浅析学科竞赛深化机械基础课程教学的改革

　　2012年，教育部、财政部联合下发了教技〔2012〕6号文件《教育部财政部关于实施高等学校创新能力提升的意见》，以及教育部下发的教高〔2012〕4号文件《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》，《意见》着力指出，提高大学生创新能力离不开实践创新教育，离不开新的创新教育理念和方法，在此基础上，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，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。以此为契机，中南林业科技大学机电工程学院抓住机械学科竞赛这个中心环节，就如何提高学生学习兴趣、激发学生创新思维、锻炼学生实践能力、培养学生社会责任和工程意识等方面，对机械基础课程进行了大刀阔斧的教学改革和摸索尝试。这一教学研究对我校培养以适应21世纪对高素质人才的需求意义重大。
　　一、以往基础课程教学存在的问题
　　机械基础课程包括了《机械原理》、《工程制图》、《机械设计》、《金属工艺学》、《机械制造技术基础》等。多年来，这些课程的理论教学和实践教学的内容和方法形式变化很小，尤其是在实践环节诸如牛头刨床、插床、减速箱等课程设计、金工实习的劳作式学习，所反应出来并在学生身上的体现就是创新思想僵化和学习热情消减，具体表现为：
　　（一）学生没有了创造力
　　实习时题目是设定好的，查找的途径是现有的，学生所要做的是仔细查找，认真计算并工整作图，书写好设计说明书，这些都不需要创造力。金工实习任务是固定的，每天做什么都有预告，在师傅的带领下学生也只是从事简单的实践，这也不需要创造力。逐渐地，学生们对基础课程失去了学习的热情，变得按部就班，机械化的学习了。
　　（二）基础课程实践教学的关联性和系统性缺失
　　例如《机械原理》关注机器执行机构的动力学特性，学生设计也是对其中的运动副杆件进行动力学分析，而《机械设计》注重传动系统设计，学生主要是对传动机构性能、指标、尺寸进行设计，那么对整体的机器和机器的整体设计学生就比较模糊，以至于让学生怀疑学的东西或设计出来的结构是不是真的有用，是不是可以加工装配以后能满足设计要求，对他们以后从事的实际工作是不是有帮助。曾经有学生问：老师，我们设计的这个东西有用吗？金工实习有什么用啊？这些疑问从侧面应证了一件事，基础教学的实践环节脱节，没有整体性、关联性，缺乏机器整体系统设计的训练。
　　（三）实践内容缺乏新意，没有吸引力
　　几十年如一题，应届学生在往届学生那里可以找到现成的设计样本，设计题目缺乏创意和实用性也许是很重要的一个原因，因此，学生的主动参与性不强，往往是在老师的催促下草草完成，既没有达到训练的目的，又掩盖了学生实践体系中还存在的真正问题。惰于思考，戏与于实践，成为了课程实践的最大弊端。
　　（四）课程教学没有满足培养学生工程素质的实际需要
　　就基础课程而言，培养学生的工程素质主要是着力于让学生理论知识和实践的融会贯通，把构思变为现实的工程设计方案，并凭借敏捷的思维、正确的判断和善于发现问题，最终解决问题的能力。不可否认，以往的设计题目也是一个实际的工程问题，但因为缺乏新意，没有足够的变通和灵活的应用，使得学生不愿去思考，并且在实践中去实现又很难，因此，发现问题解决问题的能力就得不到锻炼。
　　二、以学科竞赛促进教学改革
　　教研室立足于提高学生实践创新能力这一核心要求，提出以学科竞赛带动基础教学课程的建设与改革，积极主办竞赛，鼓励大学生参与竞赛，让学生带着实际的工程问题来学习，在实践教学过程中来训练发现问题和解决实际问题的能力，让枯燥的教学过程变得生动，在潜移默化中培养学生的工程认知、工程实践、工程适用能力。教学改革具体表现在：
　　（一）基于实际工程问题的基础课程教学
