基于创新能力培养的机械设计实验教学改革*

郭虹

基于创新能力培养的机械设计实验教学改革*

郭虹

河南大学物理与电子学院 河南开封 475004

培养大学生的工程实践能力和创新能力是当前高等教育的重要任务，机械设计实验是提高工科大学生创新能力的重要环节。针对当前高校机械设计实验教学中普遍存在的问题，提出“以学生为主体，以教师为主导”的实验教学模式，建构知识和能力并重的多层次实验教学体系，为培养学生的创新意识打下坚实的基础。

机械设计基础；实验教学；教学改革；创新能力

10.3969/j.issn.1671-489X.2012.36.137

*本文为河南大学教学改革研究项目成果。

作者：郭虹，副教授，从事机械设计理论及实验教学工作与研究。

Author’s addressSchool of Physics and Electronics, Henan University, Kaifeng, Henan,China 475004

创新是一个民族的灵魂，也是一个国家发展的内在动力。在21世纪科技革命迅猛发展，国际竞争日趋激烈的形势下，培养具有创新意识和创新能力的跨世纪人才已成为我国高等教育十分紧迫和重要的任务。

机械设计基础是机械类及近机类各专业开设的一门重要的技术基础课程，该课程作为一门实践性很强的课程，其实验教学是一个十分重要的实践环节，除了起到使学生加深对理论知识的理解，对课堂上教授的理论知识的验证作用外，更重要的是培养学生工程意识、动手能力、理论联系实际能力、分析问题和解决问题的能力，也是对学生进行创新能力和工程意识训练的主要课程。

1 机械设计实验教学中存在的问题

从我国高校实验教学的现状来看，尽管对实验教学的重视程度较以前有很大提高，但仍然存在较多的问题[1]。

1.1 实验课程从属于理论课程

目前还有一些学校未将机械设计实验单独设课，没有单独的学分，置于理论课的从属地位。实验教学的目的仅停留在学生加深对理论知识的理解及对课堂上所学理论知识的验证。

例如，带传动实验是为了验证理论课教学中的带的弹性滑动及带传动的效率变化情况，实验课程的设置管理等活动均始终掌握在教师手中，学生只是完成教师规定的学习内容，这些学习内容不能充分发挥学生的主观能动性、创造性，学生是被动地参与而不是积极主动地加入，不能激发学生学习的积极性。

1.2 实验内容单一滞后

传统的机械设计 基础实验体系中，各实验内容往往比较单一，所涉及的知识面较窄，缺乏各学科知识的关联性和交互性，实验教学设备比较陈旧落后，难以开设综合性和设计性的实验。同时在实验中，往往注重的只是如何正确使用某类仪器或设备得到所需要的实验数据，而不注重根据实验原理，分析为什么要采用这样的实验方法和测试手段。部分实验项目的设置还未突破理论课程体系的制约，从而导致实验内容的低水平重复，不利于学生实验技能和创新精神的培养[2-3]。

1.3 实验手段单一

传统的实验手段比较单一，实验一般在实验室进行。在实验中，学生往往被动地使用仪器和记录数据，不会积极主动地去思考能不能用其他手段和方法完成同样的试验，因此也就不能有效发挥其能动性，启迪其创新思维。

2 实验教学中培养创新能力的主要措施

根据创新教育的要求，并考虑到实验教学的现状，河南大学物理与电子学院对机械设计的实验教学体系进行了大力的改革，提出“以学生为主体，以教师为主导”的实验教学新模式，从实验教学体系结构、内容、手段等方面进行改革。

2.1 调整实验教学目标，建立多层次的实验教学体系

传统实验教学仅以巩固知识为目标，而不重视知识的扩展和深化，这会直接造成实验内容滞后、实验形式单一的问题。因此，有必要调整教学目标，丰富实验的类型，建立多层次的实验教学体系。根据学院现有的实验教学仪器和设备，构建包括基础性实验、综合性实验和设计性实验三个层次的实验教学新体系。

1）基础性实验。它是开展科学研究的基础，也是开展综合性实验和设计性实验的基础，其目的在于促进学生掌握基本原理，培养学生的基本实验技能，发现问题和解决问题的能力，如机构运动简图测绘实验等。

