《機械原理》課程教學研究與實踐

鮑莉，康紅艷

《機械原理》課程教學研究與實踐

鮑莉，康紅艷

針對《機械原理》課程的教學特點，圍繞機械專業(yè)本科生的教學目標，探討了課程體系、教學內(nèi)容、教學方法和教學實踐環(huán)節(jié)等方面改革實踐，以提高課程的教學質(zhì)量和效率。

機械原理；教學改革；創(chuàng)新能力

《機械原理》是機械專業(yè)本科生必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。這門課有助于學生深入地了解機械，正確地使用與選用機械，對學生的分析能力、創(chuàng)造設計新機械的能力以及應用所學基礎(chǔ)理論和方法解決實際工程問題的能力的培養(yǎng)起著承上啟下作用。“重基礎(chǔ)、寬口徑”是應用型本科人才與大專、高職人才的區(qū)別。我院由?？圃盒Ｉ秊楸究圃盒?，為盡快適應本科教育教學工作的要求和學院發(fā)展的需要，《機械原理》課程的教學正經(jīng)歷著從?？平逃虮究平逃霓D(zhuǎn)變。加強基礎(chǔ)、拓寬知識、提高學生的工程素質(zhì)及工程實踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力成為機械專業(yè)本科生《機械原理》課程研究的目標。因此，改變教育教學理念，提高教學質(zhì)量，圍繞《機械原理》的課程體系、教學內(nèi)容、教學方法和教學實踐環(huán)節(jié)等方面的改革勢在必行。

一、精選內(nèi)容，突出重點，理論必須聯(lián)系實際

《機械原理》課程的學習方法與其它理論基礎(chǔ)課有所不同，它有一定的工程觀點，以及實驗根據(jù)與理論分析相結(jié)合的觀點，有更嚴格的理論性、靈活性和實用性，具有更大的發(fā)揮創(chuàng)造才能的天地。針對《機械原理》課程在人才培養(yǎng)中的定位，我院將機械類本科《機械原理》課程的學時數(shù)調(diào)整為64學時（比專科時多8學時），課程在教學內(nèi)容、教學深度方面都比?？茖W生有所增加。在課堂教學中，教師能否恰當?shù)亟M織和處理教學內(nèi)容，將直接影響到課堂的教學質(zhì)量和效果。筆者認為，教學內(nèi)容的選擇應重點突出理論的應用，使理論更好地服務于實踐。

（一）精選內(nèi)容，突出重點

精選內(nèi)容，抓住重點是提高《機械原理》教學質(zhì)量的重要保證。教師在課堂教學中應重點講授基本概念、基本理論和基本方法，介紹基本方法時要通過具體實例加以說明。對于與理論力學知識相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，如運動分析、力分析、瞬心等部分，教師應先給學生復習理論力學方面的知識，然后著重闡述機械原理與理論力學相關(guān)概念的聯(lián)系。比如，在講授“齒輪機構(gòu)及其設計”這一章時，教師要重點講深、講透漸開線直齒圓柱標準齒輪；在講變位齒輪時，可以對比標準齒輪；講斜齒輪時可以對比直齒輪，講蝸桿蝸輪機構(gòu)時，應抓住“中間平面”，這樣講，既復習了前面講過的知識，也縮短了闡述新概念的時間。在“齒輪系及其設計”這一章中，混合輪系是難點，教師就應抓住“轉(zhuǎn)化機構(gòu)”找到解決問題的方法。“機構(gòu)的選型、組合、變異及機械傳統(tǒng)系統(tǒng)方案設計”這一章應放在機械原理課程設計中來介紹，讓學生通過完成課程設計來掌握這方面的知識。

（二）理論必須聯(lián)系實際

《機械原理》課程既有系統(tǒng)而完備的理論，又有很強的實踐性，它不光依賴學生的基礎(chǔ)理論知識，還依賴于學生對機械的感性知識。教師在課堂教學中，應將教學內(nèi)容與工程實際緊密結(jié)合，增強理論聯(lián)系實際的觀念。如在講授平面機構(gòu)的運動分析時，要強化求解速度（角速度）和加速度（角加速度）的實用義意；在進行平面機構(gòu)的力分析時，應讓學生明白力分析的目的以及如何分析才能滿足生產(chǎn)實際的要求；對凸輪機構(gòu)，要讓學生搞清楚各種常用運動規(guī)律的應用條件及凸輪基本尺寸的確定原則；對于齒輪機構(gòu)，要讓學生掌握用什么方法來加工齒輪不僅可以避免根切而且還可以提高齒輪機構(gòu)的承載能力，如何采用變位齒輪來配湊中心距，變位系數(shù)如何選擇等。

