周廷美　陳曉岑　趙敬澤　劉衛(wèi)

摘要：本文針對機械設計課程群存在的教學內(nèi)容分散、系統(tǒng)設計思想淡化和創(chuàng)新意識薄弱等問題，以機械類本科生的機械設計課程群為例，結(jié)合學科競賽的內(nèi)涵體系，對基于事件（各類學科競賽和實踐教學）的主動式教學模式進行了探索，構(gòu)建了協(xié)同創(chuàng)新體系以及創(chuàng)新活動管理模式，并將該思路運用于機械設計課程群的建設和學科競賽中，取得了較好的效果。

關鍵詞：事件驅(qū)動；機械設計；課程群；體系研究；協(xié)同創(chuàng)新

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）31-0094-03

機械設計課程群（包括機械原理、機械設計、互換性與工程測量等機械類專業(yè)基礎課）是機械制造及自動化專業(yè)及近機類專業(yè)的核心課程，其相關的課程設計、實驗及大學生創(chuàng)新訓練和機械創(chuàng)新大賽等學科競賽作為實踐教學的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生動手能力、創(chuàng)新能力和工程能力的有效途徑。

世界發(fā)達國家工科院校在專業(yè)基礎課建設與教學方法研究上，強調(diào)專業(yè)理論性、實踐性、適應性和互動性。美國、德國等發(fā)達國家采取了一種“3+1”模式，即3個課時理論課后就有1個課時的實踐課（實驗或?qū)嵺`活動），極大地激發(fā)學生的學習激情和興趣。

多年來，國內(nèi)各高校針對機械設計類專業(yè)基礎課程，在課程建設與教學方法研究方面做了許多工作。如陳曉岑等對機械原理實驗方法和內(nèi)容進行了教學改革[1]；江帆等針對傳統(tǒng)機械原理實驗教學中存在的不足，將TRIZ理論引入機械原理的實驗教學[2]；侯雨雷等借鑒國際先進的CDIO工程教育理念，提出以適應產(chǎn)業(yè)需求的項目為載體，以完整工作過程為向?qū)?，依?jù)企業(yè)的真實工作過程設計和組織教學的理念并應用于機械設計基礎的課程改革實踐[3]；龔厚仙針對機械設計基礎課程存在的教學內(nèi)容零散、系統(tǒng)設計思想淡化等問題，采取以能力培養(yǎng)為本位的“項目驅(qū)動”教學模式[4]。上述研究已初見成效，而結(jié)合課程設計、大學生創(chuàng)新訓練以及各種學科競賽更深入、全面地研究機械設計課程群的教學體系與協(xié)同創(chuàng)新的課程群建設和教學改革的較少，探索一種適合機械設計課程群的、注重理論與實踐相結(jié)合的，在課程設計、學科競賽中集研討式、啟發(fā)式教學方法的多元化教學模式，是高校教學研究的重要課題[5，6]。

一、以事件驅(qū)動為核心的課程群構(gòu)建

針對機械設計課程群教學中原各門課程自成體系、不能有機聯(lián)系和綜合應用的弊端，結(jié)合本科生的實踐教學、大學生創(chuàng)新訓練以及各種學科競賽活動，將機械設計的相關課程作為一個課程群實施整體性建設，按照其在培養(yǎng)學生知識能力結(jié)構(gòu)中的任務和作用，加強教學內(nèi)容的有機聯(lián)系，構(gòu)建連貫而完善的新型課程體系。

在機械設計課程群的教學內(nèi)容上，要涵蓋“系統(tǒng)的設計思維、創(chuàng)新的設計理念、現(xiàn)代的設計方法、具體的設計實踐”這幾方面的教學訓練。在課程群設置上，選擇了機械原理、機械原理課程設計、機械設計、機械設計課程設計、互換性與工程測量、創(chuàng)新設計與制作等6門課程。通過對機械原理、機械設計、互換性與工程測量這幾門主修課程的內(nèi)容和體系進行整合重組，并融入AutoCAD、Pro/E、Ansys等相關熱門應用軟件知識，使學生在學習進程中，既有理論知識的學習，又有實際的操作訓練。以課程設計、大學生創(chuàng)新訓練和機械創(chuàng)新大賽等各種學科競賽活動為契機，強化實踐教學，全面提升機械設計課程群的實踐教學效果，增加學生的創(chuàng)新能力。

二、以學科競賽為主線的教學流程規(guī)劃

在機械設計課程群的建設中，除將課程群內(nèi)的6門課程進行內(nèi)容整合和重組外，同時針對新形勢下的人才培養(yǎng)目標，將學科競賽的主線貫穿課程群教學的全過程。

