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摘要：為了提高機械類學生的跨學科知識學習、創新能力，以學生為中心，應用新技術探索新的教學模式，在機械原理課程設計中實施教學改革。把學生變為設計的主角，讓大學生應用新的工具和小組互動教學模式，激發學習興趣，釋放學習主動力；并實施過程性考核與改進反饋，提升學生解決問題的能力。

關鍵詞：以學生為中心；角色轉換；小組互動；過程性考核

隨著我國經濟轉型、產業升級加速，設備制造業發展勢在必行。打造具有國際競爭力的制造業，已成為我國提升綜合國力、建設世界強國的必經之路。黨的指明了我國工業發展方向為“創新驅動發展”。工業企業對機械類畢業生的創新能力、設計能力等綜合素質提出了更高的要求。因此當前機械類專業教學改革勢在必行。機械原理課程設計是學生應用機械原理理論進行機械系統設計的實踐教學課，對學生創新思維開發有重要作用。國內許多高校教師近年來對機械原理課程設計的教學改革進行了探究。張晉西[1]、尹旭妮[2]從題目設定方面分析了提高學生設計能力的重要性；王濤[3]、黃小龍[4]等提出將圖紙設計與虛擬仿真相結合的新模式；陸鳳儀[5]闡述了多樣性教學方法和手段的重要性；郭志強[6]提出應將創新設計理念貫穿于課程設計的整個環節；王慧明[7]通過學科競賽培養學生理論與實踐相結合的能力。但現有教學改革中學生仍然是被動參與對象，大多利用新技術維護原有的教學理念。大學生具有很強的學習能力，但是在教學中往往是被動的知識接收對象，學生以往養成的被動學習習慣也是當前很多高校教師教學創新無法持續的主要原因。機械原理課程設計初期，教師希望學生設計方案和方法創新，但學生不配合、不積極參與，教師很難調動學生的積極性，讓學生在設計中實現創新的想法無法有效地完成。以學生為中心，在機械原理課程設計中實施教學改革探索，把學生變為設計的主導者，開發學習主動力，目的在于改變被動接受式的學習模式，讓學生獨立思考、應用跨學科知識和新工具積極創新。

1機械原理課程設計改革要解決的教學問題

1.1實踐與創新過程中學生自主學習“內動力不足”的問題。從“被動式”學習轉變為“自主式”學習，新的學習方式方法及習慣的轉變需要培育和養成。大學生由于對知識立體運用、行業目標定位、個人發展規劃等方面能力的欠缺，客觀上限制了學生產生學習的“內動力”，也制約了教學目標的達成。工程教育注重實踐能力和創新能力的培養，如何有效激發學生主觀能動性，是大學教育目前需要面對的一個重要問題。

1.2學生綜合應用各學科知識和工具的能力不足的問題。以新產業、新技術為特征的新經濟對新興交叉學科的發展提出了更多的新要求。大學中開展了很多面向大學生創新創業的課內外活動和競賽，雖然在很大程度上激發了大學生創新創業的積極性，但學生綜合應用各學科知識和工具能力不足的問題，使得創新創業活動在培養學生創新能力方面的效果欠佳。通過教學改革，為學生提供在課程設計過程中創造跨學科的平臺及機會，對不同的觀點和思維方式進行整合，提高大學生綜合運用交叉學科知識解決復雜工程問題的能力，也是教學改革需要解決的問題。

1.3不能發揮小組作用。結果評價及考核沒有形成有效反饋目前在機械原理課程設計具體實施過程中，教師會把學生2～3人分成一個小組，每個小組成員對同一個設計題目都需要獨立完成3個設計方案，每個小組再選出1個最優方案進行機構結構尺寸的設計和運動分析，小組成員任務相同，個人能力不能充分展示；成員間缺乏有效的溝通，通過小組合作培養學生團隊意識和協作精神的目的不能實現。課程設計完成后，學生缺少自我驗證環節，教師成績評價和成績考核結果不能有效反饋學習效果。這也是當前機械原理課程設計中存在的客觀問題。

