应用型人才培养机械设计基础教学研究

摘要：在工科机械和机电类专业中《机械设计基础》是其重要的专业基础和主干课程，对培养应用型复合型人才具有重要作用。文章主要阐述了基于地方应用型高校人才培养目标和基础实践性较强课程特点的《机械设计基础》专业课程的教学改革与探索，实现理论教学和实践应用的融合，使学生能够提高对专业课理论和实践知识学习的积极性，训练和强化学生的实践动手能力与应用能力。

关键词：应用型人才；《机械设计基础》课程；教学改革；实践性；多元化

《机械设计基础》是在普通工科高等院校近机械类和机电类相关专业中必不可少的专业基础和主干课程，对培养学生的机械设计与制造、创新创业能力、实践应用能力等方面具有不可替代的重要作用。该类课程的教学目标主要是培养学生掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能，并具有一定分析和解决机械运动方案和机械结构设计的能力[1]。同时在实际的教学过程中，《机械设计基础》是一门理论性较强的课程，其教学内容主要进行机械原理，常用机构以及零部件讲解，各种常用的机构如平面连杆机构，凸轮机构等介绍，分析各种传动机构如带传动，链传动，齿轮传动。在教学策略和方法上以授课教师陈述性讲解介绍为主，学生自行动手实践较少，普遍存在课堂教学强化灌输基本知识、学生课堂参与度较低及实践应用能力培养弱化的问题，在实际教学进程中由于学生知识面不全、基础知识薄弱，教师基本上很少安排实际工程设计案例进行知识点分析与巩固的案例教学[2]。《机械设计基础》课程的专业性基础性知识要求很强，如果教师在教学过程中只是进行基本原理的讲解，没有进行必要的实践训练和应用能力培养，学生在学习时就会普遍感觉到很吃力、机械概念抽象不直观、知识点难以理解，很难达到较好的教学效果[3]。在教学中渗透多层次、全方位的考核评价、教学模式以及实践考核，能够解决地方应用型高校人才培养过程中所存在的应用性不足的突出问题，在教学实践中逐步完善和成熟教学模式，以期为地方应用型高校机械类课程应用实践在人才培养中的作用指明方向[4]。

一、《机械设计基础》的教学现状

（一）课前缺少预习环节

在《机械设计基础》课程教学中，尤其是机械类专业的学生缺乏对材料力学、工程力学、机械原理等课程的课前预习环节。因没有效的课前预习环节，就会造成学生对本次堂课教学的主要内容及重难点把握不准，对教师课堂教学思路不清，各个知识点之间的联系也不能充分掌握，就存在教师只顾完成授课任务、学生被动接受的问题，因学生对上课内容的不熟，师生间就课程内容和教学方法等的交流很少，严重影响了教师上课的进度和效果以及学生的接受程度，造成教学效果也会大大降低，没有达到应用的课堂教学要求[5]。

（二）课上缺少必要的交流和互动

课堂并不是教师一个人的课堂，应该突出学生的课堂主体，存在授课教师在课堂上“口若悬河”，学生在下面“自娱自乐”，课堂成为教师的“一言堂”，没有积极调动学生参与课堂教学环节。课堂上教师与学生之间没有沟通、交流与必要的反馈，课堂成为教师完成规定教学任务的地方，学生处于被动地接受知识境地。由于缺少交流和互动，课堂氛围低沉，学生学习积极性低。

（三）课后缺少巩固练习

大学的学习模式是以学生自主学习为主，教师辅以指导，更多地培养学生自我解决问题的能力，大学教师不再像中学时期那样，为巩固课堂教学效果，在课后布置巩固练习，同时学生自己也很少进行课后知识的巩固练习。普遍存在课后很少学生再回去复习课本和相关资料的问题，这就造成学过的知识点很快便被遗忘，达不到应用的教学效果。对于《机械设计基础》这类专业性很强的课程，如只是在课堂时间进行学习，不利用课后时间加以实践巩固训练，学生很难达到学以致用。

（四）教学模式固化

当前的《机械设计基础》课程的教学模式和其他类课程的教学在本质上没有太大的区别，教师按照既有的教学计划，选用合适的教材和一些教辅材料，利用多媒体在课堂上给学生以展示课程内容，课堂上师生互动不足，一些机械结构只做示范性演示，学生很难理解其内在实质与原理，课程实践教学内容和课时安排较少，以示范性教学为主，学生参与度低。对于地方应用型本科院校而言，以为地方经济社会发展培养所需的综合应用型人才，要更加重视对学生自主学习和独立解决问题能力的培养。固化的教学模式使学生形成固化的思维模式，无法提高学生的自主创新能力和实践应用能力[6]。

