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“微科研”模式应用于汽车零部件设计课程的实践研究

2024-11-26 24 上传者：管理员

摘要：随着学科发展和社会进步，对大学生创新能力培养提出更高要求，课程教学也需要不断更新。“微科研”的教学模式坚持以科研反哺教学的科教融合思想，坚持学生中心、能力导向的教学理念，使学生在学中做、做中学、知行合一，全方位提升其知识、能力和素质水平。文章从大学生创新意识培养中存在的问题入手，构建了“微科研”教学模式的理论基础，再将其应用到汽车零部件设计课程中，对“微科研”教学模式的立题来源、活动时间安排以及活动评价等方面进行实践研究，通过课程的良好成效，验证了“微科研”教学模式的有效性。

关键词：
创新活动
创新能力
实践研究
微科研
汽车零部件设计课程
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2021年5月28日习近平总书记在中国科学院第二十次院士大会上指出：“我们着力实施人才强国战略，聚天下英才而用之。”“创新之道，唯在得人。”面对世界百年变局加速演进和新一轮科技革命和产业变革，我国要在全球竞争中保持优势，关键在于实现高水平科技自立自强，归根结底要靠一大批高水平创新人才[1]。培养具有创新能力的人才是一项任重而道远的综合性工程，完成这项工程高校责无旁贷[2-3]。如何高效实施教学以培养大学生的创新能力，已然成为当今高校教育工作者必须深入探索和解决的重要议题。

“微科研”教学模式[4]是一种创新活动的新范式。“微科研”教学模式，顾名思义，就是以微小、精细的科研项目为载体，引导学生参与到科研活动的全过程中[5]。在“微科研”教学模式下，学生不再是被动接受知识的对象，而是成为科研活动的积极参与者和探索者。他们可以在导师的指导下，选择自己感兴趣的课题，组建研究小组，制定研究计划，开展实验探究，最终完成研究报告。整个过程中，学生需要运用所学的知识和技能，进行独立思考和团队协作，锻炼解决问题的能力。

1、汽车零部件设计课程中存在的问题及挑战

汽车零部件设计是车辆工程专业一门集中实践课程，要求学生从汽车零部件功能要求出发，制订或分析设计方案，确定设计参数，合理选择零件材料、正确预测零件工作能力并正确表达设计结果。课程主要是通过零部件设计实际工程训练，使学生综合运用所学专业知识，解决工程实际问题，起到对学生创新能力培养的支撑作用。

随着汽车行业的发展，汽车零部件设计领域也发生巨大变化，在长期的教学中，课程主要存在以下主要问题和挑战：一是设计内容较滞后。随着汽车技术的快速发展，新型的结构、零部件甚至总成在实际中已得到大量应用，而汽车零部件设计课程在新技术方面所涉及的内容较少，学生还是围绕手动变速器进行设计，难以促成学生的创新实践。二是设计思想较单一。当前的课程主要采用传统的静态机械设计方法，将载荷确定、强度计算和校核等方法应用到汽车零部件上。这种设计思想较单一，不利于学生形成系统思维。三是与工程实践结合较少。由于设计内容较单一，导致课程与工程实践结合较少，难以激发学生的创新思维和创新能力。

因此，在总结长期从事教育教学以及教学研究经验基础上，本文拟以汽车零部件设计为试点课程，围绕培养大学生创新意识这一总目标，提出“微科研”的教学模式，探索培养学生创新能力的一些特色方法与经验。

2、“微科研”教学模式的理论依据

2.1 建构主义学习理论在“微科研”教学模式中的应用

建构主义学习理论主张学习并非简单地由外部灌输给学习者，而是一个动态的过程。在“微科研”教学模式中，这一理念得到了充分的体现。学生不再是被动地接受知识，而是被鼓励通过参与科研项目、进行实践操作、交流合作等方式，主动探索和建构知识。这种模式下的学习更加注重学生的主动性、实践性和创新性，有助于培养学生的创新意识。

建构主义学习理论主张基于个人经验的学习过程。在“微科研”教学模式中，关注学生的个体差异，尊重学生的原有经验，引导学生将新知识与原有经验相结合，形成自己的理解和认识。这种教学模式有助于培养学生的批判性思维和创新精神，促进学生的个性化发展。

2.2 问题导向学习与“微科研”教学模式的关联

问题导向学习是一种以学生为中心的教学模式，它鼓励学生通过提出问题、分析问题、解决问题的方式来主动建构知识[6]。在“微科研”教学模式中，学生也面临实际的研究问题，需要运用所学知识进行探究和解决。通过解决实际问题，学生能够更深入地理解和掌握知识，并将其应用于实际情境中，实现知识的有效迁移和应用。

在问题导向学习中，学生需要通过实际操作、实验或调查等方式来寻找问题的答案，这有助于培养他们的实践能力和解决问题的能力。而在“微科研”中，学生需要完成一个小型的研究项目，这要求他们具备创新思维和解决问题的能力，能够独立思考、设计实验方案、收集和分析数据，最终得出研究成果。

通过对“微科研”教学模式的理论依据分析发现，“微科研”教学模式能够为汽车零部件设计课程用以提升学生创新能力的教学设计提供可行途径。

3、“微科研”教学模式的实践研究

3.1“微科研”立题来源

在汽车零部件设计课程中，学生作为核心参与者，扮演着微科研活动主体的角色。通过独特的视角，深入探索汽车零部件设计中的“微问题”，以这些“微问题”为驱动，开展微科研活动。课题的来源既可以是教师精心设计的与汽车零部件设计相关的小型前沿或实用性项目，也可以是学生自主发现和研究的问题，确保了课题来源的多样性和丰富性。

