论文部分内容阅读
摘要:机械设计类课程是工科院校中一门重要的基础技术课,本文阐述了随着近年来创新教育的实施,笔者在教学理念、教学方法和教学内容、实验教学等方面对其进行的改革探索和尝试。实践表明,这一改革取得了一些效果。
关键词:教学改革;机械设计教学;创新能力培养
作者简介:党玉功 (1979-),男,河南开封人,河南科技大学车辆与动力工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:机械原理、机械设计以及机械设计基础等课程的教学;张中利(1969-),男,山东菏泽人,河南科技大学车辆与动力工程学院,副教授,工学博士,主要研究方向:机械原理、机械设计以及机械设计基础等课程的教学。(河南 洛阳 471003)
深化教育改革,全面推行素质教育有很多方面,其中最重要的是创新精神和创新能力。创新教育对推进素质教育有着非常重要的作用,它是素质教育的核心、关键和基础。它能保证素质教育的实施,而且使之得到深化。机械设计类课程是工科院校机械类和机电类专业的一门必修主干课程,是一门重要的技术基础课,是对学生进行设计能力、创新能力、工程意识训练的主要课程,对学生学习专业课程起到承上启下的作用,在培养创新能力和素质教育方面有着其他课程不可替代的作用。近年来随着创新教育的实施,教学改革的不断深入,要求我们必须对原有的教学理念、教学方法和教学内容、实验教学等进行改革探索和尝试。
一、加强德育教育,使学生充分认识到学习机械设计类课程的重要性
只有让学生充分认识到机械设计类课程的重要性,才能激发他们的学习积极性,增强他们在学习中的主体意识,才能取得较好的学习效果。德育是学生素质教育的一项重要内容,我们可以通过德育教育对学生进行爱国主义教育,增强他们的民族自尊心和自豪感以及历史使命感,使他们树立远大的理想和抱负;同时通过德育教育也让他们知道要完成自己的历史使命就要掌握科学文化知识,要有刻苦学习的精神和勇于探索的毅力;让学生懂得学好机械设计类课程能为国家做出贡献,有用武之地。要充分利用课堂教学的时机,向学生介绍目前我国机械行业的发展前景和人才需求状况,介绍本地区经济和科学技术发展的现状以及对机械类人才需求的形势,促进学生学习机械设计类课程的积极性。
二、改革教学内容和教学方法
传统的机械设计类课程教学内容的主要缺点是:一般性公式的推导过于冗长,内容烦琐而重点不够突出,孤立介绍各种机械零件的知识和设计方法,缺乏系统性和共性介绍,缺乏工程应用实例和背景介绍。对此我们删减一般公式的详细推导,重点讲述基础理论和工程技术知识,多介绍工程应用实例和背景,加强对学生创新思维能力培养的内容,使我们的教学内容更符合创新型人才培养的需要。总之我们在教学内容改革时应注意遵循以下几点:(1)要做到原理、概念、方法、应用的统一,这使教学内容既具有科学性又具有使用价值,可以激发学生学习积极性。(2)要掌握有比较稳定的基础理论和工程技术知识,教师不但要对本课程非常熟悉,还要精通专业方面的知识。(3)要反映科学、技术、工业生产的新成就及其发展趋势,它是使教学内容具有强劲生命力的前提。教学内容呈现的方式可采用以下几种方式:1)提供丰富多彩的变式。为了充分发挥变式的积极作用,选用的变式应使那些显著的但非本质的要素得到变异,以突出隐蔽的本质,以免学生对教材的概括发生误解。2)配合运用正例和反例。正例可以有效地学习概念和规则,反例的运用可以排除无关特征的影响,有利于加深对概念和规则的本质的认识。3)科学地进行比较。通过比较,不仅能使相比客体的本质更清楚,而且有利于确切了解彼此间的联系与区别,防止知识间的混淆与割裂。所有这些方式都可以防止学生觉得单调枯燥,可以激发学生的学习兴趣。
