淺談《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教學(xué)改革

賀路

摘要：針對(duì)每個(gè)章節(jié)，重新制定新的教學(xué)計(jì)劃，抓住每節(jié)的核心內(nèi)容，在基礎(chǔ)理論知識(shí)講述完畢后，選取該章節(jié)的一款典型機(jī)構(gòu)類型，參照機(jī)構(gòu)模型或者機(jī)構(gòu)原件，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工作實(shí)例，對(duì)這一種典型機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的分析，包括其結(jié)構(gòu)、作用、適用范圍、設(shè)計(jì)參數(shù)，等等。通過這種書本理論和典型實(shí)例相結(jié)合的模式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，比起普通的僅依靠書本的例題教學(xué)，更能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生通過對(duì)實(shí)體機(jī)構(gòu)或模型的觀察，能更直觀地認(rèn)識(shí)到它們的工作過程，鞏固和加深理論知識(shí)，獲得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：課程標(biāo)準(zhǔn)；優(yōu)化內(nèi)容；實(shí)訓(xùn)改革；引導(dǎo)創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568（2013）29-0096-03

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是機(jī)電類的專業(yè)基礎(chǔ)課程，圍繞著機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識(shí)為主線進(jìn)行講解，屬于一個(gè)綜合性比較強(qiáng)的學(xué)科。主要內(nèi)容包括：靜力學(xué)及承載能力分析等相關(guān)理論，常用機(jī)構(gòu)和通用零件的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點(diǎn)和應(yīng)用及其設(shè)計(jì)方法。雖說只是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，但是課程內(nèi)容涉及面廣泛，各個(gè)章節(jié)之間跨度大，學(xué)生掌握該課程難度較大。很大一部分的學(xué)生面對(duì)這門課程時(shí)犯了難，教師的教授也頗有些有力使不出的感覺?？傮w而言，這門課程的教學(xué)任務(wù)是不容易完成的。但是，這門課程的所處的學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)的位置，又決定了它在以后所有相關(guān)課程學(xué)習(xí)中的重要地位，扮演著奠基石的重要角色。如若《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》學(xué)習(xí)不到位，知識(shí)不完善，就會(huì)加大后續(xù)相關(guān)專業(yè)內(nèi)容學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)，甚至影響到學(xué)生將來參加工作后的職業(yè)能力的提升空間。因此，改善《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的教學(xué)現(xiàn)狀，提高教學(xué)成果，幫助學(xué)生進(jìn)步，成為亟待解決的必要問題。

筆者有幸參與完成了湖北國(guó)土資源學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我院”）機(jī)電工程系關(guān)于《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的新的課程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)定和相關(guān)的教學(xué)改革，在這樣一個(gè)逐漸學(xué)習(xí)、不斷進(jìn)步的過程中，有了一些收獲，希望與讀者分享。

教學(xué)方式和方法要改革，首先要確定改革的方向，明確改革的最終成效。《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的基本教學(xué)任務(wù)和最終需要實(shí)現(xiàn)的教學(xué)成果，是新課程改革的重要目的。首先是知識(shí)目標(biāo)：學(xué)生通過該課程的理論學(xué)習(xí)，掌握機(jī)械原理的基本知識(shí)和機(jī)械設(shè)計(jì)的基本思想、方法，為深入學(xué)習(xí)本專業(yè)后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。其次是能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、自學(xué)能力、熟練查閱各類機(jī)械手冊(cè)的能力。還有素質(zhì)目標(biāo)：通過有效地拓展課堂教學(xué)內(nèi)容，提高了學(xué)生專業(yè)素質(zhì)，培養(yǎng)他們對(duì)學(xué)習(xí)的熱情、積極性和主動(dòng)性；提高分析實(shí)際問題、解決問題的能力，使其面對(duì)機(jī)械零件時(shí)具有基本的認(rèn)知能力，對(duì)于機(jī)械類設(shè)備都具有基本的分析能力；培養(yǎng)學(xué)生遵守國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、一絲不茍的工作作風(fēng)。這些目的的實(shí)現(xiàn)，不僅僅需要教師在課堂上有效率地完成基本理論知識(shí)的灌輸，更需要添加豐富的實(shí)踐能力教學(xué)，使學(xué)生正真學(xué)會(huì)把專業(yè)知識(shí)記在心里，用在手上。

