機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)實踐課程的設(shè)計與探索

熊慧英等

【摘 要】機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)是機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課，有較強的理論和實踐性。應(yīng)把設(shè)計理念和過程穿插在教學(xué)過程中，使之成為一個整體，每個環(huán)節(jié)都以任務(wù)目的為導(dǎo)向，環(huán)環(huán)相扣，以達(dá)到較好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 實踐課程 行為導(dǎo)向法

【中圖分類號】G【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）09C-

0052-02

一、實踐課程的地位及重要性

在機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)的教學(xué)中，理論教學(xué)對于高職類的學(xué)生來說是比較難于接受與理解的環(huán)節(jié)。在以往的教學(xué)環(huán)節(jié)里，對于較為簡單的理論，學(xué)生還能理解，但一旦牽涉到較復(fù)雜的計算或者結(jié)構(gòu)，學(xué)生立刻就表現(xiàn)出迷茫與排斥，教學(xué)效果不理想。學(xué)生們總在問一個問題：現(xiàn)在學(xué)的東西以后能干什么？這正是我們要仔細(xì)思考的問題。理論是為實踐服務(wù)的，再高深的理論，如果不能應(yīng)用于實踐，也是沒有意義的。因此，如何把理論應(yīng)用于實際，然后再通過實踐理解和深化理論，是我們課程改革中思考得比較多的問題。

在我們以往的課程安排中，有專門的實踐環(huán)節(jié)課程設(shè)計，但課程設(shè)計是在理論教學(xué)結(jié)束后才開始，有的學(xué)生往往在設(shè)計過程中完全忘記了曾經(jīng)學(xué)過的相關(guān)知識，需要重新對知識進(jìn)行梳理，效率很低。因此，我們改革了以往的教學(xué)方法，讓設(shè)計的思路和理念貫穿于教學(xué)過程，讓學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，力圖使學(xué)生學(xué)得輕松、有趣。

二、課程設(shè)計思路

我們考慮怎樣把入門的門檻做到最低，讓同學(xué)們不要對設(shè)計抱有神秘感和畏難的情緒。我們的課程切入點從學(xué)生們最常見的簡單物體入手。機(jī)械無處不在，我們要找到簡單的機(jī)械非常容易。在緒論里，我們不談要學(xué)習(xí)哪些理論知識，而是發(fā)動大家找機(jī)械，學(xué)生開始還覺得很神秘、難度大，經(jīng)過引導(dǎo)，他們發(fā)現(xiàn)原來機(jī)械就在我們身邊，門上的鉸鏈、屋頂?shù)碾娚?、自行車，比如說日常常見的磨豆腐、打年糕……原來這些都是依靠機(jī)械，我們想想辦法都可以實現(xiàn)，我們都可以對這些簡單的東西加以設(shè)計。以后要做的是怎么樣一步步把我們想要的東西用設(shè)計的語言表達(dá)出來。

一個機(jī)器的構(gòu)成，分成原動機(jī)等五個部分（圖1）。對于學(xué)生來說，最直接感受到的，就是執(zhí)行部件，我們的思路就是從易到難，環(huán)環(huán)相扣，先從執(zhí)行部件開始設(shè)計，然后就生產(chǎn)要求選用原動機(jī)，再就原動機(jī)和執(zhí)行部件的傳動比來設(shè)計和選用傳動裝置，最后是輔助系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。設(shè)計思路就如同是一根主線，把機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)的內(nèi)容有機(jī)集合起來，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程就是設(shè)計過程，機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)就是為了設(shè)計和選用，每一步目的明確，任務(wù)清晰。

三、思路的實踐過程

緒論時我們重點介紹了這門課程的特點及用途，且加入了零件、構(gòu)件等概念，并且拆解簡單機(jī)器，讓同學(xué)們有個初步認(rèn)識。接著是繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖。然后我們先從四桿機(jī)構(gòu)出發(fā)，結(jié)合日常見到的篩東西、磨豆腐等，布置設(shè)計任務(wù)，在四桿機(jī)構(gòu)的講解過程中，不斷提醒雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿、雙搖桿機(jī)構(gòu)分別有什么運動特性，能轉(zhuǎn)化為什么樣的運動形式，現(xiàn)實生活中有哪些物品是用到了這些機(jī)構(gòu)的，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生往設(shè)計任務(wù)上思考，學(xué)完四桿機(jī)構(gòu)，學(xué)生也能就自己的任務(wù)作出簡單的設(shè)計和構(gòu)想。