在教学方法上,主要进行以下几个方面的改革:(1)合理确定教学目标。我们的教学要让学生能够运用前面所学的知识来认识、掌握现在的知识,并且能够把现在所学的知识运用到以后的专业课学习中去,构建一个有层次的网络化的整体知识结构,让学生感到能够学以致用,激励他们的学习积极性。(2)合理编排教学内容。合理编排教材,其基本标准就是要使教材结构化、一体化、网络化。同样的内容,如果编排得好,教学就省力,所以内容上要成为一整体,而且还要能与多方的知识联系起来。(3)有效设计教学顺序。首先要把课程中那些上位结构知识的学习放在首位,在此基础上,再遵循从一般到个别、从整体到部分“不断分化”的原则组织下位结构知识的教学。(4)使学生学会学习。要让学生学知识,主要的是学习怎样学习。学习方法是一种经验,它可以对后续学习产生一种广泛的影响。为了提高学习的效果,教师必须重视对学生学习方法的指导,把它作为一项教学内容。
三、激发兴趣和热情,培养学生独立思考和自学的能力
教育者要抛弃把所有知识都在课堂上灌输给学生的想法,要全面激发学生的学习兴趣,让他们主动学习,主要要做到以下几点。
1.创设问题情境,实施启发式教学,激发学生的学习动机
问题情境指具有一定难度,需要学生努力克服,而又是力所能及的学习情境。创设问题情境,一是要求教师熟悉教材,掌握教材的结构,了解新旧知识的内在联系;二是要求教师充分了解学生已有的认识结构状态,使新的学习内容与学生已有水平构成一个适当的跨度。
2.合理、适当地布置作业,认真批改作业,及时了解学生学习情况
首先作业的难度、分量要合理适当,因为著名的耶克斯—多德森定律证明:任务较容易,动机最佳激起水平较高;任务难度中等,动机最佳激起水平也中等;任务越困难,动机最佳激起水平越低。其次是充分利用反馈信息,妥善进行奖惩。一方面学习者可以根据反馈信息调整学习活动,改进学习策略;另一方面学习者为了取得更好的成绩或避免再犯错误而增强了学习动机,从而保持了学习的主动性和积极性。最后是正确指导结果归因,促使学生继续努力。一般来说,把结果归结为个人的因素都能收到比较好的效果。
3.利用争强好胜心理,妥善组织学习竞赛
一般认为在竞赛过程中,学生的好胜动机和成就感更容易受到激励,学习兴趣和克服困难的毅力会大大增强,所以多数人在竞赛情况下学习和工作的效率会有很大的提高。然而,竞赛有时具有消极作用,过多的竞赛会造成紧张气氛,加重学生的学习负担,有损于学生的身心健康。为此在教学改革中我们要注意以下几点:(1)在竞赛中按学生的能力大小进行分组,进行不同层次的竞赛活动;(2)按学生的特长项目进行分组,使不同特长的学生都有施展才华的机会;(3)鼓励学生自己和自己进行竞赛,学中提高。
四、强化实践环节,培养学生的动手能力,为他们创造性思维插上腾飞的翅膀
1.积极进行实验教学改革
高校实验教学可以让学生了解机械以及和机械相关的生产实践方面的知识,培养学生的实践动手能力,培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力,是启迪创新思维,开拓创新潜能的重要手段。
从提高学生创新能力来看,目前实践性教学环节还需要进行必要的改进。(1)培养学生观察生活、发现问题以及创新思维的能力。发现问题比解决问题更加重要,因为只有发现了问题,才能想办法去解决问题,才能增强学生的主动思考能力。我们在课堂教学中要鼓励学生勇于思考,善于发现问题,而不是被动地接受所有的课本知识。为此我们一方面应充分利用和挖掘课本上的探索性实验,另一方面还可将一些验证性实验改成探索性实验,鼓励学生自由地思考,去探索去发现,以此来发现问题,使他们成为知识的主动探索者。学生一旦发现问题,就会产生极大兴趣想办法解决。我们在教学中穿插一些创造学的内容和方法,使学生结合所学的知识完善其构想。这样自然地培养了学生的创新能力。(2)结合课程教学内容开设综合设计类型实验,鼓励学生参加创新设计小组,积极参加大学生创新设计大赛。机械类课程实践环节只能培养学生在机构、结构方面的动手实践能力,而学生希望最终能解决实际问题,因此可以开设综合设计类型实验。开设的综合设计型实验项目应注意既要符合课程要求,又是比较贴近生活能够解决实际问题的实验项目,此外综合设计类型实验项目还应注重基础内容的学习。学时不够,可以增加课外学时。鼓励学生参加课外学习兴趣小组,增加动手制作项目,积极参加创新设计大赛。这样不仅锻炼了学生动手解决问题的能力,也提高了学生表达能力,对将来学生就业自我推荐也有积极的意义。我们教研室已经设立了一个创新设计实验室,我们的学生每年都积极参加“挑战杯”大学生创新设计大赛,也取得了一些好成绩。目前主要问题是普及面不广,参加的仍然只是少数学生,要努力让广大学生参与进来,充分发挥广大学生的积极性和创造力。
