基于学生创新能力培养的“机械基础”教学法探讨

孙 华

创新是人类文明进步的强大动力，是经济社会发展的不竭源泉。通过构建具有创造性、实践性的学生主体活动形式，让学生主动参与、勇于实践、积极思考、深入探索，培养学生的创新意识和创新能力，这既是课程教学的目的，也是高素质技术技能人才培养的必由之路。“机械基础”作为机械类或近机类专业的一门重要的专业基础课，在教学过程中，突破常规教学，避免照本宣科，采取新颖的基于创新能力培养的教学方法，对于培养学生的专业兴趣，提高学生的专业发展能力至关重要。

一、基于学生创新能力培养的“机械基础”课程教学原则

(一)主体性原则

学生是教学的主体，其创新能力的培养只有在学生发挥主体能动性的前提下才有可能实现。只有发挥学生的主观能动性，才能让学生在主动探索中发现规律，得出结论，提高专业素养。

(二)开放性原则

教师在教学中应保护学生的发散思维，尽量避免先入为主下定论，鼓励学生动脑动手。教学应不局限于本章节，多进行各种机构间的对比分析，鼓励学生综合应用各种机构，激发学生综合多学科知识进行创新，经常会产生意想不到的效果，可能会创造出新的产品，产生创新性发明。

(三)个性化原则

在教学中，应注重从学生的实际能力出发，因材施教，努力发展学生个性，鼓励学生用不同的方法提出自己的设计方案，并努力实现自己的创新构想。不轻易否定学生的构思，不轻易放过学生学习中的疑问，努力培养学生的问题意识，鼓励学生采用多种途径自己解决问题，形成新知。

二、基于学生创新能力培养的“机械基础”课程教学方法

(一)头脑风暴法

新的思维火花往往是在思维碰撞中产生的，教师在教学中可多采用头脑风暴法，让学生分成小组进行限时圆桌讨论，学生在精神高度紧张的情况下，注意力最为集中，最易发挥潜能。例如笔者在凸轮机构教学时，通过视频观察凸轮机构实现摆动或移动，立即组织学生讨论在生活或生产过程中，哪些运动是移动或摆动，能否用凸轮机构来实现。学生在短时间内列举了剪切、擦玻璃、电风扇摇头、锯割、夹紧、拖地、遮阳大棚开合等几十种物体的运动，具有了很好的创新潜力。

(二)触类旁通法

在教学中，应注重激发学生及时总结各种机构的运动规律，找出共性，从而产生触类旁通的效果。例如普通的带传动和摩擦轮传动都是靠摩擦传动，他们都有摩擦打滑的共性，分析打滑的优缺点，探究在各种采用摩擦传动的机器中，摩擦类传动设置在高速级的原因，让学生正确理解和应用摩擦类传动。笔者还经常组织学生归纳各种机构最终实现的运动形式的异同点。例如能将转动转化为移动的机构有哪些，在生产应用中能否相互替代，从而激发学生创新欲望。

(三)参观实践法

在“机械基础”课程中学习的各种机构和传动都是实际存在于各种机器的，教学中如果只是照本宣科，学生没有直观印象，缺少相应的感性认识，和生产实际脱节，很难产生学习兴趣，更谈不上解决实际问题。因此，组织教学参观是必要的，也是提高学生学习兴趣的最佳途径之一。可以组织到企业、车间观察大型设备的运行，可能的话打开设备外壳，让学生能真切地看到其中的机构组成和运转过程。小型设备如电风扇、小台钻、自行车等可以搬进教室让学生观察、操作;有些设备如公共汽车、挖掘机、翻斗车、体育器材等可以布置学生自行观察。在观察实践后，要求学生写出观察记录，对比学过的机构在该机械中的应用，了解该机械的运动规律、结构组成、功能等，并写出实现该机械运动功能的替代方案。通过这一过程，会让学生打破对机械的神秘感，增强空间想象力，思维上产生质的飞跃。

(四)故障分析法

在教学中持续激发、保持学生学习兴趣的途径，除了参观实践外，还可以结合实际进行故障分析。例如带传动打滑的原因是什么?打滑了怎么办?自行车脱链的原因是什么?如何解决?一对啮合齿轮中的小齿轮损坏或丢失，如何更换合适的小齿轮?四杆机构如何解决死点问题?凸轮机构出现的冲击如何解决?通过解决类似故障，可以让学生进一步夯实专业理论，同时，做到学用结合，培养解决实际问题的能力。

(五)网络搜索法

在教学中，应注重发挥网络搜索的功能，培养学生利用网络搜索更新知识，拓展思维。在教学中可以组织学生上网搜索相关厂家、设备型号、价格、材质、最新应用等。例如笔者在螺旋传动教学中，就组织学生上网搜索螺旋传动的应用，学生在网上搜索了自动开合窗帘、移动门、举升机、夹具等多种应用视频，打破了书本上介绍的有限几种应用的限制。学生通过观看视频，增加了直观感受，拓展了视野，开发了思维。

(六)机械拆装法

在机械基础教学中，有条件的话可以组织机械拆装实验，如拆装减速器、机床床头箱、电风扇、自行车、台式钻床等。通过拆装，明确拆装规范，应用各种拆装工具，学生会对机械构造有更加直观的认识，巩固了所学知识，为进行创新作品的制作打下基础，也对今后从事机械维修等工种培养了兴趣。

(七)多学科联系法

在生产实际中应用的各种机械设备，无一不是机电一体化产品，要求教师不仅要对本课程有深刻理解，还能通晓其他相关专业知识。在教学时要能把本学科和金属材料、机械制造工艺、电工电子、传感器、机械制图等学科进行有机结合，根据教学实际，有针对性地进行介绍。例如一个车床主轴箱就涉及电机功率、齿轮、轴等的材料、结构、热处理方式，轴的加工工艺、轴承选择，轮系设计等等。通过学科知识综合，形成系统，可进一步提高学生分析和解决实际问题的能力。

(八)创新制作法

学生通过头脑风暴等途径有了创新构想后，教师应有意识地引导学生进行创新制作，适时进行点拨指导。例如笔者在教学时，针对学生提出的在摩托车头盔上设置雨刮器，保持雨天视野清晰的构想，采用小组合作的方法，组织学生购买材料进行制作。有的小组采用了四杆机构，有的采用了凸轮机构，都实现了该功能。在此过程中，学生主动研究采用什么电机，多少功率的电机，如何传动，画出传动图，反复修改，采用什么材料，什么价格，整体重量，等等。通过这个过程，大大激发了学生的创新欲望，也培养了学生多角度思考问题、解决问题的能力。

总之，基于创新能力培养的教学法有很多，只要教师自身有主动创新的意识，明确本课程的教学目标，在教学法的应用上把握好学生特点，对症下药，以激发兴趣，提高能力为本位，做到理论联系实际，就一定能提高教学效果，提升教学质量，把创新能力的培养落到实处，做出成效。