機(jī)械原理課程實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)改革與實(shí)踐①

管 鋒 周傳喜

(長(zhǎng)江大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,湖北 荊州 434023)

機(jī)械原理課程實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)改革與實(shí)踐①

管 鋒 周傳喜

(長(zhǎng)江大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,湖北 荊州 434023)

長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械原理課程實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)改革主要圍繞實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)及第二課堂3個(gè)方面展開(kāi),經(jīng)過(guò)幾年的探索與實(shí)踐,取得了較好的效果。

機(jī)械原理;實(shí)踐教學(xué);教學(xué)改革

機(jī)械原理課程是從理論性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課向?qū)嵺`性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)課過(guò)渡的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。為了更好地理解、鞏固及應(yīng)用機(jī)械課程的理論知識(shí),為后續(xù)課程及生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù),長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械原理課程實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)改革主要圍繞實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、第二課堂3個(gè)環(huán)節(jié)展開(kāi)。筆者主要就機(jī)械原理課程實(shí)踐性環(huán)節(jié)的改革做一些探討,以期更好地指導(dǎo)該課程的教學(xué)實(shí)踐。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械原理課程傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)為6學(xué)時(shí),一般包括3個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:即認(rèn)知實(shí)驗(yàn)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪,要求學(xué)生參觀機(jī)構(gòu)陳列柜及常用機(jī)構(gòu)(牛頭刨床機(jī)構(gòu)、插齒機(jī)機(jī)構(gòu)及齒輪油泵機(jī)構(gòu))的模型,根據(jù)實(shí)物及以上3類(lèi)模型進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)測(cè)繪;機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量,該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要是針對(duì)連桿機(jī)構(gòu)來(lái)設(shè)定的,要求學(xué)生利用授課教師所編的一個(gè)小軟件來(lái)觀察連桿上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡,從而判斷多種桿長(zhǎng)組合會(huì)產(chǎn)生何種類(lèi)型的連桿機(jī)構(gòu);漸開(kāi)線齒輪的范成實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生用范成儀在圓形圖紙上依次用鉛筆描繪出齒條刀具相對(duì)于輪胚在各個(gè)位置的包絡(luò)線,據(jù)此形成被切削齒輪的齒廓。以上3個(gè)實(shí)驗(yàn)主要是演示實(shí)驗(yàn)及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),對(duì)學(xué)生掌握課堂知識(shí)具有一定的幫助,但這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式比較死板,學(xué)生一般按照指導(dǎo)書(shū)上的步驟進(jìn)行操作,甚至實(shí)驗(yàn)報(bào)告的格式都是固定不變的,這樣很難激發(fā)他們的創(chuàng)新欲望。

隨著教學(xué)改革的深化,機(jī)械原理課程的教材和教學(xué)內(nèi)容都會(huì)增加一些新的知識(shí)點(diǎn),傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已經(jīng)不能適應(yīng)新的課程教學(xué)模式,這就要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容也要做出相應(yīng)的調(diào)整。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備、師資等方面的原因,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容往往不能及時(shí)調(diào)整。

針對(duì)以上傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的弊端,我們保留了原有的認(rèn)知實(shí)驗(yàn)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪項(xiàng)目,讓學(xué)生首先認(rèn)知專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)模型,但在運(yùn)動(dòng)測(cè)繪方面加大了難度,要求每位學(xué)生繪制實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有的機(jī)構(gòu)模型運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。這樣一來(lái)學(xué)生不得不動(dòng)手搜索相關(guān)的機(jī)構(gòu)模型資料,完成模型機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制。

我們將傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量項(xiàng)目轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。課程組根據(jù)課程內(nèi)容要求,購(gòu)買(mǎi)了一批桿件組合模型。在學(xué)習(xí)連桿機(jī)構(gòu)這章內(nèi)容后,實(shí)驗(yàn)課上教師要求學(xué)生動(dòng)手把不同的桿件模型組裝在一起,實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)傳遞形式。比如,可拼成曲柄搖桿機(jī)構(gòu),將曲柄的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)變成搖桿的變速擺動(dòng);還可以拼成曲柄滑塊機(jī)構(gòu),將曲柄的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)變成滑塊的直移運(yùn)動(dòng);還有部分學(xué)生將四根以上桿件組合成五桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu),據(jù)此實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)形式將更加復(fù)雜。

另外,我們還在不增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的前提下,增加了一些選做項(xiàng)目,讓學(xué)生采用選修學(xué)分的形式進(jìn)行漸開(kāi)線齒輪的范成實(shí)驗(yàn)、剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)、機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)調(diào)速實(shí)驗(yàn)及摩擦磨損性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這一舉措,學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性提高了,親自動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)增加了,實(shí)驗(yàn)效果明顯增強(qiáng)。