2）综合性实验。它是实验内容涉及相关的综合知识或运用多门课程的知识，对某一问题进行综合研究的实验，它注重学生对知识的理解、运用和掌握。其目的在于提高学生的动手能力、综合分析和解决问题的能力，达到能力、素质和创新意识的综合培养，如减速器拆装实验等。

3）设计性实验。它是为了让学生独立开展科学研究的实验，以学生为主体、教师为主导的实验教学。它注重学生在实验过程中自行设计和知识应用的合理性。其目的在于通过学生独立设计、独立分析，实现自主学习、自主创新，提高综合设计的实践能力，鼓励学生大胆创新，勇于探索，培养学生掌握基本的测试技术，具备初步开展科学研究的能力[4]，如机构运动方案创新设计实验等。

2.2 改进实验教学方法，建立知识和能力并重的实验教学模式

除了调整实验教学目标，优化实验教学体系外，实验教学过程中还应注意提倡启发和讨论式教学，充分调动学生的积极性。

1）加强教师对学生的启发引导，以趣引思，以疑引思，以用引思，使学生始终处于新奇、怀疑、困难和求知钻研的状态，促使他们自己动手解决实际问题。

2）注重引导学生开展讨论，学生与教师之间不是支配与被支配关系，而是相互帮助、相互促进的协作关系。这样的实验教学才能使学生真正成为学习活动的主体，才能提高学生发现问题、解决问题的能力，促进创新能力的提高。

例如，在机构运动方案设计试验中，把两个学生分为一个实验小组，每组针对一种运动方案设计具体机构。实验教师只介绍实验要求、实验注意事项、实验重点，并给每个小组分配不同的设计任务。学生按实验内容的要求去了解设备，在实验过程中掌握具体的实验方法。遇到问题时，小组之间互相讨论或请指导教师答疑，拟出设计方案后再在实验台上进行验证。这种教学方法的实施，大大激发了学生的学习兴趣，使学生成为学习的真正主体。

2.3 更新实验教学内容和手段，使实验教学与科技发展保持同步

随着现代设计技术的高速发展，一些传统的设计方法和手段已显得非常陈旧和落后。如果不重视实验室的建设和管理，实验教学的内容、手段落后就必然会导致学生的学习兴趣下降，教学质量不佳。机械设计的理论知识与社会生产关系密切，是很多前沿技术的基础，因此，机械设计的实验教学也和最新的技术成果相结合，引入能够反映现代科技成果的实验内容和实验手段，使基础实验与社会生产紧密结合，具有时代气息。此外，机械设计综合性实验还应具有研究和探索气息，应使学生接触最新的科学技术，帮助学生适应社会发展和科技进步的要求 。

3 结束语

创新的根本在于实践，机械设计实验教学是培养学生工程实践能力的重要环节，应坚持理论与实践相结合的方针，进一步提高学生的动手能力、解决问题的能力和创新能力。为此，实验教学应突破原有课程的局限，以机械设计方法的研究为主线，建构知识和能力并重的多层次实验教学体系，采用启发式、讨论式的教学方法，努力使机械设计基础实验室成为立足基础、面向工程、重视创新的教学平台。

[1]梁风,宋宝玉,刘占山,等.机械设计实验教学与创新能力培养[J] .实验室研究与探索,2006(11):1433-1435.

[2]张超,任秀华,等.机械设计实验教学的现代化改革与创新[J].实验技术与管理,2006,23(10):97-100.

[3]曹平,曹贵和,程光明,等.机械设计实验教学改革研究[J].实验 技术与管理,2006,23(7):93-94.

[4]刘元林.大工程背景下机械设计基础实验教学改革的研究与探索[J].实验技术与管理,2010,27(1):14-16.

Based on Innovation Ability of Teaching Reform of Mechanical Design Experiment

Guo Hong

Cultivation of College Students’ engineering practice ability and innovative ability is the important task of high education, mechanical design experiment is to improve the engineering students’ innovative ability is the important link, in view of the current university experimental teaching of mechanical design universal existence question, proposed a “student-centered, teacher-led” teaching model, construction of knowledge and ability both the multi-level experimental teaching system, to cultivate students’ innovative consciousness and lay a solid foundation.

mechanical design basis; experimental teaching; teaching reform; innovation ability

G642.423

B

1671-489X(2012)36-0137-02