（五）考核评价机械

当前《机械设计基础》课程的考核形式主要以期末考试成绩为主（70%期末成绩+30%平时成绩两部分而构成），通过期末卷面考核评价学生整个学习过程，实践应用能力评价比例低，没有突出应用能力的考核评价。平时成绩包括：课后作业、课堂考勤率和实验报告成绩。这种以最后期末一张试卷分数为主的考核评价方式来衡量学生对课程的整体掌握程度，明显不具有合理性，缺乏过程性考核，应以应用型人才培养为要点，开展过程性和多元性考核，这样才能更加准确的评价学生的学习效果，真正使考核成为提升应用型人才培养质量的指挥棒。

二、《机械设计基础》课程的教学改革

（一）改革完善教学大纲，突出应用型人才培养目标

《机械设计基础》课程的教学大纲主要包括课程性质与任务、课程教学目标、教学内容结构、教学内容与要求、教学实施、考核与评价等部分，改革重点是课程教学目标、教学内容及其实施以及考核评价体系。课堂教学是课程教学大纲实施的主战场，课程教学大纲制定得是否合理直接关系到人才培养目标的完成状态，鉴于应用型人才培养的目标和课程实践性强的特点，应修改现有教学大纲，突出应用型能力培养。《机械设计基础》课程应以“实践为主，应用为本”为教学导向。机械设计系列课程包含《机械设计基础》和其专业设计课程两大部分，《机械设计基础》课程主要包括机械原理和机械设计，是机械设计系列课程体系中一个重要的子系统。《机械设计基础》课程教学内容与体系的形成有较长的历史，而随着工业技术的高度发展和人才培养目标的改变，其所涉及领域越来越宽阔、知识更加丰富多彩，特别是21世纪信息时代和地方应用型高校对人才培养目标双重要求下，陈旧落后的教学内容、更新缓慢的教材不能满足现代机械设计的教学要求，要充分运用现代设计理论、方法与手段，这样才能获得最佳的设计效果。另外，产品的设计不仅是完成图纸和说明书，课程设计中应加大实践教学的课时和学生自主实验内容，让学生自己利用现代设计技术从产品的试验研究、设计、制造、安装、使用维修等产品的全过程进行综合分析，提出最优化的设计方案。因此，《机械设计基础》课程在教学内容、课程结构与体系、教学方法及考核评价上面临着新的问题和新的机遇。基于地方应用型高校人才培养的目标，在教学大纲编制过程中，突出地方性、应用型的特点，课程教学目标定位于培养地方急需的机械创新设计应用型人才，在教学内容中增加机械设计实践教学计划、适当压缩机械原理与机械传动原理的课时，由于《机械设计基础》课程的实践性较强的特点，在具体教学实施过程中加大机械结构设计、机械零部件设计、机械装配以及机械结构测绘的直观虚拟仿真实验演示教学环节，让学生自主完成机械设计实践项目，注重过程性和实践性考核环节，加大对学生参与程度以及学生自我考核评价的比例。课堂教学采用项目任务式形式、分组协调完成、虚拟仿真实践，学生自主评价，考核评价学生实际参与实践教学的程度，增加学生自主设计项目和评价，注重考核学生应用机械设计知识解决实际工程问题的综合分析能力。

（二）理论联系实际，强化实践能力培养

现代科学技术和多媒体技术在教学领域发挥着日益重要的作用，合理运用多媒体技术，全面提升教学效果。传统教学方式与多媒体技术相结合，丰富课堂教学手段，可以更加直观地让学生了解所学知识，可以通过文字、图片和视频相结合的方式给学生更直观的演示和感受，活跃课堂气氛，调动学生学习积极性。基于《机械设计基础》课程实践性的特点，建立一批机械结构设计、机构运动、机械装置等虚拟仿真实验教学项目，通过计算机虚拟仿真实验，演示机械结构的运动、受力及装配过程等，可让学生自主操作分析，教师辅以必要的指导，让每一位学生自主动手实际操作虚拟平台，通过学生自己操作，可以发现问题所在，自主分析原因并寻找解决问题的方法，充分应用所学知识解决实际工程问题，真正达到学以致用的目标。《机械设计基础》是一门实践性很强的课程，很多理论内容必须依靠实验实训才能得以验证理论，如果实验课与理论课的衔接没做好，很容易导致课程的教学目标无法达到。实验实训课与课堂理论课是相辅相成的，通过增加机械结构设计与拆装、机械结构运动仿真、机械装置工程应用等虚拟仿真实验项目，让学生自主操作、自我评价、团队协作，通过实验项目培养学生的实际动手能力和分析、解决工程实际问题的能力。实践教学是巩固理论知识和加深对理论知识认识的有效途径，是培养具有创新意识的高素质工程技术人员的重要环节，是理论联系实际，培养学生掌握科学方法和提高实践动手能力的重要途径。