一個機(jī)器少不了動力，因此我們在課程中增加了電動機(jī)的選用環(huán)節(jié)。學(xué)生設(shè)定了自己的運動機(jī)構(gòu)的各種參數(shù)后，按部就班選用電動機(jī)，由此掌握了效率等概念，并且對整體的機(jī)器有了一個大概的認(rèn)識，見到了軸承、聯(lián)軸器、變速箱等詞匯，雖然了解不深，但因為拆解了一個機(jī)器，學(xué)生們基本還是能接受。

電動機(jī)選擇好了以后，就牽涉到減速的問題，這時我們就可以引進(jìn)齒輪機(jī)構(gòu)（包括蝸輪蝸桿）、帶傳動、鏈傳動。齒輪機(jī)構(gòu)重點講傳動比的分配、計算及選用，對于漸開線的形成等和現(xiàn)場應(yīng)用聯(lián)系不密切的，我們忽略不講。帶傳動、鏈傳動重點講傳動特點和應(yīng)用。在學(xué)習(xí)過程中就加入查手冊選材料環(huán)節(jié)。把時間用到應(yīng)用實踐上。

齒輪有了，傳動比有了。誰可以把運動和動力傳遞給齒輪呢？于是聯(lián)軸器和聯(lián)接就出場了，齒輪是靠鍵連接與軸傳遞運動和動力，電動機(jī)的運動和動力就是由聯(lián)軸器聯(lián)接電動機(jī)軸和帶傳動的。各類聯(lián)接重點也是放在選擇應(yīng)用。

各類零部件都選用設(shè)計好后，軸就上場了，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是重點，我們通過舉例比較分析，搞清楚什么樣的軸結(jié)構(gòu)是合理的，并且通過講解和改錯，明白為什么要有細(xì)節(jié)上的處理（這些機(jī)械制造基礎(chǔ)已經(jīng)有過講解）。

最后是軸承，支撐軸的零部件。軸承的選用、軸承壽命計算是花時間較多的環(huán)節(jié)。

每一步就是一個設(shè)計環(huán)節(jié)，做的作業(yè)就是為自己設(shè)計的執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用配套的運動機(jī)構(gòu)和輔助系統(tǒng)。大家自己設(shè)計了一個機(jī)器，一個設(shè)計過程就完成了，同時完成的還有大部分的課程學(xué)習(xí)任務(wù)。對于凸輪、間歇機(jī)構(gòu)等就放在了最后，由于前面已經(jīng)學(xué)習(xí)過常用零部件的設(shè)計、選用，因此同學(xué)們學(xué)起來也并不吃力。

四、新思路實行的效果

課程改革前，由于內(nèi)容之間相對獨立，各機(jī)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)各有特點，相互之間聯(lián)系少，課程重點不突出。學(xué)習(xí)時沒有細(xì)化的明確任務(wù)和目標(biāo)，學(xué)生接受很被動， 學(xué)生普遍反映這門課“難學(xué)”“不太理解”“聽不懂”，通過率也是各類課程里面最低的。學(xué)生上課積極性不高，課堂氣氛低沉，學(xué)習(xí)效果不好。

改革后，由于章節(jié)環(huán)環(huán)相扣，第一步就是學(xué)生為自己設(shè)計喜歡或相關(guān)的機(jī)構(gòu)，后面的每一步都是為了實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運動目標(biāo)而實踐，學(xué)生學(xué)起來有方向、有程序，特別是小組討論方案，氣氛非常活躍。教師在其中只是起到引導(dǎo)和幫助解決問題的作用，學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生，思考的主體是學(xué)生，實踐的主體還是學(xué)生，收到了較好的學(xué)習(xí)效果。

五、不足與思考

一是實踐環(huán)節(jié)場地和師資有限。在學(xué)習(xí)過程中，我們很需要實物拆解的環(huán)節(jié)。但這些既需要各類機(jī)器，更重要的是需要較大的場地，還有就是需要有教師指導(dǎo)和協(xié)助，但場地和教師人手都是我們的瓶頸，這就使得拆解效果大打折扣，有人甚至只是看一眼（因為一個教師在這個環(huán)節(jié)沒辦法管理四五十個學(xué)生）。這個問題目前我們還沒有太好的解決辦法。

二是學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不夠。基本就是完成了任務(wù)就行，有的學(xué)生跟著小組混，學(xué)到的知識并不扎實。

三是還沒有編撰校本教程。編寫一本合適的教材，一直是我們的計劃，但這個工程工作量較大，我們計劃在近兩年完成。

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【基金項目】2011年度新世紀(jì)廣西高等教育教學(xué)改革過程立項項目（2011JGB250）

【作者簡介】熊慧英（1970- ），高級工程師，廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授， 研究方向：基礎(chǔ)設(shè)計研究與教學(xué)。

（責(zé)編 丁 夢）