创新项目驱动下机械设计课程改革探索
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【摘要】针对机械设计课程教学效果差、学生创新实践能力不足等问题。通过总结近几年的教学方法，借鉴国内先进教学经验，基于CDIO理念，提出以创新项目驱动，进行课堂教学方法、教学内容、教学评价的改革，并在近三届学生中进行尝试。结果表明，通过对比学生学习成绩和项目成果，发现该方法不仅对刺激学生学习理论知识具有一定积极作用，并且激发一部分学生主动创新的能力和解决复杂问题的能力。这不仅符合工程教育专业认证对机械专业学生毕业要求，并且对于后续大规模教学改革提供参考。
1引言
近年来，尤其是第四次工业革命以来，社会迅速发展，对人才需求提出了更高要求，为了适应社会发展，高校人才培养体系，特别是课程体系必须要发生改变，与市场需求向适应。“机械设计”课程是机械类和近机类专业学生的专业基础课，该课程与工程应用联系紧密，学习方法和学习效果直接影响从事机械类工作的毕业生。如何实现理论学习与企业需求无缝对接，采用传统的以单纯的课堂讲授为主的教学方法明显不适应，并且单纯的知识讲解，如果不能很好的联系实例，学生学习兴趣始终得不到提高，教学效果也无从谈起。梁栋等[1]分析了目前机械设计教学中存在的问题，提出课程教学与智能制造相结合。邓斌[2]阐述了在智能制造背景下机械设计课程改革思路。张晓君[3]提出将CDIO理念引入机械设计课程教学中。刘晓阳等[4]通过典型问题，提出以社会需求进行课堂教学改革理念。惠烨[5]利用创新技术对机械原理课程设计进行了改革。黄志诚[6]依据工程教育专业认证的要求，对机械原理和机械设计课程目标定位和课程内容进行了改革。安军[7]针对机械原理课程，从成绩评定设置上提出改革要求。上述研究相对客观的指出了当前机械设计课程教学存在的问题，也提出了应对措施，但是针对新建本科院校的机械专业学生来讲，缺乏具体的改善措施。本文在上述研究之上，结合本校实际，基于CDIO教学理念，探索新时代新建本科院校机械类学生机械设计课程教学方法改革和措施，加强学生创新能力培养和创业思维锻炼是当代高校的责任和义务，通过课堂教学和课外创新实践改革两者有机结合，培养学生的“双创”能力和水平。
2教学改革方法
2.1讲好绪论
绪论是对本门课程背景、课程内容和学习要求的概括和总结，尤其对绪论中知识应用背景的讲解非常重要，对于提高学生的学习兴趣和学习欲望起关键作用。机械设计课程作为机械类专业学生的专业基础课，在以人工智能、智能制造为代表的第四次工业革命以来，对机械设计知识提出更高的要求，因此在讲解课程学习内容时，特别要以智能制造等前沿领域的关键技术实例为主，结合“大国重器”深刻阐述机械工业在国民经济发展中的重要性，让初学者感到耳目一新，有利于学生树立远大理想，最后选择典型先进设备的关键结构与本文知识相结合，让学生感受到学习本门课程的应用前景，让学生对学习本专业的就业前景产生美好的向往。总的来讲，绪论的讲授决定了学生对课程、对机械专业的兴趣，只要产生了学习兴趣，那么在后期学习中必然会下功夫。同时讲好绪论也是对任课教师知识的深度和广度的一个挑战。要求教师广泛深入掌握机械专业前沿知识，并且对科技发展实时动态有足够的了解。
2.2找好项目
机械设计课程是实践性特别强的课程，如果没有实践支撑，单纯以理论知识讲解，容易使得大部分学生学习兴趣大大下降，并且学习效果和知识掌握的程度也很低。为了能够很好的实现理论联系实践，将大学生机械创新设计大赛和大学生创新创业训练项目同步到机械设计的教学过程中，以项目形式驱动学习，以项目带动学习兴趣。机械创新设计大赛是命题式比赛，每一届的题目都是来源于生活实践，非常适合作为机械专业学生的创新实践。而大学生创新创业训练项目是学生自己根据日常生活需要，提炼出的具有创新性的实践项目。因此，这两个项目来源都是非常适合作为同步训练的实践项目。
