以卓越工程师培养为导向的机械原理课程改革与创新

王 成

济南大学机械工程学院　山东济南　250022

以卓越工程师培养为导向的机械原理课程改革与创新

王 成

济南大学机械工程学院山东济南250022

针对机械原理课程体系中存在的问题，以“卓越计划”培养为导向，从理论教学、实验操作、课程设计以及课外科技实践等环节出发，对机械原理课程体系中各环节如何融合促进进而培养学生的创新和工程实践能力等问题，进行改革与创新，为 “卓越计划”的实施贡献力量。

卓越工程师教育培养计划；机械原理；创新

卓越工程师教育培养计划（简称为“卓越计划”）旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。［1］强化培养学生的工程能力和创新能力是“卓越计划”的特点之一。机械原理作为一门基础理论与工程实际相结合的机械类的技术基础课，其研究对象是在生产实际中广泛应用的机械，所要解决的问题大多数是工程中的实际问题。其目标是引导学生利用所学的知识解决工程实际中所遇到的问题，进而培养学生的创新意识、分析问题和解决工程实践问题的能力。目前，机械原理课程体系如图1所示。

图1　“机械原理”课程体系组成

以“卓越计划”培养为导向，从理论教学、实验操作、课程设计以及课外科技实践等环节出发，对机械原理课程中如何更好地将理论教学与实践环节相融合以及培养学生的创新和工程实践能力等问题，进行改革与创新，为 “卓越计划”的实施贡献力量。

1　机械原理课程体系中存在的问题

1.1理论教学方面：内容抽象 学生课后作业抄袭严重

机械原理是学生接触的第一门机械类的专业基础课，其研究对象主要是机器中常用的结构，包括：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇运动机构等。具有实践性强、综合性强、独立性强以及四多（内容多、概念多、符号多和公式多）等特点。由于“机械原理”研究的是机构的组成原理和运动分析，使得学生对内容接受困难，加之学生大多未接触过相关机构，只能凭感性认识进行理解，从而导致“机械原理”课堂教学效果不佳。

课后作业是巩固学生课堂所学知识、检验学生学习成果的一个重要指标，同时，也能帮助教师及时准确地发现学生学习中存在的问题。但目前的课后作业很难达到这一目标，存在的主要问题是作业题目机械，缺乏创新性，抄袭严重。

1.2实践教学方面：与理论教学脱节 效果大打折扣

1.2.1实验

实验教学是学生理论联系实际的一个重要环节。学生能够将课本中所学的理论运用到实践中。一方面，加深了学生对理论知识的认识和理解，另一方面，培养了学生的实际动手能力。［2］目前，实验教学普遍存在的问题包括：（1）通常情况下，实验教学仅是看作对课堂教学的补充，学生甚至教师的重视程度不够；（2）实验教学通常是由实验老师安排，学生被动的参与实验。某些实验由于实验设备的缺乏，会出现多名学生使用一台仪器甚至仅实验老师进行操作，学生旁边观看的现象；（3）实验内容多年不变，无法跟上时代发展的步伐；（4）实验设备陈旧，由于经费等原因，无法更新换代。

1.2.2课程设计

课程设计作为高等学校培养创新人才重要的实践教学环节，已成为实施“卓越计划”的有效途径之一。提高课程设计的教学质量一直是教学工作者研究和探讨的问题。［3-7］

目前，机械原理课程设计中存在的主要问题是：与理论教学脱节，无法有效实现二者的双向驱动。［8］课程设计所涉及的内容分散，这样使得学生对这些知识点的理解、记忆产生了断续，且这些内容大多不是考试内容。因此，容易被忽略。机械原理课程设计教学的基本形式是设计前由课程负责人动员，设计过程中由教师指导。课程设计动员是将课程设计的任务、设计的步骤、方法和注意事项告诉学生，由于参加动员的学生很多，几乎涉及整个年级，课程设计动员教师要在短时间内将这些内容给学生讲解清楚，难度之大可想而知。此外，课程设计动员是在认为学生已经完全相关设计方法的前提下进行的，因此，不可能再去具体讲解。通常的做法仅是点到为止。而在接下来的设计过程中，指导教师一般也不会再去重复讲解设计内容，而是靠学生主动提问。因此，如果学生对设计内容和设计方法不熟悉，就需要大量反复地翻阅和重新学习课本相关内容。对于只有1个周的课程设计而言，一方面其占用了大量的时间，使本来就紧张的设计时间变得更加捉襟见肘。另一方面，由于时间紧张，导致学生囫囵吞枣，对书本内容生搬硬套。这些都将使设计效果大打折扣。而对于机构创新设计，很多学生通常是直接拷贝，应付了事。

1.2.3课外科技活动

实践证明，开展针对学生专业的课外科技活动，能够充分调动学生热情和参与的积极性，使学生将所学的理论知识能够运用到实践中来。对培养学生的创新意识和实践动手能力起到了极大的促进作用［9］。大学生课外科技活动存在的问题包括：相当多的学生有参与课外科技活动的兴趣，但由于缺乏相应的专业知识，导致没有成熟的想法或想法比较粗浅和理想化，最后造成无法参赛。而部分参赛学生也存在专业知识不足，导致参赛作品竞争力不强。目前大部分课外科技活动都涉及了机械原理课程相关内容。因此，如何有效的发挥机械原理在课外科技活动中的作用成为摆在我们面前要解决的问题。

