在專業(yè)課程中以“創(chuàng)新”為導(dǎo)向的研究性教學(xué)研究與實踐

1、在專業(yè)課程中以“創(chuàng)新”為導(dǎo)向的研究性教學(xué)研究 與實踐研究性教學(xué)是教師在教學(xué)過程中通過活躍的思維、 平等的教 學(xué)氣氛、自由的交流情景，以培養(yǎng)學(xué)生的研究意識、研究能力和 創(chuàng)新能力為目標，引導(dǎo)學(xué)生進行研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)。 1 研究性 教學(xué)有著思想淵源和長期的發(fā)展歷程。如孔子的啟發(fā)式教學(xué) “不憤不啟， 不悱不發(fā)”和代表著研究性教學(xué)思想萌芽的蘇格拉 底的“產(chǎn)婆術(shù)”， 這些古今中外的很多教育家和教育理論流派都 闡述過類似于研究性學(xué)習(xí)的教育方式和學(xué)習(xí)方式。 2一、研究性教學(xué)方案設(shè)計 以“計算機輔助設(shè)計與制造”這門主干課程為教學(xué)實踐載 體，分析現(xiàn)有課程結(jié)構(gòu)設(shè)置，深入探究、總結(jié)研究性教學(xué)規(guī)律和 教學(xué)模式， 提出實

2、施研究性教學(xué)應(yīng)具備的基本要素， 針對“教學(xué) 內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)案例、實踐教學(xué)、課外研究、考試考核” 等六方面，形成研究性教學(xué)實例， 并具有一定的代表性和規(guī)范性， 可為其他課程提供借鑒。一方面，通過研究性教學(xué)實例的示范， 引導(dǎo)教師突破傳統(tǒng)教學(xué)習(xí)慣，使課程教學(xué)水平達到精品課要求 ; 另一方面， 為其他學(xué)科課程教學(xué)改革提供有價值的借鑒， 帶動學(xué) 科主干課程教學(xué)改革。（一）凝練教學(xué)內(nèi)容“計算機輔助設(shè)計與制造”是專業(yè)必修課， 2012 年被評為 吉林省精品課程。這門課程包括原理與應(yīng)用兩個方面的教學(xué)內(nèi) 容。在培養(yǎng)學(xué)生的知識綜合運用能力、 計算機軟件應(yīng)用及開發(fā)能 力、現(xiàn)代設(shè)計能力、創(chuàng)新設(shè)計能力等方面發(fā)揮著

3、重要作用。其中 原理部分包括： 基本圖形生成及圖形變換、 數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)庫技 術(shù)、三維幾何造型、交互處理技術(shù)等 ; 應(yīng)用部分包括兩個主要內(nèi) 容：上述原理技術(shù)的應(yīng)用、二 / 三維軟件的應(yīng)用。按照課程教 學(xué)要求， 按知識模塊凝練內(nèi)容， 從利于加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理 解，激發(fā)學(xué)生鉆研精神和創(chuàng)新精神入手，注重挖掘?qū)W術(shù)深度，完 成整體方案設(shè)計。 與傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容相比， 從注重學(xué)生的現(xiàn)代設(shè)計 能力、創(chuàng)新能力和實踐動手能力培養(yǎng)出發(fā)， 完成了新教學(xué)大綱及 教學(xué)計劃的制訂，使理論學(xué)時和實踐學(xué)時的分配更合理。（二）轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，提高教師素質(zhì) 傳統(tǒng)的教學(xué)方式是“以教師為中心”， 在教學(xué)過程中， 由教 師向?qū)W生傳授知識

4、， 教師處于主導(dǎo)和中心地位， 學(xué)生以接受知識 為主，教師更多注重知識的傳授、灌輸，忽視學(xué)生學(xué)習(xí)方法的掌 握和能力的培養(yǎng)。教師應(yīng)轉(zhuǎn)變這種教學(xué)觀念，堅持學(xué)生是主體， 教師是主導(dǎo) 3 ，以學(xué)生為中心，確定教學(xué)目標、設(shè)計教學(xué)過程， 激發(fā)學(xué)生主動、有效、多樣地學(xué)習(xí)。在教學(xué)過程中應(yīng)考慮學(xué)生在 接受知識過程中的差異性、 特殊性， 充分了解學(xué)生情緒的波動與 情感的變化， 憑借自身淵博的知識和獨特的教學(xué)風(fēng)格， 用優(yōu)美的 語言吸引和感染學(xué)生， 讓學(xué)生從被動變主動， 激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué) 習(xí)動力，提高學(xué)習(xí)的積極性。鼓勵教師在組織教學(xué)活動的同時， 積極參與科研活動， 一方 面，可以讓教師了解本學(xué)科的科學(xué)研究前沿， 及時將

