机械基础课程改革与创新型工程人才培养探究

闫茹?郑甲红?王宁侠

摘要：培养具有工程实践能力和创新能力的高素质机械工程技术人才，是新世纪机械工程高等教育的主要教学目标。根据这一目标，通过分析学生工程能力的现状和存在的问题，探索了机械基础课程教学改革的一系列措施，提出了以转变教育思想和观念为先导，以教学改革为核心，以大学生课外科技创新活动为平台，全面培养机械类创新型工程人才。

关键词：机械基础；教学改革；创新；工程人才培养

作者简介：闫茹（1980-），女，陕西西安人，陕西科技大学机电工程学院，讲师；郑甲红（1963-），男，陕西宝鸡人，陕西科技大学机电工程学院，教授。（陕西 西安 710021）

基金项目：本文系“陕西省省级教学团队——机械基础课程教学团队”的阶段性研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）08-0132-02

根据陕西科技大学（以下简称“我校”）实际情况，机械基础系列课程包括：机械原理、机械设计、机械基础，均属于“技术基础课”，它们是基础课程与专业课程之间的桥梁，是从理论到实践的过渡。培养具有工程实践能力和创新能力的高素质机械工程技术人才，是新世纪机械工程高等教育的主要教学目标。[1]根据这一目标，以转变教育思想和观念为先导，以机械基础系列课程教学改革为核心，以大学生课外科技创新活动为平台，全面培养机械类创新型工程人才。

一、机械基础课程与学生工程能力的现状和存在的问题

机械基础系列课程是机械类、近机类专业的必修课，早期课程体系和内容主要沿袭老的模式，即以机构分析、设计和典型零件设计计算为主线，很少涉及机械系统总体方案设计、创新设计及工程设计等方面的内容。[2]授课中注重知识传授和具体的分析计算，缺少工程实践能力的培养。这些使得工科毕业生存在以下突出问题：缺乏工程实践能力和工程创新意识，专业面狭窄，动手能力差，综合素质低下，所学知识陈旧等。[3]

机电工程学院作为教学研究型学院，机械工程作为工科专业，以重点培养从事工程技术开发和应用的设计工程师和生产工程师为主要目标。其本科毕业生除少部分进入更高层次的教育，大多数将主要到大中型企业或工程设计院从事大中型工程项目的开发、设计、施工等方面的工作，其中一些人还要工作在生产第一线。

针对学生中存在的主要问题，依据机电工程学院学生培养定位，机械基础课程教学团队提出推进机械基础课程教学改革，依托大学生课外科技创新活动平台，加强培养机械类创新型工程人才。

二、机械基础课程教学改革措施

依据国家“十二五”规划纲要、党的十八大精神和新世纪机械工程高等教育的主要教学目标，加快教育改革发展，加强培养具有工程实践能力的创新型工程技术人才。笔者转变教育思想，调整机械基础课程教学目标，编写教材，更新教学内容，创新教学方法，拓宽实践平台，建立机械基础课程教学新体系。

1.调整教学目标

以培养创新型工程人才为目标，通过机械基础课程，使学生学会如何将基础理论知识用于工程实际设计中，达到“懂理论、会设计、知发展、想创新”的目标要求。

2.根据教学改革需要，推进教材建设

为提高工程人才实践应用能力，机械基础教学团队2006年编写的21世纪高校机电类规划教材《机械原理》使用至今。2008年编写《机械设计》教材，后于2011年修订《机械设计》教材，并邀请国内知名专家吴宗泽教授作为主审，由机械工业出版社发行。2002年，为适应我校轻工专业特色的需求，对近机类、非机类机械基础进行了较全面深入的改革，在21世纪教材指导方针下，编写《机械基础》教材并出版。2005年，为进一步加强教材的实践性，淡化公式理论推导，与后续各轻化工专业机械相结合，编写了21世纪高校机电类规划教材《机械设计基础》，并由机械工业出版社出版，在此基础上，2013年修订并出版《机械设计基础》第二版。

3.更新教学内容

为实现上述目标，在课程理论教学方面，继续坚持“以设计为主线，以加强工程实践能力培养为核心”的改革思路。[4]课程教学内容必须反映机械学科发展的最新成果和方法，同时，恰当解决内容在增加、学时要压缩的矛盾，以减轻学生负担，扩大学生自主学习空间的矛盾。为此，适当删除一些在工程实际中基本不再使用或已失去指导意义的内容以及对先修课程内容重复的部分，重点培养学生应用现代设计方法和手段，运用理论知识等解决工程实际问题的思维方法和基本技能。在机械原理课程中，增加机构方案设计和机构创新设计等方面的内容，在机械设计课程中，增加现代设计方法、机械结构创新设计等方面的内容，并且新增通识选修课“工程设计”。