2　以“卓越计划”培养为导向的机械原理课程改革与创新

机械原理课程是一门基础理论与工程实际相结合的机械类的技术基础课。针对机械原理课程理论教学中存在的问题，研究如何在机械原理课程教学中，改变实践教学与理论教学脱节的问题，有效实现二者的双向驱动。

分别针对机械原理实验教学、课程设计和课外科技创新活动中存在的问题，进行改革与创新，培养学生理论联系实际的能力和创新意识，更有效的发挥实践教学的作用。

2.1 理论教学：改变与实践教学脱节问题 有效实现二者的双向驱动

理论课教师要同时兼任“互释性”实践教学指导教师的作用，采用“项目导向、任务驱动”的教学模式，即将实践教学变成引导驱动理论教学（包括课堂教学和课后作业）的一个项目/任务，使二者同步，把实践教学分部、分阶段地穿插到理论教学环节中。使学生能够更直观对理论知识进行理解，增强学生的学习兴趣，进而培养学生理论联系实际的能力，更有效地实现理论教学与实践教学的双向驱动，培养学生的创新意识。

2.2充分发挥实践教学的优势 培养学生创新和工程实践能力

2.2.1改革实验教学 提高学生的实践能力

针对机械原理实验教学中存在的问题，进行以下改革。（1）适当增加一些以综合性和设计性为主的实验。此外，增加一些选修实验和学生自行设计实验；（2）适当增加实验设备，包括购进创新实验所需的设备；（3）将现代教育技术引进实验教学环节，有效地实现实验教学的目标。

2.2.2改革课程设计 鼓励学生创新

针对课程设计中出现的问题，一方面，将课程设计引入到理论教学中，让学生能够提前进入到课程设计。在课程设计时，大部分学生将对课程设计中常见的问题、难点和重点做到心中有数，在实际设计过程中节约大量的时间。另一方面，与时俱进，改革课程设计的内容。例如，机械原理课程设计通常的题目一般包括四杆机构设计和机构创新设计。其中，四杆机构设计是课程设计的重点。学生会将大部分时间放在四杆机构的设计上面，由于课程设计时间的限制，机构创新设计通常是敷衍了事。因此，在不增加课程设计时间的前提下，仅保留结构创新设计，同时在机构创新设计中增加四杆机构的设计内容。

2.2.3深化教学改革 为课外科技创新创造条件

以课外科技活动为切入点，将课外活动的相关内容归纳整理后，直接或间接的穿插到理论教学的各个环节中，进而增加学生的专业知识，培养学生的创新意识，激发学生参与课外科技活动的兴趣，鼓励学生参加各种课外活动，包括机电产品大赛、机械创新设计大赛、机器人大赛等。

以“卓越计划”培养为导向的“机械原理”课程改革与创新归纳见下图。

图2　以“卓越计划”培养为导向的“机械原理”课程改革与创新

［1］ 张建文，白薇，程永强，张琤.结合实际 深化改革 全面推进卓越工程师培养［J］.中国大学教学，2012（6）:67-69.

［2］ 陈步云.深化实验教学改革 培养创新人才［J］.中国大学教学，2007（10）:75-76.

［3］ 姚旭东.加强课程设计 强化创新能力培养［J］. 中国大学教学，2011（6）:57-58.

［4］ 刘小康，余洁冰.工科学生课程设计与综合素质培养［J］.高教探索，2009（5）:133-134.

［5］ 邵国霞，梁明学.课程设计教学的探讨［J］.中国大学教学，2005（6）:25，34.

［6］ 王少刚.课程设计是培养学生创新能力的重要途径［J］.中国大学教学，2007（8）:23-25.

［7］ 安琦，郑丽华，刘伟，陈磊.机械设计课程设计教改探索［J］.高等工程教育研究，1999（1）:95-96.

［8］ 甄阜铭.理论教学与实践教学的同构关系［J］.现代教育科学:高教研究，2011（5）:79-80.

［9］ 傅强，王庆文，叶晓萍.开展学生课外科技活动为研究型大学人才培养服务［J］.中国高教研究，2002（5）:32-33.

Reform and Innovation of Mechanical Principle According to the Training ofBrilliant Engineer Education

Wang Cheng
University of Jinan， Jinan， 250022， China

Aimed at the existing problems of mechanical principle， it is reformed and innovated according to the training of “brilliant engineer education”. Started from theoretical teaching，experimental operation， courses design and extracurricular technological activity， the problem how to better combine the theoretical teaching and practice， train students' innovation and engineering practice ability is studied， which encourage the actualization of the “brilliant engineer education training plan”.

brilliant engineer education training plan； mechanical principle； innovation

2015-01-06

王成，博士，讲师。

济南大学教学研究项目（编号：J1414）。