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摘要：为培养“新工科”背景下具备创新创业能力的高水平人才，在教育理念、教学内容、教学方法、考核评价方式等方面开展《机械原理》课程教学改革研究。架构产-教-研融合的课程教学内容体系、课程混合式教学方法以及基于“产出导向”和创新创业能力培养的课程考核评价体系，对培养“新工科”背景下学生工程创新和适应变化能力和服务产业转型升级的应用型工程人才具有重要意义。
关键词：机械原理；创新创业能力；教学改革
本文引用格式：王大刚,等.以创新创业能力为导向的《机械原理》课程教学改革研究[J].教育现代化,2019,6(74):43-44,47.
一 前言
2017年2月20日，《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》明确指出：“新经济（如新产业、新技术、新模式、新业态）的蓬勃发展，对工程科技的人才培养提出了更高的要求，迫切需要加快工程教育改革创新”[1]。同时，《新工科建设指南》提出：“强化工程人才的创新创业能力培养，完善工科人才创意—创新—创业的教育体系”。“新工科”人才的培养离不开高等院校，在“新工科”背景下，我国高等院校工科教育不仅要提前布局培养引领未来技术和产业发展的人才，而且要对现有的各专业和各课程进行课程内容解析，在教育理念、教学内容、教学方法、考核评价方式等方面做出相应改革。
《机械原理》是机械类专业中研究机械共性问题的一门主干技术基础课程。该课程使学生掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能，并初步具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力，为后续学习《机械设计》和有关专业课程的理论基础。在培养高级工程技术人才的全局中，具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用。
《机械原理》课程内容呈现理论性强、内容庞杂、知识点多、不易抓住重点等特点，易导致实际应用脱节严重。该课程选用2013年高等教育出版社出版的《机械原理》（第八版）教材，课程内容设置滞后于市场和产业发展需求，与社会和产业需求脱节；同时，教学内容组织侧重于理论公式的推导和计算，没有深刻地剖析公式隐含的物理意义，教学知识面相对狭窄；识记重要概念和基于重要机械原理理论的计算被设定为每一章节的教学目标，忽视了提高学生在学习某个具体知识点的过程中分析、解决复杂工程问题的能力以及学生创新创业能力。在教学方法上，原有教学方式以传统的教师讲授为主，强调教学内容的完整性，但忽略了学生接受新知识的接受能力和水平差异；教学模式单一，随着互联网、信息技术的高速发展，信息技术的应用也只是停留在简单的教学手段上，并未实现信息技术与教学的深度融合，导致了对教学方法和模式、教学环境和条件等的不适应。在课程教学质量和考核评价体系方面，课程教学过程中以学生为中心、成果导向、质量持续改进的工程教育理念贯彻落实不到位，多学科交叉融合理念不够，在课后作业方面，仍主要考察学生的计算能力及重要知识点的掌握，缺乏可调动学生学习积极性、启发学生创造性的课外练习，在学生实践能力及创造力等综合能力较为欠缺，难以适应新形势下对实践性、创造性和创新性高要求的工科人才的需求[2]。
因此，开展《机械原理》课程教学改革研究，改革课程教育理念、教学内容、教学方法和考核评价方式，架构产-教-研融合的课程教学内容体系、课程混合式教学方法[3]及基于“产出导向”和创新创业能力培养的课程考核评价体系，对培养新工科背景下学生工程创新和适应变化能力、服务产业转型升级、提高教育教学水平和应用型工程人才培养质量具有重要意义。
二 基于产-教-研融合的课程教学内容体系构建
通过收集、归纳和整理各种生产（工程机械、矿山机械等）或生活涉及到的机构应用产品图片以及机械动力学（涉及机械效率和自锁、机械平衡、机械运转及其速度波动调节等）典型案例，运用Visual Basic或C语言、Flash软件和图片编辑软件等制作机构产品和机械动力学典型案例电子图库，丰富和完善课程教学内容和教学素材。
鉴于中国矿业大学煤炭能源行业特色，调研了与《机械原理》课程相关的典型煤矿机器人装备，例如矿井救援机器人、支护机器人、采煤机器人和掘进机器人等，建立课程理论内容与典型煤矿机器人装备结构之间的关联关系；基于典型煤矿机器人装备结构，依据课程内容开展机构的结构分析、运动分析、力分析、典型机构（连杆机构、齿轮机构、齿轮系、其他常用机构等）及其设计方法、机器人机构及其设计方法以及机械系统的方案设计等，建立基于问题导向或项目任务驱动（开展典型煤矿机器人装备结构的分析或设计作为问题或项目任务）的课程探究式教学内容体系；将典型煤矿机器人装备图片融入课程多媒体课件，课程教学内容以典型煤矿机器人装备拟解决问题或项目任务方式引入，优化课程多媒体课件。