職業(yè)院校的大多數(shù)教師是學(xué)科型的，往往不自覺地把教學(xué)拉到傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)模式上，往往忽視社會(huì)對(duì)職業(yè)學(xué)校學(xué)生的要求是理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此，在日常的教學(xué)過程中，教師不僅僅要注意提升學(xué)生的理論知識(shí)，還要培養(yǎng)指導(dǎo)他們實(shí)際工作的能力。職業(yè)院校的教學(xué)應(yīng)該做到理論與實(shí)踐能力兼顧，并且偏重于應(yīng)用。筆者認(rèn)為，對(duì)于《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的新課程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定，就需要緊緊圍繞這一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來完成，并以此展開相應(yīng)教學(xué)方法的改革。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提高課堂效率

本課程主體上分為三個(gè)部分：機(jī)械零件靜力分析，機(jī)械常用零件的工藝性，各類常用機(jī)構(gòu)。靜力分析部分，主要講述各類零件作為理想剛體情況下的受力分析方法，含有大量的計(jì)算，對(duì)于學(xué)生而言，掌握起來較為困難，教學(xué)難度比較大。常用零件工藝性部分，主要介紹了各種失效形式，各類鋼種和材料的型號(hào)、功用、適用范圍，以及相對(duì)應(yīng)的工藝加工方法。因?yàn)樯婕案黝惒牧系拇a編號(hào)比較多，要完全掌握這些代碼所含信息難度較大。第三部分則是分別介紹連桿、齒輪、軸承等多種機(jī)構(gòu)的類型，作用，運(yùn)用方法等多方面內(nèi)容，各個(gè)小章節(jié)獨(dú)立成篇，相互之間關(guān)聯(lián)不大，容易造成學(xué)生遺忘快的現(xiàn)象，影響教學(xué)成效。

在教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化上，最主要的就是要進(jìn)行前面兩個(gè)部分的優(yōu)化。關(guān)于工藝性中那些復(fù)雜的工程材料牌號(hào)，其意義都是可以通過相關(guān)手冊(cè)進(jìn)行查詢的，可以不用全部死記硬背。那么，要求背熟牢記的，只有學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)工作中會(huì)經(jīng)常用的到的那一部分。零件靜力分析本身難度比較大，對(duì)于高職學(xué)生而言，掌握靜力分析和擁有大量計(jì)算的能力是有些強(qiáng)人所難的。如果依然拘于循規(guī)蹈矩的教學(xué)，只會(huì)進(jìn)入毫無意義的死循環(huán)，學(xué)生上課必將沒有熱情，教師也會(huì)毫無動(dòng)力。所以，關(guān)于靜力分析的內(nèi)容，筆者將原本非?？简?yàn)學(xué)生能力的單純的量化計(jì)算，優(yōu)化為簡(jiǎn)單的計(jì)算加上淺顯易懂的定性分析比較。靜力分析的課堂內(nèi)容是讓學(xué)生掌握分析零件各個(gè)位置受力情況的能力，這一能力通常在后面的學(xué)習(xí)中應(yīng)用在對(duì)零件最易失效點(diǎn)的尋找和最終受力方向的判定上，而這種尋找和判斷的結(jié)果，不依靠精確的計(jì)算數(shù)據(jù)也是可以很正確地完成的。通過新的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生不再疲于枯燥的計(jì)算，定性的分析也較有效地加深他們的印象，最終大多數(shù)都掌握了受力分析的能力。以達(dá)到相同的學(xué)習(xí)成效為出發(fā)點(diǎn)，筆者完成了靜力分析部分內(nèi)容的優(yōu)化革新，簡(jiǎn)化了學(xué)習(xí)內(nèi)容，在讓學(xué)生輕松學(xué)習(xí)的同時(shí)，達(dá)到甚至超越了原先的教學(xué)目標(biāo)，讓更多的學(xué)生較為容易地掌握了這一部分的運(yùn)用能力。

