李靜，王占禮，陳延偉，焦陽

摘要：教學(xué)是提升科研能力的孵化器，科研是提高教學(xué)質(zhì)量的推進(jìn)器，二者有機(jī)結(jié)合是提高教學(xué)質(zhì)量和教師科研水平的有效途徑。本文結(jié)合《計算機(jī)輔助設(shè)計與制造》課程，以創(chuàng)新教育，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新人才，提升學(xué)生就業(yè)率為目標(biāo)，進(jìn)行理論教學(xué)為主，實踐教學(xué)為輔，科研教學(xué)并重的課程改革研究與實踐，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐動手能力。

關(guān)鍵詞：教學(xué)；科研；創(chuàng)新意識；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G420？搖 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）13-0054-03

自洪堡將科學(xué)研究引進(jìn)高等學(xué)校以來，科研與教學(xué)已成為高等學(xué)校的兩大基本職能。以教學(xué)為中心，不斷提高教學(xué)質(zhì)量是高校教學(xué)工作的永恒主題。高等學(xué)校教學(xué)與科研是相互依賴、相互促進(jìn)、不可分離的一體。教學(xué)是提升科研能力的孵化器，而科研是提高教學(xué)質(zhì)量的推進(jìn)器。高校教師既要從事教學(xué)，又要進(jìn)行科研，以科研促進(jìn)教學(xué)，并且將二者有機(jī)結(jié)合，才能提高教學(xué)質(zhì)量和科研水平。本文以《計算機(jī)輔助設(shè)計與制造》課程為研究載體，著重從理論教學(xué)、實踐教學(xué)和教師素質(zhì)三方面，針對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、考核方法、教師素質(zhì)等進(jìn)行改革與研究，改變以往教學(xué)重理論、輕實踐；重知識傳授、輕能力培養(yǎng)的狀況，重在激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，并在機(jī)電學(xué)院2007級和2008級機(jī)械工程及自動化和機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生中進(jìn)行了實踐，效果較好。