二、課程設(shè)計(jì)改革與實(shí)踐

(一)課程設(shè)計(jì)題目

傳統(tǒng)的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目主要局限于牛頭刨床機(jī)構(gòu)、蜂窩煤沖壓成型機(jī)及自動(dòng)打印機(jī)等。為了體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)特色,同時(shí)又兼顧課程教學(xué)理論知識(shí),我們對(duì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的題目進(jìn)行了改革,針對(duì)不同專(zhuān)業(yè),采用不同的課程設(shè)計(jì)題目。比如:對(duì)于具有石油特色的機(jī)械設(shè)計(jì)理論及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè),主要采用游梁式抽油機(jī)、往復(fù)泵、泥漿泵等體現(xiàn)石油特色的典型機(jī)構(gòu)進(jìn)行課程設(shè)計(jì);對(duì)于材料成型專(zhuān)業(yè),則主要圍繞曲柄壓力機(jī)、鋼筋切斷機(jī)等體現(xiàn)成型特色的系列機(jī)構(gòu)來(lái)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)題目要求3年不重復(fù),每年一種類(lèi)型,每位學(xué)生的設(shè)計(jì)參數(shù)完全不同,將課程設(shè)計(jì)成績(jī)與學(xué)生的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)掛鉤,若用別人的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),成績(jī)視為無(wú)效,這在很大程度上避免了學(xué)生之間相互抄襲的現(xiàn)象。

(二)課程設(shè)計(jì)教學(xué)手段

傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)結(jié)果往往只停留在幾份圖紙和書(shū)面報(bào)告上,學(xué)生對(duì)他們所設(shè)計(jì)的方案是否可行不得而知,所以積極性不是很高,更不用說(shuō)創(chuàng)新了。近幾年來(lái),課程設(shè)計(jì)分專(zhuān)業(yè)出題,學(xué)生要采用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)自己所設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行三維虛擬造型,進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真及可行性驗(yàn)證。學(xué)生們對(duì)三維虛擬造型都很感興趣,學(xué)習(xí)Solidworks、3Dmax、U G等相關(guān)三維設(shè)計(jì)軟件的積極性也較高。通過(guò)這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練,不僅提高了學(xué)生對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件的熟悉程度,而且還調(diào)動(dòng)了他們的創(chuàng)新積極性,擴(kuò)大了他們的思考空間,激勵(lì)他們改進(jìn)設(shè)計(jì),大膽創(chuàng)新。

三、第二課堂實(shí)踐教學(xué)

人才培養(yǎng)計(jì)劃要求實(shí)踐教學(xué)要做到與理論相結(jié)合,與生產(chǎn)、科研相結(jié)合,課內(nèi)課外相結(jié)合,校內(nèi)校外相結(jié)合,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)踐的積極性。圍繞這一宗旨,我們將機(jī)械原理課程實(shí)踐教學(xué)與學(xué)生的第二課堂相結(jié)合。長(zhǎng)江大學(xué)的第二課堂活動(dòng)非常豐富,學(xué)校組織的三維設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等活動(dòng)都跟機(jī)械原理課程有關(guān)。因此,我們將這些第二課堂活動(dòng)與機(jī)械原理課程教學(xué)相結(jié)合,讓學(xué)生進(jìn)行該門(mén)課程的實(shí)踐訓(xùn)練,他們可以利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行三維虛擬設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)大賽要求的某種特定的功能。參加第二課堂活動(dòng),深化了學(xué)生對(duì)機(jī)械原理課程理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí),開(kāi)闊了他們的視野,為他們參加系列省級(jí)、國(guó)家級(jí)比賽奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

自2006年以來(lái),湖北省機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽已經(jīng)舉行了3屆,我校的參賽作品越來(lái)越多,取得的成績(jī)?cè)絹?lái)越好,特別是2010年我校還有一項(xiàng)作品入圍國(guó)家獎(jiǎng)。長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械原理課程組的所有老師均為大賽的指導(dǎo)教師,參賽的學(xué)生大多已學(xué)過(guò)機(jī)械原理課程,其中有相當(dāng)部分學(xué)生參加過(guò)學(xué)校組織的三維設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等第二課堂活動(dòng)。以上情況說(shuō)明,將第二課堂與課程實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合,可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新積極性,開(kāi)闊他們的思路,提高他們的動(dòng)手實(shí)踐能力。另外,我們還以第二課堂的諸多平臺(tái)為基礎(chǔ),組織學(xué)生參加國(guó)家級(jí)的制圖大賽、挑戰(zhàn)杯大賽,學(xué)生從這些活動(dòng)中獲得的知識(shí)是他們?cè)谡n堂上所不能學(xué)到的,將成為他們?nèi)松幸还P寶貴的財(cái)富。

四、結(jié)語(yǔ)

機(jī)械原理課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)改革主要圍繞實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)及第二課堂3個(gè)方面進(jìn)行,經(jīng)過(guò)幾年的探索與實(shí)踐,取得了較好的效果。一方面,充分發(fā)揮了學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題、分析問(wèn)題的主動(dòng)性;另一方面,也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)了他們的工程意識(shí)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)概念。

[1]賈曉紅,權(quán)英華,黃振華.機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2004(6).

[2]孫志宏,單洪波,莊幼敏.提高學(xué)生創(chuàng)新能力改革機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2007(11).

G642

A

1673-1395(2011)04-0121-02

2011-03-01

教育部“質(zhì)量工程”建設(shè)項(xiàng)目(TS12287)

管鋒(1976—),男,山西懷仁人,副教授,碩士,主要從事石油機(jī)械教學(xué)與研究。

① 本文系長(zhǎng)江大學(xué)教學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(J Y2010007)產(chǎn)出論文。

責(zé)任編輯 葉利榮 E-mail:yelirong@126.com