《機(jī)械原理》課程數(shù)字化教學(xué)模式研究

何秀媛 王秀玲

摘 要：在日新月異的數(shù)字化進(jìn)程中，要求我們高校的教學(xué)模式與之相適應(yīng)。而機(jī)械原理課程教學(xué)方面，絕大多數(shù)高校的教學(xué)模式還在原地踏步，所以與新經(jīng)濟(jì)相適應(yīng)的教學(xué)模式改革已迫在眉睫。機(jī)械原理課程的教學(xué)應(yīng)引入信息化、數(shù)字化，在教學(xué)中注重應(yīng)用企業(yè)常用的軟件比如：MATLAB、SolidWorks等，使之與企業(yè)接軌，與新經(jīng)濟(jì)發(fā)展接軌，才能培養(yǎng)出適應(yīng)以市場為導(dǎo)向的新工科人才。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化;教學(xué)模式;機(jī)械原理

《機(jī)械原理》課程是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修的很重要的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，主要研究機(jī)械機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運動分析等共性問題，及常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計原理與方法，并培養(yǎng)學(xué)生一定設(shè)計能力，為以后的學(xué)習(xí)和進(jìn)行機(jī)械設(shè)計工作打下基礎(chǔ)。

一、傳統(tǒng)教學(xué)方法與經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展的不適應(yīng)

在“高等院校機(jī)械類教學(xué)改革調(diào)研報告”中指出：“我國社會、經(jīng)濟(jì)、科技、文化等的迅速發(fā)展暴露出我國現(xiàn)行教育中的許多弊端，向教育提出了新的要求。教育思想的變革、教育觀念的更新、教育管理體制的改革以及教學(xué)改革的推進(jìn)與深化勢在必行?！?/p>

目前在《機(jī)械原理》教學(xué)內(nèi)容中，很多高校還沿用著幾十年前的教學(xué)內(nèi)容，而且很多內(nèi)容在工程設(shè)計實踐中基本沒有應(yīng)用，而工程急需的內(nèi)容講解很少，必然造成學(xué)生與社會脫節(jié)，找工作困難重重等。同時，在講述方法上也不能與時俱進(jìn)，還停留在最初階段。比如：對機(jī)構(gòu)運動的分析和設(shè)計的方法主要有圖解法和解析法兩種。圖解法需要學(xué)生根據(jù)要求作圖求解，作圖因為線條有粗細(xì)，測量有誤差，必然準(zhǔn)確性差，而且作圖過程繁瑣。解析法需要學(xué)生針對不同情況，建立方程，但結(jié)果很難通過手算得到。但教材中到此就結(jié)束了。機(jī)構(gòu)是什么樣，有什么運動，從方程中完全看不到。學(xué)生的興趣不大。而現(xiàn)在企業(yè)中設(shè)計各種機(jī)構(gòu)都是要求精確求解的。往往都是利用解析實現(xiàn)的。

所以，筆者認(rèn)為必須進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革，同時要把講課與我們軟件結(jié)合起來，讓我們的機(jī)構(gòu)能動起來。

二、進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和教材改革

機(jī)械原理課程主要培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計能力，這也是企業(yè)所要求的，所以應(yīng)弱化機(jī)械理論的分析部分，加強(qiáng)設(shè)計部分的教學(xué)。比如機(jī)構(gòu)的力分析部分、機(jī)械平衡部分等，這些內(nèi)容只是力學(xué)部分，對設(shè)計能力培養(yǎng)影響不大，應(yīng)將課時減少或去除，而連桿設(shè)計、凸輪設(shè)計、系統(tǒng)方案設(shè)計等設(shè)計內(nèi)容應(yīng)重點講述。同時，在教材選用方面，應(yīng)打破傳統(tǒng)教材的限制，增加教材信息化，比如，教材中增加二維碼，可以讓學(xué)生直接通過手機(jī)看到機(jī)構(gòu)的運動情況。

三、《機(jī)械原理》課程與MATLAB軟件相結(jié)合

MATLAB是當(dāng)前最優(yōu)秀的科學(xué)計算軟件之一，具有強(qiáng)大的計算能力，也是許多科學(xué)領(lǐng)域中分析、應(yīng)用和開發(fā)的基本工具。現(xiàn)在MATLAB已經(jīng)發(fā)展成為一種功能全面的軟件，幾乎可以解決科學(xué)計算中的所有問題。

機(jī)械原理的教學(xué)過程中，引入MATLAB，可以把機(jī)構(gòu)直接顯示出來，讓機(jī)構(gòu)動起來，把機(jī)構(gòu)上的速度和加速度直接顯示出來，讓學(xué)生直觀的領(lǐng)會和理解，能夠調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

所以，在機(jī)械原理的教學(xué)過程中，在機(jī)構(gòu)的運動分析、平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計、凸輪設(shè)計等部分增加MATLAB仿真。比如，通過編程進(jìn)行凸輪設(shè)計（如圖1），可以清晰的讓學(xué)生看到設(shè)計效果，而且這個設(shè)計可以直接進(jìn)行工程應(yīng)用。

四、《機(jī)械原理》課程與SolidWorks軟件相結(jié)合

SolidWorks是一款三維設(shè)計軟件，功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks軟件的三大特點，很多企業(yè)都在應(yīng)用。它與我們講課相結(jié)合，可以直接將我們機(jī)構(gòu)以動畫形式演示出來，形象直觀，提高學(xué)生興趣。而且用SolidWorks可以將設(shè)計內(nèi)容簡單化，比如凸輪設(shè)計，以往我們要通過作圖或編程，而SolidWorks自帶的工具，通過填寫設(shè)計數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行設(shè)計（如圖2），簡單方便，形象直觀，精度高，可直接在企業(yè)生產(chǎn)出來。這也是企業(yè)所希望達(dá)到的效果。

SolidWorks對機(jī)械原理課程設(shè)計和學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計尤為重要。以往學(xué)生課程設(shè)計通過手畫，很難想象出機(jī)構(gòu)形式，自己設(shè)計的是什么往往學(xué)生自己都不知道。而用這個軟件設(shè)計，直接看到機(jī)構(gòu)形式、動畫效果，并能進(jìn)行干涉檢查等。

總之，機(jī)械原理課程的教學(xué)必須適應(yīng)科技的發(fā)展才能培養(yǎng)出新工科人才，高等院校尤其是民辦高校必須進(jìn)行教學(xué)改革，與企業(yè)接軌，與社會接軌，培育出真正社會需要的設(shè)計人才。

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