基于研究性教学的机械原理实践教学*

江 帆 孙 骅 梁忠伟 区嘉洁

广州大学 广东广州 510006

基于研究性教学的机械原理实践教学*

江 帆 孙 骅 梁忠伟 区嘉洁

广州大学 广东广州 510006

研究性教学以学生为中心，充分发挥学生的学习自主性，是提高学生学习效果的教学方法，将研究性教学思路引入到机械原理实践教学中，以强化实践教学的效果。在机械原理实践教学中将实践内容项目化，引导学生们以项目组进行自主实践，着力开拓学生的创新能力和实践能力，提升实践教学效果。

研究性教学；机械原理；实践教学；自主实践

一、机械专业实践内容研究性教学的实施

研究性教学是学生在教师的指导下，从工程实践中选择和确定专题进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识、解决问题的教学活动。

由于高等教育面向大学生，大学生相对中小学学生有其特殊性、以及机械类实践环节教学的特殊性，其研究性教学需要从方法、过程、评价3个方面进行具体改革。

1.研究性教学的方法

机械类实践环节研究性教学以解决一个比较复杂的操作问题为主要目的，即通过对某一机器、机构的研制方案的制定，研究条件的创设与实现，机构的设计、制作与改进，方法和手段的应用选择等研究活动实施教学，具体包括研究性实验教学(综合性、设计性实验)、课程设计、毕业论文、课外科技创新活动等类型。机械类实践内容研究性教学方法可归纳为两种：

(1)实验探究法。主要是教师和学生共同设置实验目的，讨论实验要求，分析实验对象、条件，预测实验结果的基础上，让学生手、眼、脑并用，广泛参与实验操作，观察实验现象，记录实验数据，分析实验结果等。

(2)实例分析法。就是运用真实的机械实例进行教学的方法，由教师或学生提供实例作为教学剖析的对象和学生一起通过对实例的分析、讨论、评价，体验和感悟实例情境，学习、借鉴实例反映的原理，吸收实例讨论中有价值的思想、观点、方法，并内化为自己所学知识，增强运用所学知识解决问题的能力，机构的创新设计就是以生产的实例，先要学生们根据实例进行模仿设计机构，而后创新发展。

2.研究性教学的阶段

研究性教学大体可分为3个阶段，即确立问题阶段、实践体验阶段和成果交流阶段。

(1)确立问题阶段。要求教师与学生共同创设一定的问题情境，明确研究任务，做好背景知识的铺垫，激活学生原有知识和经验的储备，诱发其研究动机。

(2)实践体验阶段。学生通过实践体验，形成一定的观念、态度，掌握一定的科学方法与技能。此阶段的内容包括：一是搜集选择和分析加工信息资料；二是动手实践，组队协作完成实践内容；三是阶段性实践体验与初步研究结果的交流。

(3)成果交流阶段。学生要将取得的实践收获进行归纳整理、总结提炼，形成书面报告材料，做好实物成果展示的准备。成果交流的形式要提倡多样化，除了按一定要求撰写实验报告外，对学术性、技术性较强的内容可撰写成学术论文，还可以采取报告会、研讨会、答辩会等方式，相互交流，共享实践成果。

3.研究性教学的评价

(1)学生学业评价。实行形成性评价和终结性评价相结合、课内实践与课外自主实践相结合的全程评价，采用问题讨论、研究能力、成果总结能力(小论文、小设计等)等方式，加强实践教学过程中动手和创新情况的考查，实践结果答辩的考核方式，实现考核方法多样化。要特别重视评价学生的研究与创新能力及其成果应用价值。

(2)教师教学绩效评价。研究和制订能客观反映研究性教学的评价指标，包括授课形式、项目组织、知识信息、师生互动、课堂气氛、激发兴趣、课堂效果等指标和能体现教师教学个性风格、教学改革创新成分的指标。为了激发广大教师对教学工作的高度责任感和创造性，应加大学生对教师教学绩效评价的力度 。

二、我系传统实践教学存在的问题

机械原理主要传授机械原理相关的知识，主要包括机构的结构分析、机构的运动分析、机构的力分析、平面机构的设计、凸轮机构、齿轮机构、轮系、机械效率、机械平衡、机械调节、其它常用机构(万向联轴节、螺旋机构、棘轮机构、槽轮机构等)、机器人等内容，实践教学内容主要是机构认识、机构测绘、齿轮范成、机构创新等，存在以下问题。

1.无法发挥学生的主观能动性

在整个教学过程中，学生是被动的接受知识，忽视了学生的主体作用。实践教学的目的就是让学生掌握知识，传统的实践内容和教学方法限定了学生的主动性。机械原理实践专业性强，涉及的知识面较广，如果不发挥学生的主观能动性，无法提高实践教学的效果。

2.无法提高学生的实践能力

现有的实验课时比较少，学生无法通过实验课时自主完成实践内容。另外，课程设计没有结合实际课题，较难引发学生的兴趣，导致学生设计时有应付的思想，从而影响学生实践能力的培养，应采用课内和课外相结合的方式延长学生实践时间，锻炼学生的实践能力。

3.无法发挥学生的创造性

目前的实践教学内容是以验证性实验为主，缺少创新的实践内容，特别是机械原理课程设计联系工厂生产实际的比较少，传统的机构设计在教材上都能找到相近的案例，使得学生不需思考即可完成。

为了培养具有创新精神的机械技术人员，需要克服上述存在的问题。研究性实践教学以学生为主体，充分发挥学生在实践过程的主导作用、全程参与，将有助于对传统教学模式不足的克服。本文将研究性教学引入机械原理实践教学中，为实践教学改革提供参考模式。