2.3做好融合
如何将创新实践项目与课程融合是非常关键的问题。每个项目完成需要团队协作完成，因此，在课程教学第一节课时，将全班根据学生意愿分成若干个小组，确定项目组长，要求项目组长在一周内根据当年机械创新大赛题目或者自行确定项目名称。一周以后，在课堂利用20分钟时间，对各组的项目实施计划进行答辩。利用四周时间，学生利用课外时间进行项目的方案设计，同时，课堂每节课预留15分钟时间，教师和学生讨论在方案设计时的问题，并且在课后，学生随时和老师沟通方案进展情况，教师利用线上和线下进行指导。课程教学进入第五周时，教学内容主要是各种机械传动知识的讲授，而各项目组此时也进入到传动部分设计，课堂上教师可以联系学生项目中所需的传动展开机械传动部分的理论讲授，这样学生在聆听教师讲课的同时，也在不断思考项目中传动的设计和选择，由此学生带着问题听课，并且可以和教师在课堂就实际问题展开互动，这样课堂教学不再是单一的理论讲解，而是在解决学生的问题中穿插理论教学，因此学生兴趣得到极大提高。后期教学中的轴及轴上零件的讲解也是和项目进度相契合。总之，课外以学生为中心，教师以指导为辅，课堂上以学生问题为主，教师理论联系实际进行讲授。
3效果与分析
该项目实施近三年以来，学生学习成绩和参与项目情况对比如表1所示，可以看出，从学生考试及格率和参与项目积极性来看，都是逐年提高，说明了该方法的优越性，随着项目实施，高年级学生带动低年级学生的效应会越来越明显，学生学习兴趣和教学质量也将逐步提高。从图1可以看出，考试及格率和项目参与率逐年增高，并且两个观测值逐渐接近，说明了在参加项目过程中，加强和巩固了理论学习，使得学习成绩得到提高，说明参与项目的学生越来越多，考试合格率也越来越高，通过此项改革，不仅提升了学生学习效果，也增强了学生的创新实践能力，创新带动创业，为今后实现科技创业奠定基础。
4总结
（1）将大学生创新创业项目及学科技能竞赛与理论课程教学相结合，不仅提高学生的学习兴趣，而且提升了学生的创新实践能力，对于学生以后的科技创业奠定了基础。（2）以项目带动课堂教学改革，对教师的知识储备提出了挑战，激发教师再学习的热情。（3）此项改革，大部分学生都能参与其中，但仍有一部分学生由于各种原因不愿参与，因为了让全部学生参与此项改革中，后期改革内容仍需要创新完善。
参考文献
[1]梁栋,陈星.智能制造背景下机械设计课程教学改革探索与实践[J].教育教学论坛,2020,40(10):183-184.
[2]邓斌,吴景春,胡美玲.基于“智能制造”时代背景下应用型本科院校“机械设计”教学研究[J].江苏科技信息,2017(33):73-75.
[3]张晓君.创新创业背景下机械设计方向专业课程教学改革[J].科技创新导报,2019(11):198-199.
[4]刘晓阳,靳江艳,张君彩,等.《机械设计》课程教学存在的问题及其课程改革探索[J].教育现代化,2020,1(3):35-37.
[5]惠烨,王涛,梁金生,等.以学生为中心的机械原理课程设计改革与实践[J].中国现代教育装备,2020(10):70-72.
[6]黄志诚,毛宇航.基于工程教育专业认证的“机械原理”与“机械设计”课程设计教学改革[J].中国现代教育装备,2020(24):97-101.
[7]安军,汪建晓,陈就.机械原理课程设计教学改革综述及探讨[J].高教学刊,2020(30):134-137.
作者:王建吉 胡天林 弥宁 敬谦 单位:陇东学院机械工程学院