本站原创摘 要：针对创新思维的要求,文章提出了《机械设计基础》课程教学中引导学生建构创新思维的思路和方法,即通过增加教学层次,拓展课程覆盖面,传授创新方法和改革教学考核方式来实现,同时要根据学生的表现进行反馈和修正,保证学生建立正确的创新思维模式.
关 键 词：机械设计基础；教学；创新；建构
中图分类号：G642.41文献标志码：A文章编号：1674-9324（2013）52-0071-02
在当前历史背景下,科技创新是实现中国社会主义现代化的客观要求,也是中国经济发展和科技发展的本质要求.同志曾多次强调“无论从世界的发展变化还是从国内改革和建设的要求看,我们都需要比以往任何时候都更加注意加速科技进步,加强科技创新”,“面对世界经济和科技发展的新形势,我们必须在全国兴起一个科技进步和创新的,必须坚持创新、创新、再创新”[1].国家主席同志在看望全国政协十二届一次会议代表时,进一步提出了加强科技人才队伍建设,变“要我创新”为“我要创新”,进一步把主观能动性放到了首位.作为中国社会培养机械专业科技人才的高校,创新思维的培养是“我要创新”的基础和必由之路.创新的核心内容是每一个人自身运用已有知识创造新知识的能力,是个体适应周围环境,结合创造的新知识和新思维并改造环境的能力.创新并不是无根之木,它有自身的基础所在.工科专业的特点是实践性较强,国外许多著名高校都围绕创新来培养学生的能力.德国高等教育体系中,包含了大量创新实践活动,学生除了完成课程学习中要求的实践内容,还要完成独立于课程体系之外的六项创新设计任务和长达二十六周的实习工作,通过创新设计任务和有目的的实习,培养学生工程动手实践能力和创新设计能力[2].还有美国麻省理工学院等世界级名校,提出了“基于项目学习”的工程教育改革,通过将构思、设计、实践和运作整合起来,达到培养具有创新思维的机械类专业人才的目标[3].国内许多高校也采用不同方法以提高学生的实践能力并取得了一定效果.胡宏佳等[4]通过开设综合性、设计性实验、改革实验教学方法及成绩评定办法,同时采用推动实验室开放工作等方式,将创新思维植入整个实验教学环节,取得了良好的效果.陈波等[5]用机械设计课程群的方式,通过全面统筹规划,将学生的综合设计能力和创新能力的培养作为改革的首要目标.目前使用的《机械设计基础》教材中主要围绕着机构组成和规律研究及机械零件设计的基本方法来论述,缺乏与工程实际问题的联系.课程中也有大量实例,但是落脚点在解释机构或零件的原理上,无法满足灵活运用并创新发展的要求.这种教师满堂灌的教学模式,对学生的教学效果并不理想.要想获得良好的教学效果,必须改革传统的教学模式,摒除只满足于解释机构和零件的要求,引入学生创新思维的培养,帮助学生建构属于自己的创新思维.下面结合课程授课内容,探讨一下帮助学生建构创新思维的几个方面的问题.
一、区分教学层次,拓展课程覆盖面
以培养优秀工科人才为目标,改革现有的课程模式,重点培养学生的创新应用能力.在教学准备过程中,首先根据学生的具体情况制定三个层次的目标,即理论基础型、提高加强型和设计创新型.根据学生的不同学习能力和学习阶段,采用不同的目标层次,通过鼓励和引导重点把学生引入设计创新型目标中.同时在教学初应该给学生明确教学中层次的划分内容,激发学生向深层次学习的兴趣,并根据学生的层次进行相应奖励.为拓展课程覆盖面,要将课程建立与工厂实践相结合,建立实验室定期开放制度,拓展课程中包含的范围,增加对学生进入设计创新层次的支撑.通过把原来进行的验证性实例变为创新设计题目,将学生的积极性调动起来,培养学生的创新思维和动手能力.教学中紧密结合机械相关课题项目的新技术、新方法和新理念,把工程前沿知识与课程教学内容联系起来.比如可以围绕产品设计,在学生思维中建立并明确机械设计课程体系的关系,将零碎分散的知识整合,让学生知道如何才能将所学课程整合并应用到创新设计中.