2.科学地进行课程设计选题,鼓励学生学习先进的设计方法,掌握先进的计算机辅助工具
课程设计的选题应该符合以下几个原则:(1)课程设计的内容应该具有一定的实用价值,能够解决生活中的一些实际问题;(2)完成课程设计的方案应该不唯一,具有多个解决方法;(3)课程设计的内容还应该注重基础理论的学习,使学生们能够用活所学的知识。课程设计的基本要求是:1)能从机器功能要求出发,制定设计方案,合理选择传动机构和零件,获得从整机到局部设计程序的基本训练。2)合理地选择电动机,能按机器的工作状况分析和计算作用在零件上的力,合理选择零件材料,正确计算零件的工作能力和确定零件尺寸。3)能全面地考虑制造工艺、安装调整、使用维护、机器造型、经济可靠等问题,对机器和零部件进行结构设计。4)绘制机器和部件的装配图和零件图,在图中合理地标注技术要求、尺寸、公差等。
此外在做课程设计的过程中还要注意培养学生们的自主学习能力,鼓励他们学习先进的设计方法,要求他们运用三维制图软件进行虚拟设计,能够运用Ansys、Adams等软件进行运动学和动力学仿真等。
总之,创新教育强调培养和塑造创新人才,是教育功能的重新定位,是新的时代背景下教育发展的方向。本文主要谈了笔者在这一大背景下对机械设计类课程的一些改革,取得了一定的教学效果。在今后的工作学习中,我们还要不断探索,争取培养更多的创新人才。
参考文献:
[1]王利华.浅析面向素质教育与机械设计课程教学改革[J].中国农机化,2007,(1).
[2]张明.应用问题教学法有效提升教学效果[J].中国教育技术装备,2007,(10).
[3]王鹏.关于激发学生积极性与培养创新能力的研究与实践[J].中国电力教育,2008,(10).
[4]邱文龙.机械原理与机械设计实验教学改革[J].实验室研究与探索,2004,(12).
[5]吴天星.机械原理创意实验的实践与探讨[J].实验技术与管理,2003,(3).
(责任编辑:苏宇嵬)
关键词:教学改革;机械设计教学;创新能力培养
作者简介:党玉功 (1979-),男,河南开封人,河南科技大学车辆与动力工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:机械原理、机械设计以及机械设计基础等课程的教学;张中利(1969-),男,山东菏泽人,河南科技大学车辆与动力工程学院,副教授,工学博士,主要研究方向:机械原理、机械设计以及机械设计基础等课程的教学。(河南 洛阳 471003)
深化教育改革,全面推行素质教育有很多方面,其中最重要的是创新精神和创新能力。创新教育对推进素质教育有着非常重要的作用,它是素质教育的核心、关键和基础。它能保证素质教育的实施,而且使之得到深化。机械设计类课程是工科院校机械类和机电类专业的一门必修主干课程,是一门重要的技术基础课,是对学生进行设计能力、创新能力、工程意识训练的主要课程,对学生学习专业课程起到承上启下的作用,在培养创新能力和素质教育方面有着其他课程不可替代的作用。近年来随着创新教育的实施,教学改革的不断深入,要求我们必须对原有的教学理念、教学方法和教学内容、实验教学等进行改革探索和尝试。
一、加强德育教育,使学生充分认识到学习机械设计类课程的重要性
只有让学生充分认识到机械设计类课程的重要性,才能激发他们的学习积极性,增强他们在学习中的主体意识,才能取得较好的学习效果。德育是学生素质教育的一项重要内容,我们可以通过德育教育对学生进行爱国主义教育,增强他们的民族自尊心和自豪感以及历史使命感,使他们树立远大的理想和抱负;同时通过德育教育也让他们知道要完成自己的历史使命就要掌握科学文化知识,要有刻苦学习的精神和勇于探索的毅力;让学生懂得学好机械设计类课程能为国家做出贡献,有用武之地。要充分利用课堂教学的时机,向学生介绍目前我国机械行业的发展前景和人才需求状况,介绍本地区经济和科学技术发展的现状以及对机械类人才需求的形势,促进学生学习机械设计类课程的积极性。