5、獲得的新知 識補充到教學(xué)內(nèi)容中去，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生思維方法，使 教師成為教學(xué)能手 ; 另一方面，通過縱向、橫向科研課題的研究 實踐，可以提高教師的學(xué)術(shù)研究水平， 培養(yǎng)善于研究問題和解決 問題的能力，使教師成為科研尖兵。二、組合不同教學(xué)方法和手段，提高教學(xué)質(zhì)量研究性教學(xué)的基本教學(xué)法有案例教學(xué)法、 發(fā)現(xiàn)教學(xué)法、 程序 教學(xué)法、基于問題的學(xué)習(xí)等。這四種方法會因?qū)I(yè)、課程、學(xué)生 年級及教師的個性品質(zhì)不同而有不同的選擇， 不能生搬硬套。 課 程組從不同專業(yè)的課程教學(xué)目標、 教學(xué)內(nèi)容、 不同年級學(xué)生水平 出發(fā)，經(jīng)過選擇與組合，形成具有本課程特色的教學(xué)方法結(jié)構(gòu)。（一）適應(yīng)授課內(nèi)容，調(diào)整授課班型“計算機

6、輔助設(shè)計與制造”是全院的必修課， 同時開課班級 多，為保證教學(xué)質(zhì)量，采用小班制授課，尤其是應(yīng)用軟件教學(xué)部 分，因其與計算機緊密相關(guān)，全部課程均單班在機房授課，邊講 授邊實踐，不但可及時答疑解惑，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性， 而且教學(xué)目的明確、兼顧共性與個性，更好地解決“教”和 “學(xué)”這兩個主要問題。（二）根據(jù)授課內(nèi)容選擇授課方式依據(jù)授課內(nèi)容特點將其分為基本概念和基本理論、 實踐性較 強、涉及學(xué)科前沿和可擴展的知識，分別采用不同的授課方式 如“二、三維圖形基本變換原理”、“工程圖生成方法”、“數(shù) 據(jù)處理”等，主要以教師課堂授課為主 ; “數(shù)據(jù)庫應(yīng)用”安排學(xué) 生自學(xué)與師生之間、 生生之間互相討論相結(jié)

7、合的方式進行 ; “CAD / CAM 的發(fā)展趨勢”為增強學(xué)生的參與意識，激發(fā)學(xué)生探究理論 的興趣，可采用學(xué)生查閱資料與課堂討論相結(jié)合的方式進行。（三）探索新的教學(xué)手段 采用理論教學(xué)、程序設(shè)計、演示與操作一體化的教學(xué)手段， 即多媒體教學(xué)課件、教學(xué)視頻、課程網(wǎng)站等教學(xué)手段的融合。例 如在講述“二、 三維圖形基本變換”、 “幾何建模技術(shù)”等內(nèi)容 時，根據(jù)其內(nèi)容與計算機相關(guān)的特點， 課程組基于相關(guān)輔助軟件， 制作圖形、 圖像和動畫等開發(fā)了輔助教學(xué)課件， 展示圖形的生成 方法、圖形的變換原理、零件圖和裝配圖的建模方法等，還實現(xiàn) 了與科研成果“虛擬數(shù)控車削軟件系統(tǒng)”等的動態(tài)鏈接 ; 在課程 網(wǎng)站上，網(wǎng)絡(luò)

