工科院校所開設的機械基礎類課程，對學生打好機械工程技術基礎，培養分析和解決問題的能力，尤其是培養工程實踐動手能力和機械創新設計能力起著重要的作用。但當前機械基礎課程教學方法與人才培養要求還存在著一些不相適應的方面。本文針對機械基礎類課程的教學方法改革問題，談談自己的思路和做法。
一、當前課程教學中存在的主要問題
機械基礎課程在工科院校本科教學中受到普遍重視，從國家機械基礎課程教學基地建設，到國家精品課程建設，再到國家教學實驗示範中心建設，均突顯出機械基礎課程的重要性，也極大地改善了課程教學條件，豐富了課程教學資源。但當前機械基礎課程教學質量卻與之不相匹配，突出反映在當前課程教學理念和教學方法上。
1.從教師“教”來看
機械基礎類課程教學現狀仍處於以教師和課堂講授為中心的課程教學模式。一是課堂講授所佔學時比例大，缺少討論課，重視課堂教學，而忽視課外輔助教學和答疑工作，教師與學生的交流較少。二是課堂講授還普遍為灌輸式講授，講得多，講得細，課堂資訊量小，內容更新少。三是教學手段單一，依賴PPT電子講稿講授，而粉筆黑板和教具用得很少，課堂互動性較差。由此而導致當前的機械基礎類課程教學效果普遍為“教師講得多，學生接受的少，真正掌握的就更少”。
2.從學生“學”來看
絕大多數的學生仍處於以教材為中心的應試式學習狀態。一是學生普遍缺乏主動性，不善於自主學習。二是學習方法普遍沿用了中學應試式的學習方法，主要表現為：平時作業靠參考習題解答完成，缺乏獨立思考，討論少，答疑少;考試靠突擊複習，死記硬背，缺乏真正理解和掌握;課程學習僅靠一本教材，最多看一些解題指導書，而很少閱讀相關專著和研究文獻等。三是學習手段單一，不善於利用課程的各種教學資源進行輔助學習，動手實踐環節薄弱。由此反映出當前多數學生還缺乏對知識的真正理解和掌握，知識面較窄，思維不活躍，學習能力不強。
3.從教學資源來看
資源利用率不高。精品課程的優質教學資源還存在著共享難的問題，尚未發揮出應有的教學作用。
因此，從整個課程教學質量現狀來看，反映出國內“講三、學二、考一”的課程教學特點。究其原因，主要是課程教學在教學觀念和教學目標上仍停留在知識傳授的層面上;課程教學與學習方法則停留在灌輸式教學和應試式學習上;教師對待課程教學工作還投入不夠。
筆者2007年隨校教學考察團，對新加坡國立大學及南洋大學進行了教學訪問和考察;2008年去日本東京理科大學參加了雙邊學術交流活動，並對相關課程的教學進行了瞭解。加之以前對英國和美國部分高校的相關教學也有一些認識，發現：國內在課程教學硬體條件方面並不差，而課程教學資源建設方面甚至優於上述國家，但在課程教學理念、教學方法和教學效果方面卻存在明顯差距。他們的教師講得少，討論多，並設有專門的討論課;教師只提供講授提綱或教案，並指定一些參考書，學生主要靠自主學習，要看很多的參考資料;考試題量大，難度大，主要考核學生的知識面和學習能力。所培養的學生知識面寬，思想活躍，學習能力強，反映了國外“講一、學二、考三”的課程教學特點。因此，轉變課程教學觀念，改革課程教學方法，促進學生自主學習和培養學習能力是當前國內課程教學改革的關鍵，也是提高課程教學質量的突破口。
二、課程教學觀念的轉變與改革思考
當今經濟的全球化，科技進步日新月異，各國間的競爭加劇，綜合國力集中反映在知識水平和創新上。尤其是計算機、網路多媒體技術的迅猛發展和普及，使知識傳播與更新速度明顯加快。這對高校的人才培養提出了更高的要求，不僅要培養學生掌握有紮實和寬廣的知識基礎，而且更要求培養學生具有自我獲取知識的能力和知識創新能力。為了適應這一人才培養的要求，首先要轉變教學觀念，以此推進課程教學方法的改革。
1.教學理念