二、改革教学内容和教学方法
传统的机械设计类课程教学内容的主要缺点是:一般性公式的推导过于冗长,内容烦琐而重点不够突出,孤立介绍各种机械零件的知识和设计方法,缺乏系统性和共性介绍,缺乏工程应用实例和背景介绍。对此我们删减一般公式的详细推导,重点讲述基础理论和工程技术知识,多介绍工程应用实例和背景,加强对学生创新思维能力培养的内容,使我们的教学内容更符合创新型人才培养的需要。总之我们在教学内容改革时应注意遵循以下几点:(1)要做到原理、概念、方法、应用的统一,这使教学内容既具有科学性又具有使用价值,可以激发学生学习积极性。(2)要掌握有比较稳定的基础理论和工程技术知识,教师不但要对本课程非常熟悉,还要精通专业方面的知识。(3)要反映科学、技术、工业生产的新成就及其发展趋势,它是使教学内容具有强劲生命力的前提。教学内容呈现的方式可采用以下几种方式:1)提供丰富多彩的变式。为了充分发挥变式的积极作用,选用的变式应使那些显著的但非本质的要素得到变异,以突出隐蔽的本质,以免学生对教材的概括发生误解。2)配合运用正例和反例。正例可以有效地学习概念和规则,反例的运用可以排除无关特征的影响,有利于加深对概念和规则的本质的认识。3)科学地进行比较。通过比较,不仅能使相比客体的本质更清楚,而且有利于确切了解彼此间的联系与区别,防止知识间的混淆与割裂。所有这些方式都可以防止学生觉得单调枯燥,可以激发学生的学习兴趣。
在教学方法上,主要进行以下几个方面的改革:(1)合理确定教学目标。我们的教学要让学生能够运用前面所学的知识来认识、掌握现在的知识,并且能够把现在所学的知识运用到以后的专业课学习中去,构建一个有层次的网络化的整体知识结构,让学生感到能够学以致用,激励他们的学习积极性。(2)合理编排教学内容。合理编排教材,其基本标准就是要使教材结构化、一体化、网络化。同样的内容,如果编排得好,教学就省力,所以内容上要成为一整体,而且还要能与多方的知识联系起来。(3)有效设计教学顺序。首先要把课程中那些上位结构知识的学习放在首位,在此基础上,再遵循从一般到个别、从整体到部分“不断分化”的原则组织下位结构知识的教学。(4)使学生学会学习。要让学生学知识,主要的是学习怎样学习。学习方法是一种经验,它可以对后续学习产生一种广泛的影响。为了提高学习的效果,教师必须重视对学生学习方法的指导,把它作为一项教学内容。
三、激发兴趣和热情,培养学生独立思考和自学的能力
教育者要抛弃把所有知识都在课堂上灌输给学生的想法,要全面激发学生的学习兴趣,让他们主动学习,主要要做到以下几点。
1.创设问题情境,实施启发式教学,激发学生的学习动机
问题情境指具有一定难度,需要学生努力克服,而又是力所能及的学习情境。创设问题情境,一是要求教师熟悉教材,掌握教材的结构,了解新旧知识的内在联系;二是要求教师充分了解学生已有的认识结构状态,使新的学习内容与学生已有水平构成一个适当的跨度。
2.合理、适当地布置作业,认真批改作业,及时了解学生学习情况
首先作业的难度、分量要合理适当,因为著名的耶克斯—多德森定律证明:任务较容易,动机最佳激起水平较高;任务难度中等,动机最佳激起水平也中等;任务越困难,动机最佳激起水平越低。其次是充分利用反馈信息,妥善进行奖惩。一方面学习者可以根据反馈信息调整学习活动,改进学习策略;另一方面学习者为了取得更好的成绩或避免再犯错误而增强了学习动机,从而保持了学习的主动性和积极性。最后是正确指导结果归因,促使学生继续努力。一般来说,把结果归结为个人的因素都能收到比较好的效果。
3.利用争强好胜心理,妥善组织学习竞赛
一般认为在竞赛过程中,学生的好胜动机和成就感更容易受到激励,学习兴趣和克服困难的毅力会大大增强,所以多数人在竞赛情况下学习和工作的效率会有很大的提高。然而,竞赛有时具有消极作用,过多的竞赛会造成紧张气氛,加重学生的学习负担,有损于学生的身心健康。为此在教学改革中我们要注意以下几点:(1)在竞赛中按学生的能力大小进行分组,进行不同层次的竞赛活动;(2)按学生的特长项目进行分组,使不同特长的学生都有施展才华的机会;(3)鼓励学生自己和自己进行竞赛,学中提高。
