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在《机械设计基础》课程教学中培养创新能力的探究一、引言在《机械设计基础》课程的教学中，一直以来都在思考这样一个问题：我们高等工科院校（主要指三本和高职院校）培养的学生与企业的技术工人相比，优势在哪里？我们高校培养的学生在工作经验上一定不如技术工人，只能在系统的理论知识和设计能力方面，尤其是创新设计能力方面占优势。
那么，如何在教学中培养创新能力是摆在高等教育工XX面前的一个课题。
二、培养创新能力的作用回忆人类进展的历史，可以看到，创新在人类进步过程中发挥了极其重要的作用。
它不仅对人类科学世界观的形成和进展产生重大而深远的影响而且使科学成为一种推动社会进展与变革的有力杠杆，极大地促进了人类文明的进展进程。
可以这样说，人类文明的每一次重大进步都离不开发明与创新，“创新是一个民族进步的灵魂”。
三、培养创新能力的措施1. 优化教学内容，注重创新意识的培养《机械设计基础》课程属于设计性、实践性较强的课程，也是重要的学科主干课程。
为了达到培养创新意识的目标，首先在教学内容上进行优化组合，明确了具有创新意识培养的教学内容：平面机构的结构分析、机构的演化、铰链四杆机构存在曲柄的条件、凸轮机构基本尺寸的确定、图解法设计平面四杆机构和凸轮的轮廓曲线、机构的选型及传动类型的选择、机构的组合及组合机构、机械系统方案设计（执行系统和传动系统）、零件材料的选用和零件的结构设计。
2. 改进教学方法与手段，加强对学生创新思维的训练改进教学方法与手段的主要目的是引发兴趣、引导思维、激发灵感，具体做法有：（1）运用制作修改后的多媒体电子课件，将机构、零件的运动进行三维动画的形象描述，以加深直观印象，引发学生对该课程的学习兴趣，并通过形象进行联想、想像思维；（2）进行考试方案改革，期中考试采纳开卷形式，成绩按20%纳入期末总评成绩；考试的内容为：机械原理部分是用图解法设计平面四杆机构和凸轮机构、机械设计部分是齿轮传动的强度计算，加强对学生创新思维的训练。
在机械设计基础实验教学中培养创新思维
摘要从机械设计实验课程教学的角度出发,论述了创新思维在高等教育中的重要作用;提出了实验教学培养学生创新思维的一些建议,重点针对机械设计基础实验的具体内容,举例阐述了在实验课程中培养创新思维和创新能力的一些方法。
关键词机械设计实验教学创新思维
一、教育培养与创新思维
要迎接科学技术突飞猛进和知识经济兴起的挑战,最重要的是创新,创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。
创新是选择,突破与重新构思三个过程的结合,创新不是无中生有,而是有其生长点,或是从现有机构中进行研究,摸索,通过分析、类比选择出基本雏形,或是以设计者的创新构思作为创新生长点,进行突破与重新构思,实现创新设计。
创新的关键在人才,人才的成长靠教育。
现代教育存在的问题之一是,教育者往往将教授的内容讲解得详细而贴切,但学生仍是遇事问而不思,最后导致课堂“填鸭”的大部分知识将会在很短的时间内被遗忘。
由于创新比较接近推展、衍生的,是建立在从前现存成果上的,所以对于高等教育者,培养学生的创新思维就具有较好的可操作性。
因此,怎样培养能适应工程实际的创新人才,培养学生的创新思维,是教育培养的重大任务。
创新思维是一种很复杂的思维活动,它具有两个特征:它是逻辑思维与非逻辑思维(形象思维、直觉、顿悟、灵感)的统一;是扩散思维和集中思维的统一。
创新是通过抽象和概括反映事物的本质与规律的思维活动,然而伴随这种思维往往有强烈的探索动机,经历存疑、假设、推理、顿悟和验证的各个阶段,最后达到对事物的进一步认识,从而解决以前没有解决的问题或获得以前没有的某种新事物,因而表现出创新性。
实际上,引导学生进行主动的创新思维过程,就是使学生扎实掌握事物的本质和基本规律的过程。