應將傳統單一知識傳授的教學觀念，轉變為知識、能力、素質加創新四位一體的課程教學觀念。從知識教育層面來看，既要讓學生掌握課程中經典的、基礎性知識，又要融會貫通課程中的分析和解決問題的思想與方法，還要了解本學科和相關學科現代的、先進性的知識和最新發展，開闊學生的視野;從能力培養的層面來看，要著力解決促進學生自主方式學習，加強學生學習能力、實踐動手能力及創新能力的培養;從素質教育的要求來看，既要重視學生做人做事基本素質培養，又要加強從事機械工程專業技術的工程素質培養;從創新精神培養角度來看，應著力構建和營造讓學生能參與創新設計實踐活動或科學研究的教學條件和教學氛圍，促進學生的個性發展。基於這一教學理念，機械基礎課程教學改革的思路應該是：從系列課程改革出發，進一步明確各課程之間的教學內容分工，通過各環節教學內容協調，加強知識的融合和學生的能力培養;合理設計各教學環節內容與方法，構建理論教學、實驗教學、設計訓練與工程訓練的課程教學新體系，體現“教”與“學”、理論與實踐、課內與課外教學相結合的特點，體現四位一體培養的教學理念;強調教師在培養學生學習能力和開發學生創造力潛能上下工夫，促進學生自主學習和個性發展，實現因材施教。
2.教學方法
應將課程教學以教師為中心、課堂為中心和教材為中心的課程教學模式，轉變為以教師為主導，學生為主體的教學模式;應將過去課程教學強調教師要“教會”學生的教學方法，轉變為要求教師引導學生“學會”，最終達到“會學”的教學方法。這就要求加強教師在整個課程教學中對學生學習的指導作用，建立以課堂講授為引導，學生課外自主學習和結合討論與答疑方式學習為核心;以教材內容學習為主導，學生充分利用課程相關教學資源學習為核心;以創新設計活動或科學研究專案為牽引，促進學生自主參與、自主探索研究和自主創新實踐學習。因此，教學方法改革的思路應該是：逐步壓縮課堂教師講授的學時比例，增加討論課，加大實驗課學時比例，讓學生在討論、動手中學習，加深對知識的理解和掌握，促進學生髮現新問題;加強教師在課程教學中對學生的指導作用，促進教師與學生的交流和討論;大力推進課程教學與實驗資源面向學生的開放使用，讓學生能充分利用課程教學資源自主學習。
三、課程教學方法與教學手段改革探討
改革課程教學方法和教學手段的關鍵是要改革課堂教學方法，促進學生自主學習，注重學生能力培養。
1.改革課堂教學方法
課堂教學是課程教學中最重要的教學環節，教師的課堂講授對整個課程教學和學生課程學習起著主導作用。提高教師“教”的質量，關鍵要改革課堂教學方法，提高課堂講授對學生課程學習的引導效果，調動學生學習的主動性，同時增大內容資訊量，減少講授學時。
改革課堂教學方法，一要根據課程教學內容特點和學生自主學習的特點精選和組織課堂講授內容，突出課程內容中分析及解決問題的思想方法，適當引入學科的新發展，開闊學生視野。二要改變以往灌輸式、照本宣科式的講授方法，採用啟發式和引導式的.講授方法。要根據課程教學內容的重點，精心設計出幾個主要講授問題，按照“提出問題、分析問題和得出結論”的講授層次，形成一環扣一環的講授主線，要在提出問題的教學設計上下工夫，引人入勝，激發學生思考，產生互動效果。三要將現代多媒體電子教學手段與傳統粉筆加黑板和教具手段相結合，輔助於教師的講授，優化講授過程，提高講授效果與資訊量。簡明扼要的黑板板書，能充分展示教師課堂講授的要點與主線;教具演示可凝聚學生的注意力，促進學生思考和增強結論可信度;多媒體電子教案可通過動畫素材生動形象的進行講解，增加講授效果和內容資訊量。
例如講授機械原理“齒輪機構及其設計”一章，共有12節內容。按章節順序講授，至少需要8學時，容易導致滿堂灌的講授效果。可換一種講授方法，先用動畫演示讓學生了解各種齒輪機構應用、型別及其特點，然後將整章內容歸結為三個主要問題講授：一、直齒輪傳動(重點);二、斜齒輪傳動(重點);三、圓錐齒輪及蝸桿傳動(要點)。針對直齒輪傳動重點內容，用板書、教具與多媒體電子教案手段結合，著重講清直齒輪傳動的基本概念、理論及方法，並形成齒廓曲線、齒輪引數、齧合傳動及切制變位的講授主線;而斜齒輪傳動和圓錐齒輪及蝸桿傳動內容則主要講清幾個要點，採用演化思想將按照同樣的主線由直齒輪傳動的結論推至，並引導學生得出相應的結論。這樣既突出了本章內容的重點和簡化分析問題的演化思想及方法，也節省了講授學時，只需要4個學時即可。之後，可適當補充介紹“側隙對現代機電產品運動控制的影響及其消除方法”的知識，以擴大學生的視野。