通過這些內(nèi)容的突出和訓練，不僅能使學生較為扎實地掌握本學科的基礎(chǔ)理論、基本知識和基本技能，還能增強其應用知識的能力，在將來的工作中較好地解決生產(chǎn)實際問題，達到學以致用的目的。

二、改革教學方法，優(yōu)化教學手段

（一）改革教學方法

隨著教學內(nèi)容的改革，教學方法必須與之配套。在課程教學中，教師可采取課堂講授、課堂習題與討論、學生自習相結(jié)合的方法。對于重點章節(jié)的內(nèi)容，教師可利用課堂進行深入的講解，使學生掌握必須掌握的知識。例如，教師應在學生在掌握了漸開線直齒圓柱標準齒輪的基本參數(shù)、幾何尺寸及嚙合性能這部分的內(nèi)容后，再講授斜齒輪、圓錐齒輪，這樣，學生就容易理解并掌握。針對學生習題中的問題，如凸輪的偏置，采用偏置凸輪可改變凸輪機構(gòu)的壓力角，那么向哪個方向偏置有利于凸輪機構(gòu)的傳動這個問題，教師可先讓學生自己查閱相關(guān)書籍，再通過習題課將這些知識點通過點評習題及討論的形式傳授給學生，加深學生對這些知識點的理解和應用。對于非重點章節(jié)或內(nèi)容比較簡單的章節(jié)，可讓學生課后去自學，并按要求完成自學報告。這種方法的關(guān)鍵是要正確的劃分這三部分內(nèi)容，制定好學生在各個環(huán)節(jié)應完成的題目。

上述方法一方面可在有限的學時范圍內(nèi)完成本科規(guī)定的教學內(nèi)容，另一方面也有利于學生自學能力的培養(yǎng)和綜合素質(zhì)的提高，同時也調(diào)動了學生在學習中的主動性和積極性。

（二）優(yōu)化教學手段

課堂教學中的一些內(nèi)容，僅靠教師的講解，學生不一定能深入地理解。譬如齒輪傳動中嚙合點的軌跡、輪系傳動中各輪的工作情況、連桿機構(gòu)中機架的變換等，都是學生難以直觀感受出來的，在這種情況下，教師宜采用多媒體進行教學，通過逼真的動畫、照片、錄像介紹，解決“靜”與“動”的矛盾，使課堂教學更加靈活、生動。使用多媒體教學可以把本來抽象的東西變成動態(tài)的圖示，能豐富學生所學的知識，增強學生的想象力，提高學生的學習興趣。但是，在教學過程中，教師也不能過多地、片面地追求多媒體教學。例如在用圖解法進行機構(gòu)的運動分析、力分析教學環(huán)節(jié)中，教師如果只采用單純的多媒體教學方式，其形式就會顯得過于簡單、呆板，學生接受較慢，不易理解。這時應采用傳統(tǒng)的板書教學與多媒體教學相結(jié)合的方式，教師在黑板上一步一步的分析、繪制，每個學生都按照教師的思路積極思考，這樣既可調(diào)動學生學習的積極性，又可以給學生留下深刻的印象。

總之，有效的運用多種教學手段，不但可以改變傳統(tǒng)的教學方式，活躍課堂氣氛，而且還可以節(jié)省教師大量的板書和畫圖時間，在同樣的時間內(nèi)可以向?qū)W生傳達更多的相關(guān)知識和信息，講授更多的設計方法和技巧。

三、加強課外學習，提高學習效果和效率

課堂教學是學生高效率獲取知識的重要途徑，但這并不是唯一的學習途徑，因為要把所有的教學內(nèi)容通過教師的課堂講授方式傳授給學生且達到讓學生當堂消化的效果，這顯然是不現(xiàn)實的也是不可能的。因此要重視發(fā)展學生自學的學習方式來提高學習效果。