通过新经济（如新产业、新技术、新模式、新业态）和新产业的发展调研，基于与课程内容相关的前沿技术、科学研究热点以及最新的研究成果，探究这些成果和技术在机械产品中的应用以及创新驱动作用，更新课程教学内容，使得课程内容设置能够紧跟新经济和新产业发展需求。最终，构建新工科背景下融合产业发展、科学研究和技术以及教学于一体的教学内容体系[4]。
三 课程混合式教学方法改革研究
依据调研的机构产品和机械典型案例，结合学校和学院大学生创新训练中心、学院开放实验平台、国家级大学生实习基地（山东矿机）、教师合作煤矿企业和工程机械企业等，提出案例教学法和现场教学法，更加直观、形象地讲述课程内容；以典型矿山机械-矿井救援机器人和典型工程机械-起重机械为例，结合课程相关章节内容，提出基于问题导向的课程教学方法，将机械产品问题通过课程内容予以验证，实现了理论与实践的相结合。
基于当代大学生学习过程显著特征—游戏化学习和团队协同合作，结合“互联网+”（MOOC平台、在线社交媒体等）技术的快速发展，并通过自学运动学仿真软件（Solidworks、Pro/E等）制作简单机械的运动学仿真分析，提出课程的游戏化协作式、互动式学习策略和个性化教育机制[5]。
基于课程的研讨式教学和翻转课堂式教学等方法，让学生课前通过在线开放课程和学习平台学习课程内容，结合教师布置的课程内容相关的实际问题，通过互联网搜索殷勤、图书馆数据库、在线开放课程和学习平台等搜集素材制作汇报PPT以研讨实际问题的解决方案，通过翻转课堂在“课中环节”推进知识内化，通过作业在“课后环节”加强知识巩固和提升，真正实现“以评促学、以评促教”，从“以教为主”转变成“以学为主”、从“以课堂为主”转变成“课内外结合”，由被动灌输的填鸭式学习模式转变为自主互助的探究式学习模式，进而探究学生的自主学习机制及其激励策略[6]。
因此，基于案例式、问题导向、“互联网+”、研讨式和翻转课堂的课程混合式教学方法，将重心从知识点的学习转移到能力的训练，从单一的课堂学习到综合性的学习上，提高了学生运用知识解决实际问题的能力。
四 基于“产出导向”和创新创业能力培养的课程考核评价体系构建
强化过程性考核评价，提出课前预习程度、课堂研讨效果、课堂测试成绩、课后反馈程度、期中考试相结合的过程考核评价机制；基于OBE教学理念，以学生学习成果为导向，完善《机械原理》课程的教学质量标准、教学日历、课程达成度评价、支撑毕业要求指标点达成度评价机制，并结合学生评课结果、评课意见和学习效果，构建“产出导向”的学习成果追踪及考核评价体系。
在课程教学过程中，阶段测试、专题讨论和考试试卷题型等测试环节要强化综合性和开放性主观测试，降低考试试卷题型中客观标准试题比例，突出对学生理解能力和分析能力的考核，鼓励学生独立思考、求新求异，修正传统知识记忆考核方式，提出综合素质和创新创业能力培养的课程考核评价机制。
基于大学生创新创业项目、校企共建创新创业实训基地（山东矿机）和课外科技学术活动，以课程内容为依托，实现以创新创业项目、创新创业实践或科技竞赛为目标导向的课程考核体系，提出融合课程内容和创新创业实践环节的课程考核评价体系。最终，建立基于“产出导向”和创新创业能力培养的课程考核评价体系。
五 结束语
开展新工科背景下《机械原理》课程教学改革研究，改革课程教育理念、教学内容、教学方法和考核评价方式，架构产-教-研融合的课程教学内容体系、课程混合式教学方法及基于“产出导向”和创新创业能力培养的课程考核评价体系，对培养新工科背景下大学生工程创新和适应变化能力、服务产业转型升级、提高教育教学水平和应用型工程人才培养质量具有重要意义。
参考文献
[1]刘瑶,吴涛,孟祥丽,等.“新工科”背景下基于创新创业能力培养的教学改革探索—以《通信原理》课程为例[J].教育现代化,2018,(30):67-69.
[2]郭红利,张李娴,刘洪萍,等.基于创新创业教育背景下的机械原理课程教学改革分析[J].教育教学论坛,2019,(18):132-133.
[3]武瑛,张丽华.新工科背景下基于混合式教学的编译原理课程教学改革[J].电脑知识与技术,2019,15(1):169-170.
[4]马莉.浅析机械原理课程教学改革与实践[J].科技风,2019(16):39.
[5]邱宝梅,郑太雄,萧红.新时代下《机械原理》课程教学改革探索[J].教育现代化,2017,4(31):51-52.
[6]曾斌,刘禄,陶鑫.与机械创新设计大赛相结合的“机械原理”教学改革[J].教育教学论坛,2018(02):128-129.
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