機械設計課程群以學科競賽的創(chuàng)新設計項目作為教學的載體，按項目實施的需要合理安排教學內(nèi)容。在課程教學的初期向?qū)W生布置設計題目（結(jié)合老師的科研課題的設計選題或按教學內(nèi)容選定的常規(guī)選題），或?qū)W生結(jié)合大學生創(chuàng)新訓練和機械創(chuàng)新大賽自主提出設計意向，在課程的教學過程中有意識地結(jié)合設計題目進行授課、實驗和布置課外作業(yè)，隨著機械原理課程的結(jié)束，學生完成產(chǎn)品的原理設計；隨著機械設計和互換性與工程測量等課程的結(jié)束，學生完成機械產(chǎn)品的初步設計。當課程群的教學任務完成后，結(jié)合各類學科競賽，指導老師聯(lián)合指導學生在初步設計的基礎上，采用計算機輔助設計方法對產(chǎn)品進行力學性能分析和運動仿真，根據(jù)分析結(jié)果修改設計，繪出工程圖。在通過設計評價后進行產(chǎn)品的制作，完成產(chǎn)品樣機的制作。

三、教學模式的改革

在課程群的教學模式改革中，以學生為主體，通過學科競賽和新穎的課程設計引導學生從被動學習向主動學習轉(zhuǎn)變，即通過具體的事件引導學生加強知識和能力的培養(yǎng)，強調(diào)課堂教學與課外學習相結(jié)合，引導學生主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。如在每屆機械創(chuàng)新大賽前讓學生圍繞大賽主題自主提出項目申請，充分發(fā)揮學生的想象力和積極性，真正做到百花齊放。在此基礎上進行項目的第一輪篩選。對第一輪入選的項目進行可行性論證，引導學生自己提出問題、分析問題并提出解決問題的方法。然后進行第二輪篩選，篩選通過的項目才能進入學校的申報。在課程群教學模式上結(jié)合課程設計和學科競賽進行了系列改革嘗試，包括教學組織形式的創(chuàng)新，即教學過程相互銜接，設計過程聯(lián)合指導，設計成果統(tǒng)一評定。

在課堂教學中，根據(jù)機械設計課程群的特點，立足工程的觀念組織課堂教學內(nèi)容。受課時限制，不可能將機械設計中的所有內(nèi)容都在課堂中講解，而是結(jié)合課程設計和學科競賽進行學習，如機械設計中的機械創(chuàng)新及系統(tǒng)設計部分則根據(jù)具體的選題，學生在老師的指導下進行具體機構(gòu)的系統(tǒng)創(chuàng)新設計，由此加強對機械系統(tǒng)的認識。

在機械設計課程群的實驗設置中，優(yōu)化了原有的實驗項目，創(chuàng)建了機械傳動綜合實驗，學生可以根據(jù)所學的機構(gòu)，自主進行實驗設計，搭建各種各樣的機構(gòu)，完成相應的設計功能，并撰寫實驗報告，以加強學生創(chuàng)新實驗的能力，增強動手能力。同時結(jié)合各類學科競賽等科技創(chuàng)新活動激發(fā)學生參加創(chuàng)新實踐的積極性。

機械原理課程設計主要是鍛煉學生運用所學知識進行綜合設計的能力，在課程設計中不再是一個班的學生做某種機構(gòu)的設計、繪圖，而是精選出多種實際機構(gòu)，讓學生根據(jù)自己的興趣完成某個機構(gòu)的原理設計。機械設計課程設計主要鍛煉學生運用所學的機械原理、機械設計、互換性與工程測量等知識進行綜合設計的能力，主要經(jīng)歷方案選擇、傳動能力計算、結(jié)構(gòu)設計等過程。在課程設計過程中老師通過講課、答疑等多種方式進行指導，設計完成后通過答辯讓學生清楚地了解自己的設計是否合理、還存在哪些問題，以避免在以后的設計過程中出現(xiàn)類似的錯誤。

四、課程群考核模式的改革及協(xié)同創(chuàng)新體系的構(gòu)建

機械設計課程群的課程考核以試卷、設計報告、成果答辯相結(jié)合的形式開展。學生成績考評特別注重在各類學科競賽中的創(chuàng)新價值，提高創(chuàng)新性在考評成績中的比例，以及獲獎學生在保研中的比例，大大提高了學生的自主創(chuàng)新意識及設計興趣。