一、理論教學(xué)改革

1.調(diào)整教學(xué)內(nèi)容?！队嬎銠C(jī)輔助設(shè)計與制造》是機(jī)械工程及自動化專業(yè)的專業(yè)必修課，省級優(yōu)秀課（2009評）。在教學(xué)中發(fā)揮著培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、計算機(jī)應(yīng)用能力、軟件開發(fā)能力、綜合運(yùn)用相關(guān)學(xué)科知識進(jìn)行現(xiàn)代設(shè)計及創(chuàng)新設(shè)計能力的重要作用。早在2002年課程組即開始對該課程進(jìn)行廣泛的社會調(diào)研，在總結(jié)長期教學(xué)經(jīng)驗，了解社會需求的基礎(chǔ)上，課程組對理論課和實踐課教學(xué)進(jìn)行了調(diào)整，以培養(yǎng)基礎(chǔ)寬、素質(zhì)高、適應(yīng)性強(qiáng)、具有創(chuàng)新能力的人才為目標(biāo)，制定了新教學(xué)大綱及教學(xué)計劃，合理地分配了理論學(xué)時和實踐學(xué)時。通過傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容相比較，新的教學(xué)內(nèi)容更注重培養(yǎng)學(xué)生以下三個方面能力。①現(xiàn)代設(shè)計能力的培養(yǎng)。在《計算機(jī)輔助設(shè)計與制造》教學(xué)中，以系統(tǒng)性、先進(jìn)性、實用性、通用性為原則，以講述計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）技術(shù)的關(guān)鍵理論與方法為重點(diǎn)，在保留傳統(tǒng)基本理論的前提下，課程組及時更新知識，確保將CAD的前沿技術(shù)與最新研究成果引入課堂教學(xué)。例如在講授“幾何造型技術(shù)”時，除了教授原有的線框模型、表面模型、實體模型外，還引入了當(dāng)前流行的參數(shù)化造型、特征造型技術(shù)，并結(jié)合三維軟件（CATIA、UG等），以工程實際案例為主，具體講述它們在實際設(shè)計中的應(yīng)用，鍛煉學(xué)生的實踐能力；對于“工程數(shù)據(jù)處理”，結(jié)合“齒輪減速器計算機(jī)輔助設(shè)計”實例，將設(shè)計任務(wù)及設(shè)計中涉及的數(shù)表和線圖，布置給學(xué)生，由學(xué)生分組自行設(shè)計、學(xué)生互評、教師點(diǎn)評、總結(jié)，通過具體的案例式教學(xué)法，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。對于應(yīng)用軟件二次開發(fā)，我們結(jié)合開發(fā)“電動工具CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)與研制”項目過程，講述開發(fā)軟件的原理、步驟、方法等，讓學(xué)生了解更多的課本外知識，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。在軟件應(yīng)用教學(xué)中，教師克服了以往在講授上只停留在具體命令的使用，即命令的操作步驟上，而無暇顧及命令的內(nèi)涵和外延，學(xué)生只能簡單地模仿和死記硬背，獨(dú)立操作軟件的能力不強(qiáng)的弊端，對授課內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，有針對性地、由淺入深地將科研成果引入教學(xué)。例如，講授“CATIA三維零件設(shè)計”時，我們除了保留課本上的典型例子外，再結(jié)合教育廳項目“數(shù)控加工過程擬實技術(shù)”中數(shù)控機(jī)床幾何模型的建立過程，將建模過程中遇到的問題、解決的方法、建模的技巧補(bǔ)充進(jìn)去，使學(xué)生更早地接觸實際，了解更多的課本外知識；還可將學(xué)生的畢業(yè)論文與教師的科研結(jié)合起來，使教師對學(xué)生論文能有的放矢地進(jìn)行指導(dǎo)，通過實實在在的項目、研究內(nèi)容、研究方法加深對課本理論概念的理解及實際應(yīng)用。②創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。課程組依據(jù)“科研促教學(xué)、教學(xué)帶科研”的教學(xué)改革方案，鼓勵教師聯(lián)系教學(xué)實際搞科研，把科研與教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，把科研成果帶入課堂，把最新的知識和信息傳遞給學(xué)生，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識。例如，我們結(jié)合吉林省科技廳項目“汽車離合器蓋總成檢測試驗臺研究開發(fā)”中機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計部分提出要求：a.所設(shè)計的檢測平臺要能夠模擬多種離合器蓋總成實際工況；b.使汽車離合器蓋總成在檢測平臺上定位準(zhǔn)確、裝卸方便、工作可靠；c.能在一定范圍內(nèi)滿足不同規(guī)格工件的測量。要求學(xué)生根據(jù)要求采取獨(dú)立設(shè)計或分組合作的方式，大膽提出設(shè)計方案，進(jìn)行初步設(shè)計，再由教師點(diǎn)評。③實踐動手能力的培養(yǎng)。教師可在教學(xué)活動中觀察學(xué)生、了解學(xué)生，盡可能地掌握每個學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、特點(diǎn)，從每屆學(xué)生中選育部分接受能力、動手能力強(qiáng)的學(xué)生參與教師的科研項目，承擔(dān)一部分力所能及的科研課題，使學(xué)生對課堂所學(xué)知識有更多實踐機(jī)會，兩年來僅機(jī)械工程及自動化專業(yè)就有16人參與教師的科研。課程組與一些企業(yè)及科研院所（如長春中聯(lián)汽車檢測設(shè)備有限公司、五五所等）均保持良好的合作關(guān)系，定期組織學(xué)生參觀或以專家講座的形式，使學(xué)生領(lǐng)略最新的設(shè)計思想、方法及手段，在拓寬學(xué)生的專業(yè)視野的同時為后續(xù)的理論教學(xué)和畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)積累素材和經(jīng)驗。