8、資源是開放的，學(xué)生申請賬戶后，可自由下載、查 找習(xí)題、上傳作業(yè) / 作品、交流創(chuàng)作經(jīng)驗，養(yǎng)成獨立思考、自 主學(xué)習(xí)和自主管理的習(xí)慣 ; 在軟件教學(xué)中，將重點、難點內(nèi)容制 成教學(xué)視頻文件，便于學(xué)生課后復(fù)習(xí)、加深理解，避免學(xué)生“課 上學(xué)得快，課后忘得快”，如“參數(shù)化零件設(shè)計”、“產(chǎn)品的裝 配及運動仿真”等內(nèi)容，可制作成視頻文件供學(xué)生課下學(xué)習(xí)。三、設(shè)計教學(xué)案例，增強師生互動案例教學(xué)法是研究性教學(xué)法的基本方法之一， 始創(chuàng)于哈佛學(xué) 院，其關(guān)鍵是課堂典型案例設(shè)計，即所選案例必須典型，條件設(shè) 計必須合理，反面案例必須恰當。 這就要求我們要以具有導(dǎo)向性、 開放性和可操作性， 且最好貼近實踐的真實問題為基礎(chǔ)， 從

9、激發(fā) 學(xué)生探究新知識、開創(chuàng)新方法的角度出發(fā)，設(shè)計典型案例，通過 師生互動和雙向交流的形式，促進學(xué)生自主思考能力的發(fā)展。“計算機輔助設(shè)計與制造”主要講述計算機輔助設(shè)計 （CAD） 技術(shù)的關(guān)鍵理論與方法，教學(xué)中為確保將CAD的前沿技術(shù)與最新 研究成果引入課堂教學(xué)，課程組在保留傳統(tǒng)基本理論的前提下， 以系統(tǒng)性、 先進性、實用性、通用性為原則， 及時進行知識更新， 設(shè)計工程實際案例， 講述在實際設(shè)計中的應(yīng)用， 鍛煉學(xué)生的實踐 能力，典型教學(xué)案例如表 1 所示。四、教學(xué)、科研結(jié)合，理論、實踐結(jié)合 （一）科研成果引入教學(xué) 課程組鼓勵教師聯(lián)系教學(xué)實際搞科研，依據(jù)“教學(xué)帶科研、 科研促教學(xué)”的教改思路， 從培

10、養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識入手， 把科研成 果帶入課堂，把最新的知識和信息傳遞給學(xué)生。一方面， 教師通過教學(xué)活動觀察學(xué)生， 根據(jù)每個學(xué)生的特點 和學(xué)習(xí)能力， 選育部分接受能力強的學(xué)生， 針對科研項目內(nèi)容布 置學(xué)習(xí)任務(wù)，拓展課堂所學(xué)知識 ; 吸收部分動手能力強的學(xué)生承 擔(dān)力所能及的科研項目，獲得更多實踐機會，兩年已有16 人參與教師的科研中。另一方面，結(jié)合課程內(nèi)容、學(xué)生的興趣及實際 水平，布置課外研究課題， 或提供一定的范圍， 由學(xué)生自主選題， 自由組成課題組，在課外進行調(diào)查與研究，撰寫報告和論文。學(xué) 生通過研究可以初步掌握收集、 整理和利用資料的方法， 掌握科 學(xué)研究的基本方法和程序，綜合運用學(xué)科知識、各

11、項操作技能， 直接參與和親身體驗研究工作的全過程及其各環(huán)節(jié)， 同時， 學(xué)生 的開拓和創(chuàng)新精神也會得到提高。（二）實踐教學(xué)模式改革相對于理論教學(xué)， 實踐教學(xué)具有直觀性、 綜合性和創(chuàng)新性等 特點，是理論課程教學(xué)的重要輔助環(huán)節(jié)， 加強實驗教學(xué)與課外實 踐環(huán)節(jié)是必不可少的。實踐教學(xué)主要包括實驗、課程設(shè)計、實習(xí) 和畢業(yè)設(shè)計四個環(huán)節(jié)， 教學(xué)改革的內(nèi)容包括： 調(diào)整實踐教學(xué)內(nèi)容， 增加設(shè)計性、綜合性實驗 ; 充分利用校內(nèi)的教育資源，拓展校外 各類實驗、 實訓(xùn)、實習(xí)基地的建設(shè)， 加強校企合作、 產(chǎn)學(xué)結(jié)合 4; 豐富教學(xué)資源，通過各類大賽提高學(xué)生的工程創(chuàng)新和實踐能力。（1）增加設(shè)計性、綜合性實驗 在考慮學(xué)生的知識