四、强化实践环节,培养学生的动手能力,为他们创造性思维插上腾飞的翅膀
1.积极进行实验教学改革
高校实验教学可以让学生了解机械以及和机械相关的生产实践方面的知识,培养学生的实践动手能力,培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力,是启迪创新思维,开拓创新潜能的重要手段。
从提高学生创新能力来看,目前实践性教学环节还需要进行必要的改进。(1)培养学生观察生活、发现问题以及创新思维的能力。发现问题比解决问题更加重要,因为只有发现了问题,才能想办法去解决问题,才能增强学生的主动思考能力。我们在课堂教学中要鼓励学生勇于思考,善于发现问题,而不是被动地接受所有的课本知识。为此我们一方面应充分利用和挖掘课本上的探索性实验,另一方面还可将一些验证性实验改成探索性实验,鼓励学生自由地思考,去探索去发现,以此来发现问题,使他们成为知识的主动探索者。学生一旦发现问题,就会产生极大兴趣想办法解决。我们在教学中穿插一些创造学的内容和方法,使学生结合所学的知识完善其构想。这样自然地培养了学生的创新能力。(2)结合课程教学内容开设综合设计类型实验,鼓励学生参加创新设计小组,积极参加大学生创新设计大赛。机械类课程实践环节只能培养学生在机构、结构方面的动手实践能力,而学生希望最终能解决实际问题,因此可以开设综合设计类型实验。开设的综合设计型实验项目应注意既要符合课程要求,又是比较贴近生活能够解决实际问题的实验项目,此外综合设计类型实验项目还应注重基础内容的学习。学时不够,可以增加课外学时。鼓励学生参加课外学习兴趣小组,增加动手制作项目,积极参加创新设计大赛。这样不仅锻炼了学生动手解决问题的能力,也提高了学生表达能力,对将来学生就业自我推荐也有积极的意义。我们教研室已经设立了一个创新设计实验室,我们的学生每年都积极参加“挑战杯”大学生创新设计大赛,也取得了一些好成绩。目前主要问题是普及面不广,参加的仍然只是少数学生,要努力让广大学生参与进来,充分发挥广大学生的积极性和创造力。
2.科学地进行课程设计选题,鼓励学生学习先进的设计方法,掌握先进的计算机辅助工具
课程设计的选题应该符合以下几个原则:(1)课程设计的内容应该具有一定的实用价值,能够解决生活中的一些实际问题;(2)完成课程设计的方案应该不唯一,具有多个解决方法;(3)课程设计的内容还应该注重基础理论的学习,使学生们能够用活所学的知识。课程设计的基本要求是:1)能从机器功能要求出发,制定设计方案,合理选择传动机构和零件,获得从整机到局部设计程序的基本训练。2)合理地选择电动机,能按机器的工作状况分析和计算作用在零件上的力,合理选择零件材料,正确计算零件的工作能力和确定零件尺寸。3)能全面地考虑制造工艺、安装调整、使用维护、机器造型、经济可靠等问题,对机器和零部件进行结构设计。4)绘制机器和部件的装配图和零件图,在图中合理地标注技术要求、尺寸、公差等。
此外在做课程设计的过程中还要注意培养学生们的自主学习能力,鼓励他们学习先进的设计方法,要求他们运用三维制图软件进行虚拟设计,能够运用Ansys、Adams等软件进行运动学和动力学仿真等。
总之,创新教育强调培养和塑造创新人才,是教育功能的重新定位,是新的时代背景下教育发展的方向。本文主要谈了笔者在这一大背景下对机械设计类课程的一些改革,取得了一定的教学效果。在今后的工作学习中,我们还要不断探索,争取培养更多的创新人才。
参考文献:
[1]王利华.浅析面向素质教育与机械设计课程教学改革[J].中国农机化,2007,(1).
[2]张明.应用问题教学法有效提升教学效果[J].中国教育技术装备,2007,(10).
[3]王鹏.关于激发学生积极性与培养创新能力的研究与实践[J].中国电力教育,2008,(10).
[4]邱文龙.机械原理与机械设计实验教学改革[J].实验室研究与探索,2004,(12).
[5]吴天星.机械原理创意实验的实践与探讨[J].实验技术与管理,2003,(3).
(责任编辑:苏宇嵬)