2.教學(xué)方法。運(yùn)用啟發(fā)式、研究式、討論式等多種教學(xué)方法，勤于與學(xué)生溝通，注意傾聽學(xué)生的思想，了解學(xué)生的情緒與情感的變化，采取有針對性的教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動力。①小班授課與因勢利導(dǎo)，《計算機(jī)輔助設(shè)計與制造》是全院的必修課，少則7個班，多則11個班，課程組每學(xué)期至少保證5名教師同時上課，每名教師不超過2個班。應(yīng)用軟件教學(xué)部分更是因其內(nèi)容的特殊性，全部課程均安排在機(jī)房，單班上課，不但可以保證教學(xué)質(zhì)量，還可以做到及時答疑解惑，而且通過小班授課、變功能型教學(xué)為目的型教學(xué)、共性與個性并重，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，活躍課堂氣氛，開拓視野，更好地解決“教”和“學(xué)”這兩個主要問題。②理論教學(xué)與工程實際設(shè)計相結(jié)合，時刻將理論內(nèi)容與工程實際緊密結(jié)合，不斷對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新意識和工程理念的培養(yǎng)，將實際產(chǎn)品設(shè)計案例恰當(dāng)?shù)匾胝n堂，配合理論教學(xué)，既豐富了課程內(nèi)容，又加深了學(xué)生對設(shè)計理論和設(shè)計方法的理解，同時也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣。具體做法為：優(yōu)選機(jī)械設(shè)計中典型零件作為軟件學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，如軸、軸承、螺栓、齒輪等標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計等一系列在課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計實訓(xùn)中可以用到的零件，講解模型創(chuàng)建方法，在專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計中選取典型機(jī)床（如車床、銑床和鉆床等），以在機(jī)械制造裝備設(shè)計中的機(jī)床設(shè)計為主線，設(shè)計機(jī)床轉(zhuǎn)速圖，進(jìn)行機(jī)床的主軸箱三維實體造型設(shè)計。意在使學(xué)生熟練掌握CAD/CAM軟件的同時，通過這門課程教學(xué)內(nèi)容的巧妙設(shè)置，將理論課教學(xué)和畢業(yè)設(shè)計實踐教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合起來，提高學(xué)生的軟件應(yīng)用技能，為就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。③教師講授與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合，基本概念和基本理論主要通過教師課堂授課進(jìn)行，如“圖形變換原理”、“常規(guī)三視圖生成方法”、“工程手冊的數(shù)據(jù)處理等”；對部分易于自學(xué)的內(nèi)容安排學(xué)生自學(xué)結(jié)合課堂討論的方式進(jìn)行，如“數(shù)據(jù)庫應(yīng)用”；涉及學(xué)科前沿的、可擴(kuò)展的知識，學(xué)生通過查閱資料，開展師生之間、學(xué)生之間互動討論，既可激發(fā)學(xué)生探究理論的興趣，又增強(qiáng)其參與意識。

3.教學(xué)手段。課程組一直在探索新的教學(xué)手段的應(yīng)用。伴隨我校教學(xué)條件的改善，我們從最原始的一本書、一支粉筆、一塊黑板和一本教案的傳統(tǒng)教學(xué)手段，發(fā)展到今天廣泛應(yīng)用多媒體、網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)資源。①多媒體課件開發(fā)，根據(jù)《計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)與制造》課程教學(xué)內(nèi)容與計算機(jī)的相關(guān)性，在教學(xué)中，采用了多媒體教學(xué)、計算機(jī)輔助教學(xué)等多種教學(xué)手段，將理論教學(xué)、程序設(shè)計、軟件演示與操作融為一體。例如在圖形變換、三維幾何造型等章節(jié)，課程組基于相關(guān)輔助軟件，開發(fā)了《計算機(jī)輔助設(shè)計與制造》教學(xué)課件，除實現(xiàn)相關(guān)文字、圖形、圖像、動畫等內(nèi)容的展示外，還實現(xiàn)了與外部科研成果“數(shù)控加工仿真軟件系統(tǒng)”的動態(tài)鏈接。②有效利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用，互聯(lián)網(wǎng)已成為教學(xué)的好幫手。為此，課程組建立了課程網(wǎng)站。除此之外，大量的CAD/CAM網(wǎng)站也提供了海量的CAD/CAM資源，在CAD/CAM教學(xué)中要充分利用這一資源科學(xué)指導(dǎo)學(xué)生下載網(wǎng)絡(luò)資料，練習(xí)網(wǎng)上習(xí)題，交流CAD/CAM作品，交換創(chuàng)作經(jīng)驗，引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)上文章和資料學(xué)習(xí)CAD/CAM，養(yǎng)成自學(xué)和獨(dú)力解決問題的習(xí)慣。③錄制教學(xué)視頻文件，針對軟件教學(xué)“課上學(xué)得快，課后忘得快”的問題，將教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，如“標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計”、“標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立”等內(nèi)容制成教學(xué)視頻文件，便于學(xué)生加深理解、課后復(fù)習(xí)。④以多樣化的考試方式作為督促手段，對于《計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)》理論考試可采取“筆試+口試+實驗+平時”的方式；對于《機(jī)械CAD/CAM》應(yīng)用軟件教學(xué)可采取“上機(jī)+口試+平時”的方式，重點(diǎn)考核學(xué)生解決問題的方法和思路是否靈活和有創(chuàng)新，目的是反映學(xué)生的真實水平。