總之，課堂講授要優化教學手段，講授內容要簡單，突出思想方法，注重學習方法引導，講授深度要降低，知識廣度要增大，課堂講授理解度達到60%～70%即可，可給學生自學留一些空間。
2.轉變學生學習方法
提高學生“學”的質量關鍵，就是要改變學生應試式學習，促進學生自主式學習。可採取如下改革措施：
(1)建立開放式課程學習環境，提供豐富的課程教學資源，促進學生自主學習。工程實踐感性知識是學生學習和理解機械基礎課程內容的重要基礎。學生藉助於課程教學模型、實物，並輔助於多媒體教學課件學習，有助於學生自主學習，提高學習效果。為此，可將機械基礎課程理論教學中各種傳統的教學資源如教學內容展櫃、機構電動模型櫃、機械零件陳列櫃、教具和實物，自助式課程教學實驗臺，課外學習參考書和設計手冊以及CAI課件、電子教案、網路課程等教學資源集於一室，實施全天開放，使學生能隨到隨用，又可作為學生課程自修、答疑、討論、設計和研究等課外學習活動的開放式課程教學環境，成為學生自主學習的“超市”。
(2)加強課外教學環節對學生自主學習方法的引導。對於機械基礎課程的學習，第一，要建立學生對機械的感性認識，可作為第一項課外作業，要求學生針對教材學習內容，熟悉課程的各種教學資源，利用教學資源自主動手感知相關的教學模型和實物，並做到模型實物及其名稱和相應圖形對應認知，打好自主學習機械基礎類課程的感性知識基礎。第二，設計編制供學生多層次訓練的課外作業題目，引導學生學習。以往課程習題或作業題目主要是針對基本理論與方法的驗證、理解和掌握練習而設計的。題目來源侷限於傳統機械製造領域，涉及技術領域面較窄，缺乏實際應用背景和啟迪創新的情景說明，不利於學生能力培養。課外作業進行改革，可設計四種類型作業題目：一類是基本練習題目。對傳統的練習題目按知識點的理解和掌握訓練的要求，經優化精選編排成作業卡的形式，並配有一些引導做題的“想一想”問題，以確保學生對基本內容的理解和掌握的訓練，要求學生必做。二類是電算分析與設計題目。針對解析法內容，設計計算機輔助分析與設計大型作業題目，要求學生分組獨立程式設計上機完成計算，並提交分析設計計算報告，培養學生的CAD能力。三類是綜合應用題目。從現實生活和工程實際中選編一些具有工程背景的綜合性的分析與設計題目，由學生自行設定引數進行分析與設計，以加強學生分析和解決工程實際問題的訓練，供學生選做或討論。四類是開放性創新設計題目。此類題目只給出主題和內容要求，引導學生通過實踐調研、觀察分析及查閱資料，發現需要解決的實際問題而提出具體的設計題目，其設計目標、設計要求及設計引數完全由學生自行根據實際需要確定，以加強學生創新設計和探索性學習訓練，供學生按興趣選做。第三，加強教師的課外答疑環節，促進和學生的學習交流，瞭解學生學習狀況，幫助學生解決學習上遇到的困難和問題。此做法在啟發和指導學生學習方法和創新設計活動等方面效果明顯，值得推廣。
3.加強學生能力培養
建設多方位的實踐教學平臺，加強實驗教學、課程設計訓練和課外科技活動是當前機械基礎課程教學改革的重要內容，也是培養學生能力的重要手段。
