學科競賽深化機械基礎課程教學的改革論文
學科競賽深化機械基礎課程教學的改革論文
2012年，教育部、財政部聯合下發了教技〔2012〕6號檔案《教育部財政部關於實施高等學校創新能力提升的意見》，以及教育部下發的教高〔2012〕4號檔案《教育部關於全面提高高等教育質量的若干意見》，《意見》著力指出，提高大學生創新能力離不開實踐創新教育，離不開新的創新教育理念和方法，在此基礎上，培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各型別工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。以此為契機，中南林業科技大學機電工程學院抓住機械學科競賽這個中心環節，就如何提高學生學習興趣、激發學生創新思維、鍛鍊學生實踐能力、培養學生社會責任和工程意識等方面，對機械基礎課程進行了大刀闊斧的教學改革和摸索嘗試。這一教學研究對我校培養以適應21世紀對高素質人才的需求意義重大。
一、以往基礎課程教學存在的問題
機械基礎課程包括了《機械原理》、《工程製圖》、《機械設計》、《金屬工藝學》、《機械製造技術基礎》等。多年來，這些課程的理論教學和實踐教學的內容和方法形式變化很小，尤其是在實踐環節諸如牛頭刨床、插床、減速箱等課程設計、金工實習的“勞作式學習”，所反應出來並在學生身上的體現就是創新思想僵化和學習熱情消減，具體表現為：
(一)學生沒有了創造力
實習時題目是設定好的，查詢的途徑是現有的，學生所要做的是仔細查詢，認真計算並工整作圖，書寫好設計說明書，這些都不需要創造力。金工實習任務是固定的，每天做什麼都有預告，在師傅的帶領下學生也只是從事簡單的實踐，這也不需要創造力。逐漸地，學生們對基礎課程失去了學習的熱情，變得按部就班，機械化的學習了。
(二)基礎課程實踐教學的關聯性和系統性缺失
例如《機械原理》關注機器執行機構的動力學特性，學生設計也是對其中的運動副杆件進行動力學分析，而《機械設計》注重傳動系統設計，學生主要是對傳動機構效能、指標、尺寸進行設計，那麼對整體的機器和機器的整體設計學生就比較模糊，以至於讓學生懷疑學的東西或設計出來的結構是不是真的有用，是不是可以加工裝配以後能滿足設計要求，對他們以後從事的實際工作是不是有幫助。曾經有學生問：“老師，我們設計的這個東西有用嗎?金工實習有什麼用啊?”這些疑問從側面應證了一件事，基礎教學的實踐環節脫節，沒有整體性、關聯性，缺乏機器整體系統設計的訓練。
(三)實踐內容缺乏新意，沒有吸引力
幾十年如一題，應屆學生在往屆學生那裡可以找到現成的設計樣本，設計題目缺乏創意和實用性也許是很重要的一個原因，因此，學生的主動參與性不強，往往是在老師的催促下草草完成，既沒有達到訓練的目的，又掩蓋了學生實踐體系中還存在的真正問題。惰于思考，戲與於實踐，成為了課程實踐的最大弊端。
(四)課程教學沒有滿足培養學生工程素質的實際需要
就基礎課程而言，培養學生的工程素質主要是著力於讓學生理論知識和實踐的融會貫通，把構思變為現實的工程設計方案，並憑藉敏捷的思維、正確的判斷和善於發現問題，最終解決問題的能力。不可否認，以往的設計題目也是一個實際的工程問題，但因為缺乏新意，沒有足夠的變通和靈活的應用，使得學生不願去思考，並且在實踐中去實現又很難，因此，發現問題解決問題的能力就得不到鍛鍊。
二、以學科競賽促進教學改革
教研室立足於提高學生實踐創新能力這一核心要求，提出以學科競賽帶動基礎教學課程的建設與改革，積極主辦競賽，鼓勵大學生參與競賽，讓學生帶著實際的工程問題來學習，在實踐教學過程中來訓練發現問題和解決實際問題的能力，讓枯燥的教學過程變得生動，在潛移默化中培養學生的工程認知、工程實踐、工程適用能力。教學改革具體表現在：
(一)基於實際工程問題的基礎課程教學