2機械原理課程設計改革與實踐的主要內容

2.1教師和學生的角色轉變。現有的機械原理課程設計一般流程如圖1所示。這一過程中，教師布置固定題目，學生查找資料，完成設計，教師在這一過程中答疑和考核。學生分到的題目不一定是自己感興趣的題目，完成設計較被動；小組成員不管能力如何都要完成相同的設計任務，設計能力差的學生完成設計任務比較困難，缺乏自信心；小組成員之間沒有有效溝通，成員之間的方案也很容易雷同；教師在設計過程中針對每名學生多次重復長時間答疑、審核，學生以完成任務為目標，大部分學生僅糾結于自己的設計是否能“過”，設計中較難創新。以學生為中心的機械原理課程設計改革新流程如圖2所示，深色框內的工作由學生小組共同完成，學生是設計的主動者。題目的布置、小組成員在設計過程中的作用、角色劃分都要以學生為中心。題目所設計的機構接近學生生活，讓學生在題目組內相對自主地選擇自己感興趣的設計題目。而小組成員分工和完成的任務根據學生的能力和愛好，讓學生在基本任務完成的基礎上，后續工作擁有選擇權，盡量做到“因能力設計”，讓學生有“參與感”。在課程設計實施過程中，教師的角色將由設計結果“考核者”變為設計過程“引導者”，從單純用成績考核學生對課本知識的應用，轉變為引導學生對基礎知識消化、運用并實施創新。教師在課程設計過程采用“線上+線下”輔導的方式，通過學習通App建立線上課程讓學生加入，在線上課程資料中提供動圖、視頻、論文等資料供學生參考，通過線上課程討論區與學生隨時溝通，再通過線下小組答辯指導點評。指導過程中，教師要始終堅持以學生自主探索、自主解決問題為原則，調動學生的主動性、創造性。對于設計中出現的共同性、典型性以及重要的問題，及時通過線上溝通對小組成員組織討論并點評、總結，當好學生設計的引導者。

2.2提高小組總工作量。綜合應用各學科知識和工具隨著計算機技術的發展，為滿足跨學科交叉能力的需要，課程設計過程中學生運用計算機進行三維建模、機構運動學仿真、分析與動力學分析，替代以前的二維CAD畫圖和手工圖解法進行運動分析。三維模型機構動作的直觀性使學生學習計算機仿真軟件的興趣和積極性提高，進一步調動了學生學習的內動力。引導學生應用ADAMS或Solidworks等軟件對機構設計方案進行虛擬設計和運動學仿真，可以直觀驗證方案的正確與否，動力學分析過程既可以用到力學相關知識，還能提高軟件應用能力。而PowerPoint制作、答辯、講解等過程，不僅提高了學生在計算機應用、運動分析的知識能力，而且還能讓學生的表達能力和工具軟件的使用能力也明顯提高。

2.3提升小組作用。實施過程性考核及改革反饋機制機械原理課程設計改革實踐中，小組成員根據自己的知識結構和特點，在設計過程中獨立完成自己相應能勝任的任務。在基礎方案設計結束，課程基礎扎實的學生可以完成結構尺寸設計計算；擅長計算機的學生可以完成三維設計及運動仿真；基礎一般的學生可以幫助查找資料，制作PowerPoint、整理說明書擅長表達的學生可以代表小組進行講解和答辯。最大限度地發揮每名學生的能力，通過小組合作發揮群體的積極性，提高個體的學習動力和能力，進一步激發學生的主動性、創造性。課程設計采用過程性考核和及時改進反饋機制，小組成員在小組多次討論和組內答辯過程中完成同伴學習，互相指出設計中存在的問題，每次討論都是過程評價的依據。小組最終討論完成后，成員間根據設計過程中的貢獻度做小組內互評，進一步發揮小組相互督促、監督的作用，也使得評價結果更加公平。小組間答辯結束后，及時反饋，學生修改出現的錯誤。學生最終提交的打印圖紙和文檔必須是答辯小組討論通過并且學生修改完畢的最終稿，通過全班答辯后，針對答辯意見的反饋再次修改，這些措施都有利于督促每名學生認真分析研究，積極動手設計，提升成就感。

3結語

在機械原理課程設計過程中實施教學改革，從最初的機構方案設計到最終的機構運動仿真模型及運動分析，以學生為中心，通過小組合作互動及角色轉換，激發學生學習內動力，積極參與并發揮個人能力；實施過程性考核與改進反饋，在指導教師的協助下，學生跨學科知識應用和創新能力得到了明顯提高。

作者:惠燁 王濤 梁金生 閆茹 屈忠鵬 單位:陜西科技大學機電工程學院