（三）改革教学模式，实现以学生为本

授课教师在《机械设计基础》的课程教学中，应该摒弃传统的教师“一言堂”这种单一的教学方法，应根据学生各自的专业特点、学生层次和课程特点，对课程教学模式进行优化与改革。同时，为提高学生的学习效率和积极性，使学生更好的掌握课程教学知识，教师可以组织学生成立学习小组，每个组员都可以从课本上或者相关资料中选取一个项目，组员之间相互解答与讨论，并将最终结果上交给教师作为作业的一部分，教师进行必要的点评，教师从中选取一些比较好的题目为全班进行讲解，从而提高学生的参与度，激发学生的学习兴趣。在课程的教学过程体现以学生为本、教师辅助指导的教学模式，以学生需求为导向，根据学生反馈及时修改教学内容与实施路径。现阶段，《机械设计基础》课程的授课教师在课堂教学过程中，普遍采用以教师为核心的传统教学模式，这种教学模式极易使学生对《机械设计基础》课程产生厌烦且难以激发学生的学习兴趣。学校和教师重视教学体系的完整性和系统性，对学生思维模式及自身素质的创新设计不足。教师在教学过程中往往会对《机械设计基础》的教学内容进行抽象化讲解，使得学生难以接受机械设计基础知识和理论，导致很多学生失去了学习的兴趣和学习的热情。在课题教学和实践教学过程，应增加学生在课程内容设置、教学方式、教师策略及考核评价等方面的参与程度，及时接受和分析学生对课程教学的反馈信息并做出相应教学的修改。

（四）多元化教学与考核，实践与理论并重

机械原理与机械设计的实验教学环节目前仍以传统实验课程形式进行组织与考核评价，并且大多数为物理实物实验，实验教学形式缺乏多样化和灵活性，实验内容的深度和灵活度不够，而且对课程及其学科知识点之间的关联性体现不强，针对这些问题，应以突出应用型人才培养组织开展多元化的实验教学形式与考核体系。主要包括：基于课堂知识的传统基础实验教学模式、开放互动式实验教学模式、科学研究创新型实验教学模式和强化自主考核评价体系等。《机械设计基础》课程是专业主干基础课程，课程评价大多数仍然采用最终期末考试成绩为主的单一考核与评价方式，缺乏过程性和自主参与性考核，无法全面衡量学生的学习质量和能力水平，显然无法满足应用型复合型人才培养的要求，因此，基于地方应用型高校人才培养的要求，构建一套针对《机械设计基础》的多元化考核内容与方法，根据课程的教学情况与实际特点，将理论教学环节的考核要素分为以下几个部分：日常课堂考核（上课出勤率，回答问题，课堂讨论，课后作业等）、学习报告考核、期末考试考核等。合理设置各部分的所占比例，建立考核成绩的综合评定方法（应用能力、实践能力、自主程度等），实现课程评价与考核，方式多元化，能够极大地调动学生积极性，从而全方位的提高学生的课程学习效果，真正使考核起到指导教学的指挥棒作用。

三、营造自主学习与评价的教学环境

良好的课堂氛围直接关系到教师的课堂教学效果和学生课堂的学习效率。教师作为课堂的组织和实施者，课堂氛围很大程度上是由授课教师决定的，老师的教学方式方法、教学理念理论、教学的手段等，都会对课堂教学氛围有一定的影响。互动的课堂，轻松的课堂，和谐的课堂都会是激发学生兴趣的前提条件。作为专业课教师，针对课程实践性强和理论深奥的特点，我们可以从以下几个方面进行一些改进：（1）创设良好的课堂气氛，要充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，及时将问题抛向学生，引导学生自主开展学习项目，教师辅助指导。（2）构建新型师生关系，营造民主和谐的课堂气氛，改变教师“一言堂”的现状，形成“亦师亦友”的良好师生关系。在课堂和实践教学实施中增设互动性的教学项目，教师加入学生的项目组中去，共同讨论分析，解决问题，教师仅仅是项目组的学习成员，参与项目讨论，而非主导和决定者。（3）合理利用多媒体技术来激发学生学习兴趣，教师要积极学习新的教学理论和技术，将计算机等现代技术应用到教学中，如开展虚拟仿真实验教学，课程教学更具有直观性，使枯燥的理论变得更加直观便于学生理解，增加学生的学习兴趣。

四、结语

“师者，传道授业解惑也”。教育不仅仅是单方面的传授知识，要善于发现在教学中所存在的问题，再进行有针对性的改革与探索，如《机械设计基础》课程，教师应采积极采用相应的机械原理设备的计算机模型，构建虚拟仿真实验教学项目，利用这一新技术资源将模型带到课堂和实验室中，在课程讲解同时进行直观演示和互动。针对地方应用型高校人才的培养目标，新工科背景下《机械设计基础》专业课程的教学应该做到立体式知识框架的构建、理论联系实际的教学模式以及多元考核评价，这样有利于老师授课思路清晰化，使教学过程易于做到深入浅出，激发学生课程学习的兴趣，调动学生学习积极性，强化学生自主学习与评价。

作者：陈守东 刘晓娜 张金标 单位：铜陵学院