三、基于研究性教学的机械原理实践教学思路

根据研究性教学的内涵、高校研究性教学的实施要点及我校学生研究性学习的发展趋势，结合机械原理实践教学的实际情况，通过教学实践的探索，形成以下基于研究性教学的机械原理实践教学思路，为专业实践内容研究性教学改革提供参考。

1.确立机械原理实践分模块

机械原理实践研究性教学的第一步是确定总体教学目标、并将整个实践内容划分成模块，每一个模块作为一个课题(项目)，由一组学生承担研究工作。

根据应用型本科教学的实际情况，机械原理实践教学目标定位于掌握相关机构知识、具有创新设计机构的能力。在我校教学中，将机构设计的难度和应用性作为教学目标，学生通过此实践活动能够熟悉机构运动原理，能够生产实际中机构的设计。

根据现有的实践教学内容和教学目标，将机械原理实践内容分为：机构认识模块、齿轮加工模块、机械波动调节模块、机械效率模块、创新机构设计模块、课程设计模块。机构认识模块主要根据学生的选择认识现有机器中的各个机构，绘制出机构简图；齿轮加工模块，引导学生对给定参数的齿轮进行加工，不限定加工方法，让学生自主选择；机械波动调节模块，给定机械波动调节的要求，让学生设计调节方式，并设定调节参数；机械效率模块，让学生分析自己感兴趣机器的机械效率，提出提高该机器效率的方法；创新机构设计模块给出各零部件，让学生自主选择组合，构造出有应用价值的机构；课程设计模块，根据工程实际中的设计要求，让学生自主地设计一整体机构方案，或者让学生自己通过调研自主选择设计内容，进行机构方案的设计。

教学中要将这些模块与教学目标紧密联系起来，并准备相关的情境问题，诸如该机构的自由度是多少？是否具有确定的运动？各杆件的速度和加速度？各杆件的受力如何？如何预防该机构的速度波动？等等。

2.学生团队协作的进行实践

研究性教学是以学生为主体，在实践教学组织中要充分发挥学生的主观能动性。针对上述教学目标和教学模块，将学生分组，每6个人左右为1个小组，每个小组负责1个模块或子模块，要求学生进行研究性学习。

每一个实践模块准备多个课题或者让学生通过调查自己准备课题，实践前拟定研究目标和研究内容，这样帮助学生了解模块的教学规划。这些课题的分配在第一次课进行，并给出课题的研究目标和研究内容，要求学生根据这些资料准备实践方案，并以课题组为单位进行课题研究实践，实践结束后要求各组间互相提出疑问，并由该课题组进行解答；最后进行针对一个课题进行综合讲解以强化学生对该模块实践内容的理解。

负责课题的学生组员间相互协作，对于机构测绘中的动画需要采用三维建模软件进行建模仿真，综合锻炼学生的绘图能力和计算机操作能力。

实践教学组织是研究性教学的一个重点，直接影响研究性教学的效果。我校机械原理研究性教学是这样安排：首先是课题小组进行模块内容自主实践，组与组进行互相提问，教师提问，最后教师总结讲解。从实行的效果来看，研究性教学的课堂比较活跃。

实践教学通过向课外延伸解决实践课时不足的问题，给定开放时间，方便学生自主的利用实验设备进行实践，激发学生的探索精神，强化实践教学效果。

3.综合的考核方式

研究性教学应形成积极、客观、公正的评价机制。机械原理实践内容是一门专业基础课，是对机械原理课程知识点的深化，在机械类专业中占有重要位置，在教学计划中需要单独给出成绩，因此在实践结束后给出合理的成绩是很有必要的。

为了便于综合全面评价学生掌握机械原理知识的状况，和接轨研究性教学评价的需要，机械原理实践教学评价采用学生评价和教师评价相结合的模式。学生评价是当每个课题组完成实践任务后，其他学生对该组学生的实践情况进行评价，一般采用抽样问卷形式，作为平时成绩的参考。教师评价是教师平时记录学生的表现，结合平时作业，及实践报告(实验报告或课程设计说明书)进行评价。

四、结束语

研究性教学充分发挥学生的自主能动性，并将教学过程延伸到课外，全方面调动学生的参与热情。将这一学习方法引入到机械原理实践教学中，克服了机械原理教学课时的不足，在实际教学过程中也取得了较好的效果，但也存在课堂控制具有一定难度，开放实验室增加实验教师工作难度，课题组内有不认真的学生不好评价等不足，需要在以后的教学实践中不断完善。

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[5]江帆，王一军，刘晓初，等.TRIZ理论在汽车电子技术课程教学中的应用[J].理工高教研究，2007，26(3)：96～97

Mechanism practice teaching based on inquiry teaching

Jiang Fan, Sun Hua, Liang Zhongwei, Ou Jiajie
Guangzhou university, Guangzhou, 510006, China

The inquiry teaching takes the student as a center, makes students pay to study independency fully, is good teaching method that enhances the learning effect of students. The inquiry teaching is introduced into the mechanism practice teaching, to strengthen the effect of practice teaching. The practice content is projected in the mechanism practice teaching, guiding students to carry on the independent practice by the project group, focus on developing student's creativity and the practical ability, to promote the effect of practice teaching.

inquiry teaching; mechanism; practice teaching; independent practice

book=62,ebook=512

2010-01-11

江帆，博士，副教授。

*本文系全国教育科学规划课题(CIA090110)，广州大学教育教学研究项目(2008023)。