(1)建設工程設計認知與實驗教學資源和環境，豐富學生工程設計感性知識，提高工程素質。我校建立的機械創新設計教學與實踐中心收集了內燃機、衝床、自動包糖機、三維雕刻機、工業機器人和汽車等15種典型的傳統與現代真實機器，經必要解剖並配之掛圖，形成了典型真實機器總體展示，對學生進行機械系統設計認知和機械綜合應用設計案例教學;收集了多種實現同一功能而不同傳動系統方案的典型實際設計產品，進行機械系統運動方案創新設計例項展示教學;將柴油機和二級減速器等典型機械產品以設計圖紙、零件的各道加工工序照片、加工工件實物及工藝卡片等方式進行展示教學，以增強學生結構及工藝過程設計能力;收集了50餘種巧妙設計的工具、玩具、家電等產品，形成了機械創新設計例項展示教學，以啟迪和豐富學生的創新思維和創新設計技法;建立了機械創新設計模型製作實驗室，為學生將自己的創新設計變為模型、實物創造了親自動手實驗的條件。這一教學環境已在學生的工程設計認知直觀教學、機械綜合應用設計和機械創新設計教學中發揮了重要的教學作用，效果十分明顯。同時也加強了機械基礎課程之間的教學內容和機與電知識的融合，彌補了理論課教學內容存在的不足。
(2)加強課程實驗教學，培養學生用實驗技術及方法分析、設計及研究機械的能力和工程素質。可將機械基礎課程教學實驗分為四種類型：一是機械測繪及認知系列實驗。通過對真實機械系統機構運動簡圖與零件結構圖測繪及尺寸引數的識別，達到對真實機械的系統、結構及工藝的認知、表達及效能分析，進而達到進行反求設計的能力，這也是機械基礎類實驗課必修內容之一。二是機械效能測試綜合性系列教學實驗。通過用實驗測試技術和研究方法對某類機械實驗臺的運動學及動力學引數測定，以及對機械的工作能力及可靠性等效能測試，以培養學生機械分析、設計和研究的實驗技能，屬於機械基礎類實驗課的核心內容。三是機械創新設計實驗，能將學生自己的創新設計作品親自動手製作為實物或模型，可配合機械創新設計競賽活動開設;四是開放型教學實驗，利用學科建設和科研已有實驗條件面向優秀學生開展科學研究需要而提供的開放性實驗，由學生根據研究專案需要申請開設。機械基礎課程實驗教學應獨立設課，系統訓練，應占課程總學時的30%以上。
(3)加強課程設計訓練，培養學生的機械綜合設計能力。機械原理和機械設計課程設計均為獨立設課的實踐性教學環節。其中機械原理課程設計應以實用機械系統運動方案設計為內容，側重學生的機構綜合應用和機械系統運動方案創新設計的能力訓練。機械原理課程設計題目應具有趣味性和實用性，如“幻覺式遊戲機的設計”、“網球訓練發球機的設計”等設計題目，供學生選擇設計，同時應鼓勵學生自選設計題目或結合機械創新設計競賽選題設計。機械原理課程設計需分散進行，題目需要提前佈置，設計指導關鍵在於教師要調動學生設計的主動性和引導學生進行設計方案的討論。而機械設計課程設計仍以傳統的減速器設計為內容，有助於加強學生對機械工作能力及結構設計的基本能力訓練。
(4)開展課外機械創新設計競賽活動，培養學生創新意識和創新能力。機械創新設計競賽活動是機械基礎類課程第二課堂的教學實踐活動，學生從自主選題，到創新設計，再到模型製作，是一個創新實踐全程訓練的過程。能使學生綜合運用所學知識進行機械創新構思、巧妙解決問題和實踐動手等能力獲得全面鍛鍊。該活動以機械裝置及機電產品的創新設計為內容，由學生自主選題，自主設計完成，而教師主要是輔助答疑和與學生討論方式進行指導。近年來我校學生完成的機械創新設計作品先後獲得全國大學生機械創新設計大賽多項獎勵，並申報多項國家發明專利及實用新型專利，極大地鼓舞了學生機械創新的積極性。
(5)採用專案立項研究方法，讓部分優秀學生參與科學研究實踐訓練。以國家級和校級大學生創新實驗計劃專案為牽引，由學生自主選題、寫立項研究申請報告，進行答辯立項，並完全由學生負責實施專案研究和經費支配。學生通過研究鮮活的科學和探求新知識實踐活動，有助於學生自主探索研究和創新能力的培養。在研究過程中，學生需要做大量的實踐調研和查閱分析相關研究文獻，自學和擴充套件許多相關知識，並要動手做試驗，研究能力得到了很大的鍛鍊，不僅完成了有應用價值的實物作品，而且還發表了論文，申請了專利。
總之，機械基礎課程教學方法的改革，應注重學生能力的培養。要引導學生充分利用課程的教學資源與環境，並採用多種學習手段和途徑，以自主方式學習;要創造條件讓學生在討論、動手實踐和參與創新活動及科研活動的過程中學習，真正有效地提高學生的學習質量，提高學生的能力和素質。