開課之初，首先就佈置給學生將來參加競賽的“S”形和“8”形無碳小車行走題目，教師再將題目分課程需要進行拆解，有機構運動分析、傳動方案設計、選材加工、裝配除錯等，然後教師根據實際情況在相關的課程教學中對案例進行分析，例如在《機械設計》中，傳動系統的方案設計講解就涉及到了齒輪傳動、帶輪傳動、間歇傳動和凸輪傳動，根據傳動的優劣可以給學生們分析實際運動的效果，並播放曾經比賽的影片。例如在《機械製造技術基礎》中，教師就可以引導學生在選材、毛坯、加工等方面思考，如何可以減輕重量而又保證機械強度要求，如何減少加工工序，以提高工作效率，這些本身就是一個實際的工程問題，也是競賽所要求的，因此，在教學中特別能吸引學生的注意，他們會對小車的行走效能特別感興趣。這種嘗試的最大優點有兩個方面，一是，引導了學生去探索，去思考，事實上，題目沒有標準答案，同學們可以盡情發揮自己的創造力和想象力。與以往明顯的不同就是學生們會自己提出方案來和教師討論，而且有些想法出乎教師的意外，可見，這種主動性無疑會極大地幫助同學們很好消化講授的知識點。二是，將基礎課程有機的聯絡起來，使學生能自主地融會貫通地學習，把原來單個的系統教學，變成現在整體式的系統整合式的教學方法。
(二)豐富實踐教學，鼓勵大膽創新
課程設計是大學生很重要的階段性實踐環節，是對基礎課程消化、理解程度的一次檢驗，為改變以往的不足，在課程設計教學改革中，除了教師佈置的選題，鼓勵學生們自主選題，可以自由組隊(不超過3人)，題目經教師稽核後實施設計，並寫出完整的設計報告。這一教學改進有三個目的，一是，為參加全國、全省的大學生創新設計競賽和工程綜合能力競賽儲備人才;二是，引導、鼓勵學生大膽構思，讓學生覺得自己的想法能夠被重視，能夠被體現，激發了他們的學習設計熱情;三是，促進學生知識體系的豐富，自主選題就可以拓展學生的視野，不再拘泥於機械學科，同時要關注材料、設計、加工以及成本，甚至於要關注到自己選題是否環保，是否有社會價值等等。
(三)藉助工程訓練平臺，理論與實踐教學融合
工程問題不僅僅包括製造，還包括設計、工藝規劃、質量成本分析等等，理論教學的範圍和深度是有限的，然而，在工程訓練實踐平臺上，教師可以引導學生更好地將設想付諸實踐。包括零件的設計、工藝的編排、加工的精度、裝配除錯的方法、成本的有效控制，都可以在工程訓練這個平臺上有專門的師傅和指導教師對其進行指導，甚至一些理論知識的講解可以直接搬到實踐場地，現場講解，效果非常顯著。由此，學生可以很好地將所學到的'理論知識運用到實踐中，例如《機械製造技術基礎》、《互換性》、《機械原理》、《機械設計》課程涉及的相關知識點在實踐中都能夠被體現，這樣學生就覺得所學才有所用，學習的興趣自然就被提高了。
(四)改變評分方式，學科競賽與課程設計相結合
以往的課程設計實踐，學生們機械的完成學習任務，設計的題目基本一致，結果也相差無幾，最後得分也相差不大，人人都能夠及格，這種局面一定程度造成了學生學習的懶惰和教學的被動。現在，則採取設計題目多樣化，與學科競賽制度相配合，與參加省級或國家級比賽相聯絡，沒有標準答案的設計理念，因此評分標準主要是考核學生的知識運用和現場解決實際工程問題的能力，而不在乎最後的結果如何。因此，有些同學參加完學科競賽後，課程設計工作也就完成了，不僅可以取得好的成績，而且在這個實踐學習過程中，對理論知識有了進一步的熟悉和掌握，對知識點的記憶和運用能力逐漸地固化為自身的一種工程素質。
三、教改的成效和發展方向
以學科競賽形式促進和改革機械基礎課程的教學內容和教學方法，是一次大膽的嘗試，學生和教師都需要有一個適應的過程，特別是教師工作量和知識量的增加特別明顯。然而，體現在學生身上的成績是喜人的，2012年中南林業科技大學獲得了全國大學生創新設計一等獎1項，獲得省級大學生創新設計和工程綜合能力競賽一等獎3項，二等獎5項，是中南林業科技大學歷年來成績最好的一次。這個成績說明了教學改革的初步成效，參賽作品中學生的很多想法和實踐水平讓指導教師們都稱讚，說明與學科競賽關聯遞進式的教學引導，在理論和實踐水平上，都給了廣大學生一個更為廣闊和自由的平臺，能夠學以致用。
下一步的發展方向主要是在兩個方面：一是擴大受益面，目前是嘗試階段，只是針對自願性學生，需要進一步擴大到整個機械類學生，教改模式可以延伸到研究生創新實踐教育環節，甚至在某些非機械類學生中也要實行，以促進跨學科知識的融合訓練;二是從校級層面建立獎懲機制，鼓勵學生實踐創新，鼓勵學生大膽實踐，對做得好的學生要嘉獎，從學校的層面營造學科競賽濃厚氛圍，使學生自覺地將理論學習聯絡到實踐中，提高學生自主創新意識和工程意識。