论教学模式。双语教学既可以让学生掌握扎实的专业知识，又能较好地提高专业英文阅读和写作能力。[4]目前苏州科技学院与英国南威尔士大学合作办学，办有机械设计制造及其自动化专业3+1国际班，前3年在苏州科技学院学习，最后1年在南威尔士大学学习。为了适应新的发展需要，开展双语教学变得非常迫切。目前针对国际班学生，制作了双语教学的多媒体课件进行理论教学；请南威尔士大学的教授和苏州科技学院机械工程学院英文水平高的教授做学科前沿的专题英文报告；要求学生完成一个全英文的报告，自选题目，并要求学生针对自己的论一个PPT，在课堂进行陈述。双语教学开拓了学生的视野，提高了学生的英文阅读写作能力和口语表达能力，为学生以后的发展奠定了很好的基础。

（4）综合创新型实践教学模式。苏州科技学院机械工程学院结合工业机器人设计教学的要求与慧鱼模型的特点，组建了慧鱼模型综合创新实践平台，增加综合创新实践项目，为学生提供广阔的思维空间，激发学生学习兴趣，提高学生学习积极性与动手能力，培养学生的创新能力。慧鱼模型综合创新实践平台包括机械构件、电气构件、气动构件、传感器、电脑控制器和配套计算机应用软件。以全国大学生机械创新设计大赛主题为创新设计的选题方向，学生自己利用慧鱼模型综合创新平台，搭建自己的机器人来完成创新设计大赛主题所要求的功能。通过使用慧鱼模型综合创新平台，学生不仅能更好地理解和掌握课堂知识，而且应用所学知识解决实际问题的能力大大增强，提高了学生的综合创新思维能力，也提升了机械制造装备设计实践教学的质量。

（5）基于项目驱动的科研创新型实践教学模式。项目驱动教学法来源于构建主义学习理论，是实施探究式教学模式的一种教学方法。[5]基于项目驱动的科研创新型实践教学模式是以科研项目为载体，培养学生的创新实践能力。这一教学模式尤其适合对科研有兴趣的同学。在实践教学过程中，按照自愿和优势互补的原则，将有科研兴趣的同学每3～4人组成一个科研小组，每个小组通过自己查询资料，提出所要研究项目的题目，教师负责判断这个题目是否具有研究的可行性和必要性。教师把每个小组比较可行的题目，报学校的学生科技立项。有了一定的经费支持，以项目为载体，在指导教师的帮助下，充分激发学生的学习热情和兴趣，充分培养了学生的创造力、独立分析和解决问题的能力以及小组组员间的团队合作能力。

3.多元化的课程教学考核手段

多元化的“机械制造装备设计”课程教学考核手段，有利于调动学生学习的兴趣和积极性，有利于提高学生自我学习的意识和能力，有利于学生个性的培养和发展，从而提高了学生的创新意识和创新能力。结合苏州科技学院课程教学情况，将课程教学考核分为五大类：

（1）日常课堂教学考核。日常课堂教学考核从上课出勤、课堂问题回答、课堂讨论、课后作业等方面进行综合评定，按百分制给出分数。日常课堂教学考核重点考查学生上课的纪律性、讨论的积极性和创造性、学习的认真程度等。

（2）英文论文大作业考核。英文论文大作业考核是双语教学效果的考核，主要从英文论文内容的深度和广度、英文写作是否有语法问题、课堂陈述等方面进行综合评定，按百分制给出分数。英文论文大作业考核重点考查学生的英文检索能力、英文写作能力和英语口语表达能力等。

（3）综合创新型实践考核。综合创新型实践考核从实践题目的拟定、实践操作、实践总结、实践报告等方面进行综合评定，按百分制给出分数。综合创新型实践考核重点考查学生的创新思维和创新能力、实践动手能力等。

（4）科研创新型实践考核。科研创新型实践考核只针对部分有科研兴趣的同学，因而考核成绩作为平时成绩的加分因素。科研创新型实践考核从实践题目的创新性和先进性、实践装置、方法的合理性、实践结果的实用性、论文的规范性等方面综合评定。对于科研创新型实践考核中表现突出的学生，可推荐参加各类竞赛，在学校奖学金评定中得到加分，甚至直接参与教师的科研项目。

（5）期末考试考核。“机械制造装备设计”作为一门核心专业课，期末考试是非常重要的一个考核方式。期末考试考题包括理论基础知识题、综合实践分析题和考查学生创新能力的一些开放式、探究式的题目。通过加大对实践环节在期末考试考核中所占的比例，提高学生对实践环节的重视程度，提高学生理论知识应用于实践的能力。

三、结语

“机械制造装备设计”多元化课程教学模式是一种新的课程教学模式。这种模式通过利用课堂启发式教学、课程网站教学、双语教学、综合创新型实践教学和基于项目驱动的科研创新型实践教学，整合了多种教学要素，解决了传统课程教学模式中存在的问题。这种模式通过建立多元化的课程教学考核手段，大大激发了学生学习的积极性和主动性，提高了学生分析问题和解决问题的能力，促进了学生创新意识和创新能力的发展。通过教学与科研的结合，重视学生科研素质的培养，提高了学生的综合能力。

参考文献：

[1]关慧贞，冯辛安.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社，2009：11.

[2]王立达.成人教育多元化实验教学模式的探讨[J].宁波大学学报（教育科学版），2011，（1）：120-122.

[3]肖晓萍，廖青.“慧鱼”教具在大学生创新教育中的探索性研究[J].高教研究，2006，79（2）：36-37.

[4]林颖，曾志新，朱敏，等.双语教学的探索与实践[J].高教探索，

2007，（6）：1-2.

[5]殷振，黄莺，李艳，等.机械原理多元化实验教学模式探索[J].首都教育学报，2012，（11）：66-67.