二、以创新方法为先导,培养创新思维
创新是产品设计特别是机械设计的支柱,创新原理和方法就是机械设计的灵魂.常见创新原理有综合创新、分离创新、组合创新和移植创新等多种方法.创新设计技法则又包括智力激励法、分析列举法、联想类比法和组成创新法等.这些创新原理和创新设计技法,在机械的相关课程中可以得到很好的应用.在目前的大部分高校的工科课程体系中,缺少对于创新理论和方法的介绍.原来有的是最简单的机械方案设计的内容,内容比较单薄且并没有结合实例给学生以直观印象,对现代机构创新和优化设计工具的讲解也很少,与公司需要的产品设计有很大差距,需要引进国外大学类似产品设计的课程进行学生知识结构的优化和完善,以达到促进创新思维建立的目的.比如,可以增加TRIZ理论的讲解,介绍技术创新和技术系统的演变规律,帮助学生跳出定式思维,培养发明精神和拓展发明思路.创新方法的传授中还需要包括产品生命周期设计的内容,这需要将创新设计与产品的生命周期相联系,以期有效延长产品的生命周期.当前国际关注的节能减排、绿色制造和碳排放等各项标准,通过创新设计能够得到不同程度的解决,这些与日常生活息息相关的内容都是激发学生创新思维的优良路径.
三、教学考核方式的革新
教师是学生学习的领路人,是学生前进的指引者,教师要激发学生的学习热情和合作精神.教学中要不断开展与学生的互动,营造热情洋溢的课堂气氛.这就需要改变原有的照本宣科的学习模式,引导学生进入积极自由而又宽松活泼的学习氛围中.增加自主创新设计项目、课题小组讨论和自主设计实验等主动学习模式,使学生在教师教课过程中不断提出自己独立的见解,同时,给教师提供完善自身教学的机会,减少学生对老师的敬畏感和距离感.考核中融入创新元素的部分,让学生意识到创新对自身学习的重要性,把“我要创新”的教学目标放在课堂教学的首要目标,培养学生热爱创新并勇于创新的习惯.展示图片、动画和视频等工程实例给学生以启发和帮助,使其树立突破原有的惯性思维,激发其学习机械课程的决心.创新思维的锻炼中,自主实践的考核是激发学生创造性思维的很好方式.比如,在四杆机构的学习中,作业可设计为让学生自己根据课本内容构建教具进行实践活动,以获得四杆机构的运动特性参数,这样,学生在学习的同时培养了动手能力,激发了学生的好奇心,并且由于每个学生都有自己的理解,因此也增加了创造性的空间.四、保持良好的反馈和修正,建构创新思维
在认知发展领域中,日内瓦学派的皮亚杰认为“儿童是在与周围环境相互作用的过程中,逐步建构起关于外部世界的知识,从而使自身认知结构得到发展的.”建构主义知识观认为,学习者对于知识的理解是由学习者自身基于自己的经验背景而建构起来的,知识是认知主体的一个意义建构的过程,只有相对的正确性[6].《机械设计基础》课程中概念和理论很多,学生建立这些理论和概念的过程本身就是一个建构的过程.作为 ;进行教学工作的教师,要时刻意识到学生的生活背景、学习基础和成长环境是不同的,这意味着每个学生对课程内容的建构形式和内容是有差异的.学生在学习过程中会出现新旧知识和经验的双向相互作用,这直接影响了对创新思维方式的建构过程.为防止出现偏差有必要在学习过程中,通过各种方式进行创新思维的检验,对学生在课程学习中对信息的选择、加工和处理进行干预,因此,对教学方法进行调整或修改是很有必要的.建构正确的创新思维将可以让学生对当前学习内容所反映的机构的性质、规律和其他机构的内在联系达到较为深刻的理解,学生能够在机械零件内容中将前面所学灵活应用.因此,学生的创新思维的质量并不取决于其记忆和背诵教师讲授的内容的能力,而是取决于学生根据经验建构知识并创新知识的能力.
创新思维的建立是一个长期的过程,创新思维是工程技术不断进步的不竭动力.让学生认识创新,了解创新的基本方法和规律,掌握创新设计的精髓并应用到今后的工作和学习中,是每个教师的责任所在.在《机械设计基础》的教学中逐步提高创新思维培养的力度,对于提高学生素质,增加学生的就业竞争力,是十分必要的.