二、實踐教學(xué)改革

相對于理論教學(xué)，實踐性教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力的一種重要方式。實踐教學(xué)在學(xué)生創(chuàng)造性發(fā)展中的重要支撐和基礎(chǔ)作用是毋庸置疑的[1，2]，實踐教學(xué)包括實驗、實習(xí)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)，相對于課堂教學(xué)更具有直觀性、綜合性、創(chuàng)新性的特點(diǎn)，有理論教學(xué)不可替代的作用。

1.調(diào)整實踐教學(xué)內(nèi)容。調(diào)整實踐教學(xué)內(nèi)容，增加綜合性、設(shè)計性實習(xí)/實驗題目；通過綜合性、設(shè)計性實驗教學(xué)設(shè)計，開展基于問題和基本科研技能訓(xùn)練的研究性教學(xué)，將科研的基本方法、技能和思維方法融入實驗內(nèi)容和教學(xué)，增加了綜合性和設(shè)計性實驗的探索性和研究性，促進(jìn)了學(xué)生知識、科研技能的內(nèi)化，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新能力。如：在《計算機(jī)輔助設(shè)計與制造》的應(yīng)用軟件教學(xué)中，為學(xué)生設(shè)計了“齒輪減速器的參數(shù)化設(shè)計及仿真”等綜合性、設(shè)計性實驗。除教學(xué)計劃規(guī)定的內(nèi)容外，根據(jù)需要，課程組增設(shè)一些與課程內(nèi)容有關(guān)的實驗選修課，為學(xué)生提供了一個開放的自主學(xué)習(xí)平臺，允許學(xué)生自選項目，教師給予指導(dǎo)，以學(xué)生為中心，因材施教，因內(nèi)容施教，充分激發(fā)學(xué)生的實踐創(chuàng)新積極性，不僅提升了學(xué)生的實踐能力，而且提高了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的基本科研技能和創(chuàng)新能力。

2.加強(qiáng)實踐教學(xué)基地建設(shè)。充分利用校內(nèi)外的教育資源，拓展校內(nèi)外各類實驗、實訓(xùn)、實習(xí)基地的建設(shè)；加強(qiáng)校企合作、產(chǎn)學(xué)結(jié)合。除我校工程訓(xùn)練中心（國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)單位）、機(jī)械工程實驗教學(xué)中心（省級實驗教學(xué)示范中心）和大學(xué)生創(chuàng)新基地外，中國第一汽車集團(tuán)公司、一汽轎車股份有限公司、一汽解放汽車有限公司卡車廠、長春數(shù)控機(jī)床有限公司等都是與我們有較好合作關(guān)系的校外實習(xí)/實訓(xùn)基地。

3.鼓勵學(xué)生參與課內(nèi)外實踐活動。將校內(nèi)外創(chuàng)新項目、設(shè)計大賽等的優(yōu)秀作品，及時傳遞給學(xué)生，為學(xué)生參與和自主開展課題研究創(chuàng)造條件。通過鼓勵和支持學(xué)生參與教師科研課題、各類競賽、各種形式的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)活動、課外科技活動及社會實踐活動，提高學(xué)生的工程創(chuàng)新和實踐能力。

三、教師自身素質(zhì)和能力的提高

百年大計，教育為本；教育大計，教師為本[3]。教師是教育事業(yè)的第一資源，教學(xué)活動直接發(fā)生在師生之間，課改的大潮已經(jīng)把老師推到了時代的浪尖上，要使高校課程教學(xué)改革取得長效，教師必須理解課程教學(xué)改革的原因，以及自身在此次改革中的作用并不斷自我提高[4]。