在綜合分析高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)現(xiàn)狀的基礎上，結(jié)合自身專業(yè)特色和機械設計課程群的建設，機電工程學院于2011年成立大學生創(chuàng)新基地，并派有多年教學管理經(jīng)驗的管理人員負責基地管理，該基地在組織學生參與創(chuàng)新活動上做了很多努力，形成了一整套完善的創(chuàng)新活動管理模式。（1）構(gòu)建學科競賽的整合機制。機電工程學院歷來高度重視對學生創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)，積極引導和支持學生大膽創(chuàng)新，重視和鼓勵學生參加各類學科競賽。在學院領導和老師的大力支持下，在2011年專門籌措資金、配備場地與師資、添置設備儀器，成立了大學生機械創(chuàng)新基地，負責學院學生創(chuàng)新活動的指導和課外科技創(chuàng)新比賽的籌備、申報及指導工作，培養(yǎng)與引導大學生自主進行方案設計、原型樣機選材、組裝與實驗室調(diào)試驗證。（2）學生團隊的組織形式。創(chuàng)新基地成立了4支大學生創(chuàng)新團隊，專注于創(chuàng)新訓練和創(chuàng)新競賽，有各自完善的團隊管理機制，是創(chuàng)新項目的載體，也是人才培養(yǎng)的主要組織形式。學生開展招聘會，自主選拔優(yōu)秀人才，以高年級帶低年級的方式進行項目的申報及實施，以便在各類學科競賽中充分發(fā)揮集體優(yōu)勢。同時團隊采用考核制和淘汰制，定期引進新鮮血液，以保證團隊的生命力和成員的積極性。團隊“以老帶新”的培養(yǎng)模式避免了創(chuàng)新人才的脫節(jié)。（3）教師團隊的構(gòu)建。創(chuàng)新基地根據(jù)教師的研究方向，采取自愿的原則建立了一支強大的指導教師團隊。教師的悉心指導是團隊和項目順利發(fā)展的強大推動力。部分教師將科研項目引入大學生的培養(yǎng)過程，這種方式激發(fā)了大學生對科研與創(chuàng)新的興趣，培養(yǎng)了學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。（4）創(chuàng)新基地的管理不斷完善。創(chuàng)新基地從活動場地管理、物品借還管理、經(jīng)費管理、項目實施管理、基地成員管理及合同管理6個方面確立了完善的管理制度，為基地的運營提供了良好的基礎條件。創(chuàng)新基地的管理執(zhí)行者由基地志愿者完成，志愿者分為宣傳組、事務組和技術組。技術組負責自主創(chuàng)新等項目的初審，事務組負責日常事務的處理、活動的組織和人事的協(xié)調(diào)，宣傳組負責創(chuàng)新團隊、創(chuàng)新成果和創(chuàng)新基地的宣傳以及基地網(wǎng)站的管理。3個組的良好分工是創(chuàng)新基地良好運行的有力支撐。（5）創(chuàng)新實踐訓練。針對不同學生，基地相應地開展不同的創(chuàng)新活動。對于普通學生，主要開展優(yōu)秀學子交流會、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力培訓會、團隊招聘會、創(chuàng)新成果展示等活動；對于團隊成員或賽事經(jīng)選拔后的成員，基地會組織開展專業(yè)技能培訓會、模擬答辯、優(yōu)秀研究生交流會等，并組織參與校企合作的創(chuàng)新大賽。全方位的創(chuàng)新活動能夠有效、循序漸進地培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。（6）創(chuàng)新訓練成果。自2011年成立以來，機電創(chuàng)新基地經(jīng)過3年多的探索引起了廣泛的關注，并取得了驕人的成績：3年來基地收集學生自主創(chuàng)新項目申報200余項，全國大學生創(chuàng)新訓練項目100余項，覆蓋人數(shù)近1100人次，約占本院45%的本科學生；2011—2013年自主創(chuàng)新和國家創(chuàng)新訓練計劃總立項資金達100萬元；2013—2014年自主創(chuàng)新團隊項目和個人項目立項14項，班級項目立項4項，總覆蓋人數(shù)達238人次。2012—2014年學院整體參與科技創(chuàng)新活動及獲獎情況如表1所示。

五、結(jié)論

基于事件驅(qū)動的機械設計課程群的體系研究，將機械專業(yè)的幾門重要的專業(yè)基礎課作為一個課程群實施整體性建設，解決了機械設計課程群教學中各門課程自成體系、不能有機聯(lián)系和綜合應用的弊病。以學科競賽等事件為主線的課程群教學流程設計，讓學生將課程學習和學科競賽等實踐環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系起來，提高了學生學習的目的性。課程群考核模式的改革進一步提高了學生參加各種學科競賽的積極性，收到了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]陳曉岑.機械原理實驗教學的改革和探討[C]//2007機械設計教學研究論文集.

[2]江帆，孫驊，庾在海，區(qū)嘉潔.基于TRIZ理論的機械原理實驗教學實施策略研究[J].理工高教研究，2010，29（3）：108-110.

[3]侯雨雷，齊效文，周玉林，等.基于CDIO理念的《機械設計基礎》課程改革實踐[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2010，（1）：37-38.

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[6]鄒廣嚴.關于構(gòu)建應用型人才培養(yǎng)模式的若干問題[J].中國高等教育，2009，（23）：33-35.