12、儲備和實驗條件的基礎(chǔ)上，增設(shè)設(shè)計性、 綜合性實驗， 將科研的基本方法、 技能和思維方法融入實驗內(nèi)容 和教學(xué)中， 對學(xué)生進行基本科研技能訓(xùn)練， 激發(fā)學(xué)生的實踐創(chuàng)新 積極性， 提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力， 促進知識和科研技能的 內(nèi)化，提升實踐能力。如：綜合性實驗 “二級斜齒圓柱齒輪減 速器的優(yōu)化設(shè)計”，涉及優(yōu)化設(shè)計、參數(shù)化設(shè)計、數(shù)據(jù)處理等多 個知識的綜合運用 ; 設(shè)計性實驗“汽車四缸發(fā)動機的運動仿真” 涉及發(fā)動機的零件設(shè)計、裝配設(shè)計及運動仿真等。除此之外，課程組還增設(shè)了“箱體類零件的CAPPS計”等 與課程內(nèi)容有關(guān)的選修實驗項目， 為學(xué)生開放實驗平臺， 由學(xué)生 自擬實驗題目，教師輔助指導(dǎo)，做到因材

13、、因內(nèi)容施教，提高學(xué) 生的基本科研技能和創(chuàng)新能力。（2）加強校內(nèi)外實習(xí) / 實踐基地建設(shè) 我校有“大學(xué)生創(chuàng)新基地”、 吉林省實驗教學(xué)示范中心“機 械工程實驗教學(xué)中心”和國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)單位 “工程訓(xùn)練中心”， 應(yīng)充分利用這些校內(nèi)資源， 為學(xué)生參加實踐 活動提供保障 ;積極拓展校外各類實驗 / 實訓(xùn) / 實習(xí)基地建 設(shè)，如中國第一汽車集團公司、 長春中聯(lián)汽車檢測設(shè)備 XX公司、 長春數(shù)控機床XX公司等都與我校有較好合作關(guān)系。（3）通過各類大賽提高學(xué)生的工程創(chuàng)新和實踐能力 鼓勵、支持學(xué)生參與各級各類競賽、 課外科技及社會實踐活 動、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)活動等， 并將各類大賽的優(yōu)秀作品和創(chuàng)新項目成

14、果及時傳遞給學(xué)生， 為學(xué)生參與教師科研和自主開展課題研究創(chuàng) 造條件。五、建立全程評價體制為了反映學(xué)生的真實水平， 建立以多樣化的考核方式為督促 手段的全程評價體制， 即課內(nèi)教學(xué)與課外自主學(xué)習(xí)相結(jié)合、 教學(xué) 目標管理和學(xué)習(xí)過程評價相結(jié)合。 對于理論性內(nèi)容， 可采取“平 時+實驗 +筆試”的方式，即平時成績占總成績的 20%，由基本理 論、課堂作業(yè)、課程論文及討論組成 ; 實驗成績占總成績的 20%， 由預(yù)習(xí)、操作及報告三部分成績組成 ; 筆試分閉卷考試成績和開 卷考試成績，占總成績的 60%。對于實際應(yīng)用內(nèi)容，采取“平時 +口試 +實踐”的方式， 即平時成績占總成績的 20%，由綜合能力、 課程

15、作業(yè)、課堂討論組成 ; 口試成績占總成績的 20%，由實踐操 作中基礎(chǔ)理論、操作技巧組成 ; 實踐操作成績占總成績的 60%， 按完成總體情況確定，考核學(xué)生解決實際問題的能力。六、成效 研究性教學(xué)在我院機械工程專業(yè)經(jīng)過兩年的實踐，成效顯 著。首先，理論教學(xué)效果明顯改善， 學(xué)生普遍認為課堂輕松活潑， 學(xué)后思路清晰，理解較為深刻。學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性提升 明顯，觀察問題、分析問題、尋求解決問題方法的能力均得到提 高。其次，實踐教學(xué)成果豐厚，學(xué)生在“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué) 術(shù)科技作品競賽、 慧魚組機械創(chuàng)新大賽、 全國機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、 全國三維數(shù)字化創(chuàng)新大賽等各類大賽中均獲可喜成績。 再次， 學(xué) 生就業(yè)率大幅提升，一度出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象。值得一提的是， 教師的教學(xué)和科研水平