为了保障这些微科研项目与工程实践紧密结合，教师在学生选题和调研的过程中扮演了重要角色。通过组织答辩和评判，教师能够确保每个项目都符合课程的教学目标，具有实际应用价值。此外，教学团队还积极组织产品开发讲座，邀请业界知名企业的技术专家为学生分享产品开发经验和建议。这些专家不仅为学生提供宝贵的评审和咨询服务，还使得整个课程项目设计更具真实感和实践意义。通过这种方式，学生能够更加深入地了解汽车零部件设计的实际需求和挑战，提升他们的实践能力和创新思维。

3.2“微科研”活动时间安排

为了在紧凑的学时内高效地组织课程教学，需要同时推进知识传授和知识应用两条核心路径。因此，将课程结构划分为理论学习和“微项目”实践两大模块。根据完成项目的实际需求来规划教学内容和进度，确保知识传授的针对性和实用性。

在课程启动阶段，教学团队将着重于引导学生启动和推进“微项目”，让“微项目”成为推动教学进程的有力抓手。这种策略既能在有限的时间内确保教学任务顺利完成，又能保障“微项目”得以深入实施并达到预期效果。

3.3“微科研”项目评价

学生需要对自己的“微科研”活动进行总结和展示，完成课程所要求的设计总结报告并进行汇报和答辩。评价指标和要点如表1所示。

表1 项目评价表

4、“微科研”教学模式的实施方法

4.1“微科研”教学模式的教学设计

以汽车零部件设计课程为例，采用“微科研”模式，实施路径如图1所示。从项目立题、分析调研、方案设计、结果分析到汇报答辩的“微科研”活动的完整过程。通过总结一轮课程的实施效果，提出“微科研”模式实施的改进意见，做到课程的持续优化。

图1“微科研”教学模式教学设计

4.2“微科研”教学模式教学实施

围绕课程要求的核心知识点，遵循现代汽车设计流程，利用“微科研”模式，培养学生解决实际问题能力。以汽车转向系统开发为例（见图2），学生在“微项目”实施过程中，皆沉浸在工程问题的思考、解决与锻炼过程中，有效提升学习的目的性和主动性，培养学生应用基本知识解决实际问题的能力，在此过程中培养学生的创新意识和能力。

图2“微科研”教学模式教学实施（以转向系为例）

4.3“微科研”教学模式的实施效果

在“微科研”中，学生需要自主设计研究方案、收集和分析数据，并得出结论。这种自主研究的过程有助于培养学生的独立思考能力和创新精神。学生可以根据自己的兴趣选择研究课题，这种个性化的研究方式更能激发学生的学习热情和探索欲望。

通过“微科研”的教学模式，对汽车零部件设计课程的教学效果进行问卷调查，结果表明，学生的学习兴趣在一定程度上提高了，95%的学生认为课程有趣，能在课程中提升科研创新能力。经过“微科研”训练后，学生认为工程应用实践能力得到较大提升。经过两轮的课程实践，通过教师设立或学生自拟课题40项，项目来源实现多元化。课程结束后，学生基于“微科研”中的课题，100%申请到校级或以上大学生创新项目，为后续的创新实践活动提供了坚实的基础，因此课程模式得到广大学生的欢迎。

5、结语

随着学科领域的持续演进和社会科技的飞速进步，课程教学必须与时俱进，不断革新。在该背景下，“微科研”教学模式以其独特的科教融合理念，将科研与教学紧密结合，确保了教学内容的时效性和前瞻性。该模式不仅密切关注学科领域的最新动态，还将科研的思维方式和方法贯穿整个教学过程，使学生能够在学习过程中接触并掌握前沿知识。这种教学模式不仅促进了学生的全面发展，也为他们未来的职业生涯奠定了坚实的基础。

参考文献:

[1]新华社.习近平在中国科学院第二十次院士大会､中国工程院第十五次院士大会､中国科协第十次全国代表大会上的讲话[EB/OL].(2021-05-28)[2024-05-08].

[2]卫淑芝,张兴旭.如何在教学中培养大学生的创新意识[J].教学学术,2021(7):116-122.

[3]郭为忠.机械设计基础课程的三维度重塑研究:以上海交通大学“设计与制造Ⅱ”课程为例[J].教学学术,2021(2):107-120.

[4]王哲,张钰,李海瑛.基于“微课题科研”开展翻转课堂教学改革的研究与实践:以《计算机与现代医学》课程为例[J].计算机教学与教育信息化,2017(6):136-137.

[5]王哲,张钰,李海瑛.基于“微课题科研”开展翻转课堂教学改革的研究与实践:以《计算机与现代医学》课程为例[J].电脑知识与技术,2017,13(17):136-137,144.

[6]郭于明,谢世坤,杨元模,等.“工程经验”指导下的机械设计教学改革探索[J].机械设计,2018,35(S2):321-323.

基金资助:上海市重点课程建设项目(s202301002);

文章来源:张缓缓,许莎,朱利静.“微科研”模式应用于汽车零部件设计课程的实践研究[J].汽车实用技术,2024,49(22):131-134.