　　开课之初，首先就布置给学生将来参加竞赛的S形和8形无碳小车行走题目，教师再将题目分课程需要进行拆解，有机构运动分析、传动方案设计、选材加工、装配调试等，然后教师根据实际情况在相关的课程教学中对案例进行分析，例如在《机械设计》中，传动系统的方案设计讲解就涉及到了齿轮传动、带轮传动、间歇传动和凸轮传动，根据传动的优劣可以给学生们分析实际运动的效果，并播放曾经比赛的视频。例如在《机械制造技术基础》中，教师就可以引导学生在选材、毛坯、加工等方面思考，如何可以减轻重量而又保证机械强度要求，如何减少加工工序，以提高工作效率，这些本身就是一个实际的工程问题，也是竞赛所要求的，因此，在教学中特别能吸引学生的注意，他们会对小车的行走性能特别感兴趣。这种尝试的最大优点有两个方面，一是，引导了学生去探索，去思考，事实上，题目没有标准答案，同学们可以尽情发挥自己的创造力和想象力。与以往明显的不同就是学生们会自己提出方案来和教师讨论，而且有些想法出乎教师的意外，可见，这种主动性无疑会极大地帮助同学们很好消化讲授的知识点。二是，将基础课程有机的联系起来，使学生能自主地融会贯通地学习，把原来单个的系统教学，变成现在整体式的系统集成式的教学方法。
　　（二）丰富实践教学，鼓励大胆创新
　　课程设计是大学生很重要的阶段性实践环节，是对基础课程消化、理解程度的一次检验，为改变以往的不足，在课程设计教学改革中，除了教师布置的选题，鼓励学生们自主选题，可以自由组队（不超过3人），题目经教师审核后实施设计，并写出完整的设计报告。这一教学改进有三个目的，一是，为参加全国、全省的大学生创新设计竞赛和工程综合能力竞赛储备人才；二是，引导、鼓励学生大胆构思，让学生觉得自己的想法能够被重视，能够被体现，激发了他们的学习设计热情；三是，促进学生知识体系的丰富，自主选题就可以拓展学生的视野，不再拘泥于机械学科，同时要关注材料、设计、加工以及成本，甚至于要关注到自己选题是否环保，是否有社会价值等等。
　　（三）借助工程训练平台，理论与实践教学融合
　　工程问题不仅仅包括制造，还包括设计、工艺规划、质量成本分析等等，理论教学的范围和深度是有限的，然而，在工程训练实践平台上，教师可以引导学生更好地将设想付诸实践。包括零件的设计、工艺的编排、加工的精度、装配调试的方法、成本的有效控制，都可以在工程训练这个平台上有专门的师傅和指导教师对其进行指导，甚至一些理论知识的讲解可以直接搬到实践场地，现场讲解，效果非常显著。由此，学生可以很好地将所学到的理论知识运用到实践中，例如《机械制造技术基础》、《互换性》、《机械原理》、《机械设计》课程涉及的相关知识点在实践中都能够被体现，这样学生就觉得所学才有所用，学习的兴趣自然就被提高了。
　　（四）改变评分方式，学科竞赛与课程设计相结合
　　以往的课程设计实践，学生们机械的完成学习任务，设计的题目基本一致，结果也相差无几，最后得分也相差不大，人人都能够及格，这种局面一定程度造成了学生学习的懒惰和教学的被动。现在，则采取设计题目多样化，与学科竞赛制度相配合，与参加省级或国家级比赛相联系，没有标准答案的设计理念，因此评分标准主要是考核学生的知识运用和现场解决实际工程问题的能力，而不在乎最后的结果如何。因此，有些同学参加完学科竞赛后，课程设计工作也就完成了，不仅可以取得好的成绩，而且在这个实践学习过程中，对理论知识有了进一步的熟悉和掌握，对知识点的记忆和运用能力逐渐地固化为自身的一种工程素质。
　　三、教改的成效和发展方向
　　以学科竞赛形式促进和改革机械基础课程的教学内容和教学方法，是一次大胆的尝试，学生和教师都需要有一个适应的过程，特别是教师工作量和知识量的增加特别明显。然而，体现在学生身上的成绩是喜人的，2012年中南林业科技大学获得了全国大学生创新设计一等奖1项，获得省级大学生创新设计和工程综合能力竞赛一等奖3项，二等奖5项，是中南林业科技大学历年来成绩最好的一次。这个成绩说明了教学改革的初步成效，参赛作品中学生的很多想法和实践水平让指导教师们都称赞，说明与学科竞赛关联递进式的教学引导，在理论和实践水平上，都给了广大学生一个更为广阔和自由的平台，能够学以致用。
　　下一步的发展方向主要是在两个方面：一是扩大受益面，目前是尝试阶段，只是针对自愿性学生，需要进一步扩大到整个机械类学生，教改模式可以延伸到研究生创新实践教育环节，甚至在某些非机械类学生中也要实行，以促进跨学科知识的融合训练；二是从校级层面建立奖惩机制，鼓励学生实践创新，鼓励学生大胆实践，对做得好的学生要嘉奖，从学校的层面营造学科竞赛浓厚氛围，使学生自觉地将理论学习联系到实践中，提高学生自主创新意识和工程意识。