基于项目制的《机械基础》课程模式

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摘 要：探索全新的基于项目制的《机械基础》课程创新型教学体系模式.研究体系的结构构成、实施过程、实训基地建设.结果表明：该模式能够充分发挥机电工程学院和校工程实践中心各自的优势进行合作办学,采取多种方式积极参与机械类人才的培养过程.通过本创新教学模式的实施,高校可以根据企业用人需求,特别是服务于复合型创新人才要求,有针对性地培养人才,实行定单式培养.

关 键 词：项目制教学；课程改革；创新

一、概述

多年来,机械专业为我国工程技术的发展及其应用的普及培养了大批人才.但是培养质量不尽如人意,学校缺乏根据市场和产业发展的实际需要人才的培养体系,不能及时调整培养计划和合理调配教学资源,培养出来的人才往往具有较完整的专业知识体系,但缺乏实际训练,实践动手能力较弱；另一方面教材更新慢,内容陈旧,难以反映最新技术的发展前沿；课程设置不合理,这些因素使得学生在校学到的是较为陈旧的知识和落后的技术,不能满足社会和产业发展的需要[1,2].

针对《机械基础》课程教学人才培养过程中所暴露出的众多问题和弊端,结合多年来《机械基础》教学、课程设计、实习工作及指导学生参加全国各项创新大赛的经验,提出“作品+项目+导师”培养方案.该模式能够充分发挥机电工程学院和校工程实践中心各自的优势进行合作办学,通过本创新教学模式的实施,高校可以根据企业用人需求,特别是服务于复合型创新人才要求,有针对性地培养人才,实行定单式培养.该方案增强了人才培养的适应性和实用性,构筑高校、学生和企业获利的共赢平台,从而实现人才培养和社会需求的无缝对接.

二、新型创新模式培养方案

1.一条培养主线.以机械创新项目作品为主线,引领《机械基础》系列课程的教改实施,从第二学期起至第六学期止,做到案例教学的不断线,从第二学期起对机械类学生布置创新机械作品任务,教学内容、教学计划及培养方案必须满足学生完成一个完整的机械作品为目标进行设置.从第二学期起,学生在学习生活等各项活动中有意识地进行观察、思考、探索、积累,并在导师的指导下,确定自己的作品内容.通过有针对性的培养计划的支撑和有侧重点的课堂学习、资料查询、课外自学、金工实习、课外科技活动、工程实践中心创新实践平台等环节,学生可在三年时间内逐步进行、逐步修改并逐步完善和完成自己的作品,第六学期安排“机械综合创新课程设计”,形式上可不集中,全面检验本教改方案的改革效果,在设计中学生需完成三年来积累的构思的独创作品,并与机械创新大赛时间衔接.

2.两个教学调整.本方案的创建首先涉及到教学内容、教学计划两个方面的调整,要保证本教学模式的顺利实施,原有的教学内容和培养计划必须进行调整；将课程进行合理调配,学校部门间的互动,包括教务处、学院以及专业教研室等各级部门的通力合作,使教学内容和教学计划达到新型培养模式的要求.

3.三个软件平台.要实现现代化的社会需求,一些传统的逐渐被淘汰的工程方法在教学计划和实施中将逐步缩减,代之当前流行的通用的学生设计机械作品必须用到的软件：SolidWork、Ansys、Materlaber平台,用此类软件学生可快速进行作品仿真、结构设计修改、关键结构的运动学和动力学分析等.

4.四项改革措施.要确保本改革方案的顺利实施,必须辅以必要的改革,将进行四项改革措施：教学内容改革、教学方法改革、考试模式改革和课程设计改革.

5.突出两个特色.一是人才培养的实践性特色.利用校工程实践中心自身的优势,整合工程实践教学中心金工实习教学资源与机电工程学院相关专业工程化实验设备、校内实习设备资源,形成工程化离散制造实体平台,整合数字化三维CAD、CAPP、CAM、PDM等先进制造技术软件,形成数字化设计制造虚拟公共平台,两者融合形成工程教育与实践公共平台的建设思路,该平台可为本教改方案提供有力的支持.二是人才培养的实战型特色.我校机械类学生多次参加全国机械创新大赛、全国挑战杯大赛等活动,在全国性的竞赛性舞台上充分展现了自身的实力,并多次获得全国机械创新大赛、全国挑战杯大赛的一等奖和二等奖,本改革方案的实施将平时积累的机械创新作品通过大赛的检验,更加促进学生在实战中锻炼和发挥学生的创新精神,使学生得到实战的锤炼和完善.

6.重在导师引导制.本教改方案是机械类学生创新性教育的一个重要环节.为了抓好这个环节,采用“导师制”,即每名学生拥有一名导师,导师在专业介绍、项目的遴选、作品的选定、基础课程的安排、课外科技活动的开展以及作品设计的全过程对学生予以具体指导,使得方案的实施切实得以保障.