如果现代教育者能够重视这一过程,那么学生所学到的知识将不再是僵化而机械的,他们将很快能够领会、掌握事物的实质,进而在这一知识领域内举一反三,游刃有余。
二、转变传统教学观念,明确实验教学的目的
机械设计基础是工科院校机械类和机电类专业人材培养的一门重要技术基础课,是对学生进行机械综合设计能力、创新能力和工程意识训练的主要课程。
而机械设计基础的实验教学,则是机械设计基础课程教学的一个重要的实践环节。
机械设计基础作为一门实践性很强的课程,实验教学对实现课程教学的目标
起着不可或缺的关键作用。
它是学生学习机械设计基础课程进行工程实践的重要途径,是培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力,以及启迪学生的创新思维、开拓其创新潜能的重要手段。
对传统实验教学的反思,面向二十一世纪高等工科学校课程教学改革的一个重要方面就是要加强实践教学环节,改变过去课程教学中重视理论知识,而轻视实践、忽略应用的状况。
构建全新的实验教学体系,以满足教学改革对创新人材培养的要求是实验教学改革的根本目标。
针对这个总目标,我们根据改革后对专业人材培养的具体目标和要求,紧紧围绕机械设计基础课程教学内容与体系改革,结合学校的特色专业建设、精品课程建设和实训基地实验室建设对机械设计基础课程实验教学目的和方法进行了探索与思考,对实验教学从体系结构到内容、手段和方法进行了改革和建设实践。
突出了工程意识的培养、加强机械设计能力特别是创新设计能力的培养和加强学生进行工程实验的基本技能培养。
三、更新实验教学内容,适应创新思维教学改革的需要
多年来,实验教材是沿用国内各工科院校原有的机械设计基础系列教材体系,其在结构体系上是分散、孤立地介绍各种机械零件机构知识和设计方法,显得内容零零碎碎,缺乏对机械系统总体认识,不注意各种机构、机械零件与机械整体的关系,缺乏从机械系统的角度讲授机械设计的共同规律,只见局部,不见整体,不利于培养学生工程意识和总体设计的思想和创新能力。
在明确机械设计基础实验教学目标的前提下,我们结合特色专业对技能型人才培养模式要求,对所有实验进行了分类和整理,对所开实验系列的体系结构进行了调整,确定了新的实验教学模式,编写机械设计实验教材。
其基本原则就是:
1.在实验教材中应体现整个实验教学体系中的各种模式的实验,既要有传统的验证性实验,又要有体现学科交叉的交叉性实验,综合利用各学科知识解决工程实际问题的综合性实验以及能开拓学生创新思维和创新能力的设计性实验,因为各种不同的实验在培养学生素质方面各有其特殊的功能,也有其特定的缺陷,将各种不同模式的实验按不同的比重进行优化组合就可形成一个完整合理的机械设计基础实验课程体系。
2.在基本不放弃传统实验课程内容的同时,增加综合性和设计性实验的比重,以此增强学生综合认识问题和解决问题的意识和能力,培养学生的创新能力。
因此,在编写机械设计基础实验教材时,我们除了淘汰一些内容确实过时陈旧的实验内容外,基本保留了传统的验证性实验内容,因为我们认为传统的实验课程对于学生全面的素质形成来说具有一定的前提性和必要性。
例如,我们保留了对机械原理实验项目中对“机构运动简图测绘实验”,因为学生通过机构运动简图的测绘实验,可以全面地认识机器及机构组成,学会如何从实物抽象出机构分析和设计的几何模型——机构运动简图,为今后研究和创新设计机构奠定良好的基础。
在机械设计基础(近机类)的实验项目中增加了轴系结构测绘和减速器结构装拆实验,因为这两个实验均能帮助学生进一步掌握机械结构设计知识、了解结构设计的原则和进行创新性分析,从而更好地进行课程设计、毕业设计。
同时对毕业后从事实际的工程设计也有很大的帮助,另外还可以对学生的动手能力进行锻
炼。
3.在实验教材中突出或增加培养创新思维内容的实验。