4.创新教学方法

以现代教学手段补充传统教学方式，更加形象生动地帮助学生建立基本概念。以精品课程网络建设补充课堂教学和课后答疑，帮助学生及时解决学习中的问题。案例教学中，以认知实习、生产实习及日常生活中学生见过的机械为例，更加直观地帮助学生理解基本原理。启发、探究式方法结合大作业，帮助学生掌握基本方法的基础上，学习提出问题、解决问题的思路。

5.在现有实践教学的基础上，加强平台建设

机械基础课程在前期认知实习、生产实习及典型零件测绘的基础上，加之课程设计、实验及大作业，还是使学生感觉到理论与实践之间的距离，尤其有部分学生感觉到有“吃不饱”的现象。自2004年起，組织并指导学生参加全国大学生机械创新大赛，2011年起，组织并指导学生参加全国大学生工程综合能力训练竞赛，同时，多次指导学生参加大学生挑战杯。为支持这些学生课外科技活动，学院成立了机械创新基地，并不断完善。

2012年，教育部关于做好“本科教学工程”，提出实施大学生创新创业训练计划，这一计划的实施，使笔者以竞赛要求为题目、短期性的学生课外科技活动，转变成常态化的课外科技创新能力训练，使开放的创新基地更加繁忙。该团队教师所指导的创新项目占到学院总项目的半数以上。

这些平台的搭建，使更多的学生有机会参与课外科技创新活动。从选题、到方案设计、完善、结构设计、改进、图纸绘制、材料采购、零件加工、装配、调试、再改进、创新成果的报告撰写、答辩验收等一系列环节，锻炼了学生的思维能力、动手能力、实践能力、解决问题的能力，及工程的严谨与做事的坚持。他们的能力得到了锻炼，创新思维得到了提高，知识结构得到了完善。

6.大学生课外科技活动反哺教学

大学生课外科技活动不仅提高了学生的工程能力，同时使学生认识到理论学习的重要性，发现知识结构的缺陷，理解课程的衔接与综合应用，提高了理论学习的积极性、主动性，带着问题走进课堂。同时，笔者又将这些作品带进课堂，这些鲜活的案例，活跃了课堂气氛，极大地调动了学生们学习机械基础课程的兴趣。

课外科技活动除了将学生带进课堂，更是将学生推向社会和市场。为了完成選题，他们走出了校园，擦亮了眼睛，观察了生活与生产；为了加工制作，他们走进了市场，认识了材料，理解了公差，学会了制图。而这些收获，无一不有助于综合教学效果的提高。它不仅仅提升了机械基础课程的教育教学质量，同时项目完成过程中所涉及的一系列理论课程和实践教学环节都得到了重视。

课外科技创新活动拓宽了机械基础系列课程的课程设计选题，[5]对于陈旧、单一的课程设计题目很难调动学生的学习积极性。例如在机械原理课程设计中，笔者采用教师提供选题、当年的学生竞赛题目或由学生自由选题与教师审核相结合的方法。课外科技活动提高了大作业的完成质量，例如机械原理课程中平面连杆机构、凸轮机构等章节“计算机辅助机构分析与设计”大作业，为使其计算结果应用于下一步的设计，计算更加仔细认真。课外科技活动改善了部分创新型、综合型实验的完成效果。

另外，机械类课外科技活动使得我校其他近机类、非机类专业的学生有机会参与非主修专业的课外科技活动，拓宽了学生的知识面，为行业设备的认识打下了良好的基础。

三、教学效果

通过机械基础课程教育教学改革的一系列措施，提高了本科教学质量，学生创新能力、工程应用能力大幅度提升，学生课外科技活动成果数量连续几年明显增长，该团队被批准为2013年省级教学团队。为进一步提升人才培养质量，笔者将继续研究、改进教学方法，探索机械基础系列课程及实践环节的考核评价体系，拓宽学生实践环节的方式和渠道，加强和完善学生课外科技活动平台建设和指导教师队伍建设，使更多的学生变被动学习为主动学习、自主学习，全面提高学生的工程素质和创新能力，实现培养创新型工程人才的目标。

参考文献：

[1]赵晓闻，林健.工程人才培养模式的国际比较研究[J].高等工程教育研究，2011，（2）：33-41.

[2]段巍.《机械原理》课程改革实践与创新能力的培养[J].中国电力教育，2008，（2）：81-82.

[3]张鹏，于兰，刘助柏，等.高校大学生创新能力培养现状及对策研究[J].大学教育科学，2005，（3）：50-53.

[4]郑甲红，王宁侠，周志明.在机械原理教学中培养学生创新意识的探索[J].高教论坛，2006，（1）：43-45.

[5]王涛.“机械原理”课程设计新模式的探索与实践[J].中国电力教育，2010，（1）：155-156.

（责任编辑：王意琴）