通过本教改方案的实施,将打破传统课程的界限、学习理念的束缚以及设计场所和设计时间等限制,以创新作品为主线,以机械创新项目为核心,以计算机三维设计和仿真为主要工具,以工程实践中心为实践平台,以大学生机械创新设计大赛、挑战杯大赛及三维数字化大赛为背景依托,将分散的知识点与机械系统有机地联系起来,将孤立的、验证性的、模仿性的设计与独创性的、综合性的、创新性的跨过时间和课程界限的机械创新作品设计有机结合起来,使学生对所学知识不再感到抽象和零碎,使知识更加系统和完整,也使学生能够站在机械系统的高度更好地了解和掌握各种常用机构和典型零部件,进而培养学生综合运用机械设计知识分析和解决实际问题的能力,不断提高学生工程实践能力和创新意识,从而为社会培养和输送合格的引领现代潮流的一代创新人才.

三、改革实施方案

1.导师制度建设.本教改方案中导师制度的建设起到至关重要的作用,按照“稳定、培养、引进、借智”的人才队伍建设思路,以精心遴选导师组成为基础,在全学院范围内遴选,重点范围在《机械基础》课程创新团队骨干、往届学生课外科技活动的指导教师及设计经验丰富的专业教师.导师应具有无私的奉献精神、精湛的业务能力和强烈的事业心.同时,优化导师队伍结构,加强导师队伍建设,完善质量监控体系,建立和保障激励机制.

2.培养方案调整.根据本项目教学目标和教学内容的改革,必须对旧的培养计划做出适当调整.总的思路,调整后的培养方案总学时将与旧的培养方案大体一致.计算机辅助设计CAD和三维SOLIDWORD作为主要工具贯穿全过程.旧的培养方案将计算机辅助设计CAD安排在第五学期、三维SOLIDWORD安排在第六学期,而第四学期和第五学期学生正要运用CAD,却没学,用过了又再学,学生没有积极性,如此教学安排等于白白浪费时间和学时,必须做出调整.由于理论力学和材料力学原理部分与大学物理知识点部分重叠,可适当缩减学时,而新增现代化的快速分析技术有限元和ANSYS课程.新增“机械综合创新课程设计”,两周实践学时,拟安排在第六学期.时间安排尽量与机械创新大赛时间衔接.

3.教学方法创新.传统的教学模式存在很大不足,直接影响了课程的教育质量和教学效果,因此切实加强《机械基础》课程的创新与改革是至关重要的,为此本方案着力于项目教学、教学模式、考试体系、课程设计等四个方面的改革与创新.项目教学法是理论与实际结合的一种教学方法.项目教学法通过制定、指导有实际意义的项目,组织学生自主学习设计项目,进行自主学习和操作.通过项目设计的锻炼,培养了学生的专业技能,锻炼了学生的工作能力和适应环境的能力,提高了学生的工程设计能力和素质,为学生参与就业市场的竞争和将来适应企业环境奠定了基础.本方案实施新的教学模式,授课形式拟采用新的研究型教学体系,激发学生兴趣的机制,从根本上解决学生厌学的问题.本方案实施课程考试改革,调整平时成绩与期末考试的成绩比例,平时作业增加专题论文形式.期末考试试卷由闭卷部分和开卷部分组成,主要考查学生分析问题、解决问题的能力和综合运用知识的能力.本方案的拟实施课程设计的改革,在第六学期新增“机械综合创新课程设计”,两周实践学时,每个学生在导师的指导下,通过查阅资料自主确定课程设计的题目,设计的要求通常在第二学期就布置下去,学生可以小组为单位集体协作,增加团队协作意识,同时将课程设计与学生的课外科技活动、创新实践、创新大赛等活动联系起来,给学生发挥创造才能留下更大的空间和舞台.

4.工程实训基地建设.工程教育与实践公共平台,开展以机电工程学院、工程实践教学中心和管理学院为主,并面向全校的理论课程、理论课程体系、实践教学环节、实践教学体系、实践-创新教学教育体系的创新性实践探索.学校设置工程教育与实践公共平台创新教学团队,针对目前学校教学投入不足的现状,提出了整合工程实践教学中心金工实习教学资源与机电工程学院相关专业工程化实验设备、校内实习设备资源,形成工程化离散制造实体平台,整合数字化三维CAD、CAPP、CAM、PDM等先进制造技术软件,形成数字化设计制造虚拟公共平台,两者融合形成工程教育与实践公共平台的建设思路,提出了融实训、实验、实习等课内实践环节和创新创业课外科技实践活动为一体的建设目标.基于该平台,开展制造类实训如金工实习和设计类实训课程设计和毕业设计,工程类创新性实验、校内实习,工程设计制造类学科竞赛、课外科技活动等,必将为本项目的实施提供有力的支持.

四、结论

高素质的机械创新人才培养和结构合理的人才结构是我国基础工业参与国际竞争和持续发展的根本保障.本创新教学模式提出“作品+项目+导师”培养方案.该模式能够充分发挥机电工程学院和校工程实践中心各自的优势进行合作办学,采取多种方式积极参与机械类人才的培养过程.在设计中学生需完成三年来积累的构思的独创作品,并与机械创新大赛时间衔接,使学生通过自己设计的、有创新性的作品更好地完成学业,培养创新素质.