在机械设计基础实验过程中,以培养创新思维为原则,我们可以得到以“运动变换”为主线的机械分析和创新设计实验法。
如在机构简图绘制内容中增加选择运动链中不同的构件作为机架的进行运动分析,选择运动链中不同的构件作为机架的过程称之运动变换,“运动变换”的过程也是最常用的一种创新过程,在工程创新设计中极其典型。
进行实验教学的同时,还学生以更多的自主权,充分肯定学生在实验过程中的主体位置,发挥他们的主观能动性,使其能积极主动地开展实验学习和科学探索活动,不断提高实验教学的成效,进而培养学生丰富的个性和全面的能力。
4.在机械设计基础实验教材中增加创新设计性的实验内容。
我们建设了空间机构运动创新设计实验,学生可通过工作要求设计机械传动方式。
学生可以自行设计运动转迹和姿态,这是一个具综合性和设计性于一体的实验,对于培养学生的创新精神和工程意识具有很好的作用。
学生可通过不同的运动符合构件搭建各种新型机构,或通过各种常用传动组件(电机、带、链、齿轮、轴等)组合成各种传动方案,经性能测试、比较,选择最佳的机构或机械传动方案,从而加强对学生的创新能力和机械综合设计能力的培养。
四、改进机械设计基础实验教学方法,培养创新思维
机械设计基础实验是机械设计基础课程的重要的专业基础课。
如果我们从培养创新能力出发,对“机械设计基础”实验教学内容进行重组和优化,改变传统的实验体系,建立“以分析为手段,培养应用现代技术解决工程实验问题的能力(创新设计)为目的”的教学模式,将十分有利于学生对机械学基础的熟练掌握和融会贯通。
要想培养与训练学生的创新思维能力,首先,教育者要抛弃把所有的知识都要在课堂上灌给学生的想法,“授人以鱼,不如授人以渔”。
机械学的有关知识越来越多,越来越新,教育者要想把所有的知识都教给学生,这是非常不现实的。
只有通过启发、诱导和提示,激发学生的兴趣和热情,培养学生主动独立思考的意识和能力,这样才能够教给他们真正的知识和技能。
充分利用有利于改善教学效果的多种教学手段,特别是现代化的教学手段是十分重要的。
在实验教学实践中,我们充分利用实物和模型给学生演示,增加了学生的感性认识;通过播放录像带使学生对各种机构和零件的结构、工作原理和在各种机械中的实际应用有深入的了解,提高了学生的工程意识,激发了学生的学习兴趣;通过引入CAI教学,特别是计算机动画可使学生更形象地理解课堂上不易讲清楚的机构工作原理等,使实验教学更生动、直观。
总之,行之有效的多种教学手段的应用,不但可以改变传统的教学方式,使实验课堂教学变得生动活泼,提高学生的学习兴趣与热情,还可节省大量的教师讲授时间,使教师可在同样的时间内可以向学生传达更多的相关知识和信息,实验效果与质量都得到了提高,在实践中,我们也认识到各种教学手段都有其自身的特点,在课程教学中应充分发挥各种教学手段的长处,使其相互补充,才能取得良好的教学效果,特别是现代化的教学手段必须与传统的教学方法有机地结合起来,充分发挥教的主体——教师和学的主体——学生的主观能动性,才能对提高实验效果起到事半功倍的效果。
向学生介绍一些创新思维方法,并结合实验内容的有关内容,训练学生的创新思维,鼓励学生减少思维“约束”,增大思维“自由度”,把传授知识与培养优良的思维品质结合起来。
教育者要紧跟现代机械发展方向,随时注意发展前沿的新热点,不断充实和丰富教学内容,寻找激发学生兴趣的新观念、新事物,开发学生的机械创新思路。
从近几年的实验教学实践中,我们深切体会到重视培养与训练学生的创新思维,可使教学更加生动,富于启发性,并且有利于学生理解和掌握课程内容,提高学生分析问题、解决问题的能力,充分调动学生的主动性。
我们感到在课时紧、学生感性认识和实践经验缺乏的情况下,通过实验重视培养与训练学生的创新思维能力,的确可以达到较理想的教学效果。
参考文献:
[1]郑文纬,吴克坚.机械原理[M].北京:高等教育出版社,1997.
[2]]李学荣.新机器机构的创造发明[J].机构综合,1987.。