（一）選擇合適的教材，培養(yǎng)學生的自學能力，拓展學生的知識面

我校選用的教材是西北工業(yè)大學編寫的《機械原理》（第七版），該教材是根據(jù)高等工科院校機械原理課程最新教學基本要求并結(jié)合多年的教學實踐經(jīng)驗及我國機械工業(yè)發(fā)展的需要修訂而成的，該教材在各章節(jié)的具體教學內(nèi)容上有一些革新，教材中的一些例題均為概念性、方法性及綜合性較強的典型例題，而且求解步驟完整、格式規(guī)范，同時，該教材在每章節(jié)的后面都提供有閱讀參考資料，便于學生課后對所學知識的進一步了解和鞏固。

（二）使用具有指導學生做題的習題集，提高學生完成作業(yè)的質(zhì)量和效率

教師可選用河南科技大學編寫的《機械原理習題集》，該習題集具有以下特點：（1）針對教學中學生不易掌握的難點、疑點內(nèi)容，由淺入深，循序漸進。（2）習題的難易程度適中，覆蓋各章主要內(nèi)容，并有一定余量可選擇使用。（3）作業(yè)集采用活頁形式，既方便學生做作業(yè)，也利于教師批改，并使作業(yè)規(guī)范化。

合理地選擇教材不僅可以培養(yǎng)學生學會獲取知識的學習方法，拓寬學生的知識面，還可以幫助學生建立工程實踐的感性知識和工程的觀點。學生在完成了作業(yè)集的作業(yè)后，既能掌握機械原理解題的基本方法，又可掌握機械原理課程的主要內(nèi)容。

四、加強和改進實踐教學環(huán)節(jié)

只有加強和重視實踐教學環(huán)節(jié)，才能保證教學質(zhì)量，才能逐步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，強化創(chuàng)新性設計的能力。

（一）加強實驗教學

實驗是機械原理課程的一個重要實踐性教學環(huán)節(jié)。加強實驗教學首先要從思想上加強，要讓學生認識到實驗課是理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)。通過實驗，學生有機會使用儀器或設備來驗證基本理論的正確性，使所學理論知識與實際相結(jié)合。其次，在系統(tǒng)的實驗教學模式中，適當?shù)卦黾觾x器或設備使用說明書及實驗理論簡要說明書，讓學生自己去設計實驗方案，不僅有助于培養(yǎng)學生運用實驗方法研究和設計機械的能力、發(fā)現(xiàn)問題和綜合分析問題的能力，也有助于激發(fā)學生的學習興趣。

（二）細化課程設計

課程設計是機械原理教學的另一重要實踐性環(huán)節(jié)，它可以將分散的知識融會貫通起來，加深學生對本課程所學知識內(nèi)涵的理解。課程設計是以機械傳動方案設計為主要內(nèi)容的，正確地選擇或設計合理的機構(gòu)方案是整個設計成敗的關(guān)鍵，除配合課程設計介紹機構(gòu)選型、組合及變異等內(nèi)容外，為激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，教師應在一周的課程設計中，將一個班的學生分成5－6組，每組4－5人，每組一個題目，但每人的數(shù)據(jù)不同，要求每組先提出2－3種不同的方案，分階段從機構(gòu)的可行性、實用性、性能價格比等多方面進行小組交流和討論，最后確定出最佳傳動并進行設計，這種形式的討論和方案選型，既延伸了學生的思維，開闊了學生的思路，又培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識。在設計中，對計算機水平較高的學生，教師應鼓勵他們采用計算機對機構(gòu)進行運動分析，打印出機構(gòu)的運動線圖，讓他們直接感受計算機編程的實際應用。細化課程設計為學生提供了全面展示自己能力的機會，在培養(yǎng)學生利用所學知識解決實際工程問題能力的同時，也培養(yǎng)了學生在設計過程中的協(xié)作意識和協(xié)作精神。

五、結(jié)語

《機械原理》課程教學研究對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和綜合能力的提高具有重要意義。合理地安排教學內(nèi)容，選擇恰當?shù)慕虒W方法和教學手段，把教學中的各個環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)配合起來，可以在有限學時內(nèi)獲得最佳的教學效果。雖然我們在教學內(nèi)容、教學方法和教學手段等方面進行了一些改革實踐，取得了較好的教學效果，但是如何才能更好地把教學內(nèi)容與實踐相結(jié)合，以及如何在實驗中更加突出工程性、實踐性方面還需要進一步探索和提高。

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G642.4

A

1673-1999（2010）18-0175-02

鮑莉（1963-），女，江西婺源人，碩士，洛陽理工學院（河南洛陽471023）機械工程系副教授，主要從事機械設計方面的研究及教學工作。

2010-05-01

洛陽理工學院教研項目（項目編號：2009-JY070）。