1.轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念。教師要改變以往“以教師為中心”、“以教材為中心”、“以課堂為中心”的教學(xué)方式，堅持“以學(xué)生為中心”的教育理念[5]。教師要逐步適應(yīng)師生角色的轉(zhuǎn)換，堅持學(xué)生是主體，教師是主導(dǎo)，在教學(xué)中關(guān)心學(xué)生、熱愛學(xué)生，利用自身淵博的知識、優(yōu)美的語言、獨(dú)特的教學(xué)風(fēng)格，吸引和感染學(xué)生，與學(xué)生建立和諧融洽的師生關(guān)系，做學(xué)生的良師益友。充分了解學(xué)生的情緒與情感的變化，對不同年級、不同層次的學(xué)生，采用適當(dāng)?shù)姆绞郊ぐl(fā)他們學(xué)習(xí)的積極性，采取有針對性的教學(xué)方式，激發(fā)其內(nèi)在的學(xué)習(xí)動力。

2.提高教師素質(zhì)和能力。教師需要由經(jīng)驗型向科研型，甚至向?qū)＜覍W(xué)者型轉(zhuǎn)變。一味地依照教材照本宣科，學(xué)生也會厭煩。要給學(xué)生一杯水，我們老師胸中就不僅是一桶水的問題，而應(yīng)是一條活潑清澈流淌的小溪，才能給課堂注入源頭活水。從知識的產(chǎn)生角度講，科研是“源”，教學(xué)是“流”，科研理應(yīng)成為教學(xué)的一部分，并且應(yīng)當(dāng)走在教學(xué)的前頭。課程組的具體做法是：鼓勵教師申報各級各類科研課題，通過科學(xué)研究，教師能夠更深刻地了解社會對培養(yǎng)人才的要求，了解社會人才市場對人才培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)能力的要求，才能全面把握本學(xué)科的國內(nèi)外學(xué)術(shù)動態(tài)，準(zhǔn)確地認(rèn)識自己所授課程在整個學(xué)科中的地位和課程內(nèi)部的邏輯聯(lián)系；通過科學(xué)研究，了解本學(xué)科的科學(xué)研究前沿，把科研中獲得的新知識及科技新成就及時反映到教學(xué)中，提高教學(xué)質(zhì)量；通過科學(xué)研究，培養(yǎng)教師善于研究問題和解決問題的能力，以提高學(xué)術(shù)研究水平，使廣大教師既是教學(xué)的能手，又是科研的尖兵。通過研究實踐，培養(yǎng)造就一支具有整體研究能力和高水平的師資隊伍。課程組于2009年被評為“吉林省優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊”，其中1名教師獲“吉林省中青年骨干教師”稱號，1名教師獲“長春工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀主講教師”稱號。課程組成員在近三年內(nèi)新申報及結(jié)題國家及省市級科研項目就達(dá)到了8項，其中1項獲得了省科技進(jìn)步二等獎，發(fā)表論文20余篇。

將科研引入教學(xué)，教學(xué)科研并重，激勵學(xué)生創(chuàng)新意識的教學(xué)改革在我校機(jī)電學(xué)院機(jī)械工程及自動化和機(jī)械電子工程專業(yè)經(jīng)過三年的實踐，已取得一定的效果。近3年，兩個專業(yè)學(xué)生在“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽活動中，榮獲國家級三等獎1項，省級二等獎1項?；埕~組機(jī)械創(chuàng)新大賽獲國家級一等獎2項、二等獎3項、三等獎1項；機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽榮獲國家級二等獎2項，省級一等獎4項、二等獎5項、三等獎2項；全國三維數(shù)字化創(chuàng)新大賽國家級特等獎1項。機(jī)械工程及自動化專業(yè)的畢業(yè)生近三年的就業(yè)率分別為97.5%、97.8%、98%，一度出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象。根據(jù)用人單位的反饋信息，認(rèn)為本專業(yè)的畢業(yè)生基礎(chǔ)理論扎實，技術(shù)應(yīng)用能力強(qiáng)，創(chuàng)新意識強(qiáng)，適應(yīng)性好，具有較強(qiáng)的團(tuán)隊精神，其較高的實踐動手能力和個人綜合素質(zhì)，肯于在基層工作的奮斗精神受到企業(yè)的高度評價。他們當(dāng)中的一部分已成為企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)負(fù)責(zé)人或骨干。

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基金項目：2012年吉林省高等教育教學(xué)研究課題“機(jī)械工程及自動化專業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的研究與實踐”。

作者簡介：李靜（1972-），女，長春工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授，主要研究方向為高等教育教學(xué)研究。