進(jìn)行機(jī)械機(jī)構(gòu)部分教學(xué)時(shí)，首先可以從教學(xué)方法上加以改善。學(xué)會(huì)采用多種多樣的教學(xué)模式，靈活運(yùn)用各類教學(xué)手段，活躍課堂氣氛，帶動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，起到事半功倍的教學(xué)效果。

一是講練結(jié)合：教師在課堂上精講基本概念、基本理論和設(shè)計(jì)思想，然后布置學(xué)生進(jìn)行課堂練習(xí)，現(xiàn)場(chǎng)解決問題，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

二是直觀教學(xué)：利用多媒體技術(shù)制作的電子課件進(jìn)行直觀教學(xué)，幫助認(rèn)識(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)的過程，熟悉各種機(jī)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用范圍。

三是討論式教學(xué)：對(duì)于不同運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、聯(lián)系和應(yīng)用范圍，教師將學(xué)生分成幾個(gè)小組進(jìn)行討論，然后由每個(gè)小組的代表發(fā)言，提出自己的方案和理由，最后由教師進(jìn)行評(píng)議。

四是案例教學(xué)：以日常生活中常見的機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)裝置為例題、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，拓展其思想空間。逐漸培養(yǎng)起學(xué)生將理論知識(shí)的運(yùn)用在實(shí)際生活中的能力。

例如，筆者在進(jìn)行平面連桿機(jī)構(gòu)章節(jié)的教學(xué)時(shí)，將基本理論知識(shí)講述完畢后，并沒有像往常那樣給他們舉例分析，而是布置給學(xué)生一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)：用連桿機(jī)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)出電動(dòng)搖擺童車的機(jī)械原理圖。這樣的童車，學(xué)生平時(shí)都能看見，貼近他們的生活，能引起他們的學(xué)習(xí)興趣。這些設(shè)計(jì)原理要通過對(duì)課堂知識(shí)的活學(xué)活用來完成。最終提出的設(shè)計(jì)方案多種多樣，通過各個(gè)方案之間的優(yōu)劣比較，學(xué)生對(duì)這一章節(jié)的內(nèi)容有了比較深刻的認(rèn)識(shí)，也加強(qiáng)了記憶，比起循規(guī)蹈矩的普通教學(xué)方法，課堂效果顯著提高。通過各種教學(xué)方法的合理使用，既提高了課堂效率，同時(shí)無形中也鍛煉了學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的運(yùn)用能力。

每個(gè)章節(jié)的教學(xué)脫離了原有的只是依靠課件的普通教學(xué)模式，將單一的課堂講解豐富起來，穿插進(jìn)入大量的實(shí)踐內(nèi)容，讓課堂教學(xué)不再拘泥于書本上的理論知識(shí)。每個(gè)章節(jié)重新制定新的教學(xué)計(jì)劃，抓住每節(jié)的核心內(nèi)容，在基礎(chǔ)理論知識(shí)講述完畢后，選取該章節(jié)的一款典型機(jī)構(gòu)類型，參照機(jī)構(gòu)模型或者機(jī)構(gòu)原件，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工作實(shí)例，對(duì)這一種典型機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的分析，包括其結(jié)構(gòu)、作用、適用范圍、設(shè)計(jì)參數(shù)，等等。通過這種書本理論和典型實(shí)例相結(jié)合的模式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，比起普通的、僅依靠書本例題的教學(xué)，更能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生通過對(duì)實(shí)體機(jī)構(gòu)或模型的觀察，能更直觀地認(rèn)識(shí)到它們的工作過程，鞏固和加深了理論知識(shí)，可以獲得良好的教學(xué)效果。

二、理論結(jié)合實(shí)踐，提高應(yīng)用能力

高等職業(yè)院校課堂理論知識(shí)的教學(xué)固然必不可少，但實(shí)踐教學(xué)的展開同樣是非常重要的。和《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》相關(guān)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目一共安排有三個(gè)，分別為機(jī)床拆裝、發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝、減速器設(shè)計(jì)，這三項(xiàng)實(shí)習(xí)教學(xué)中，兩項(xiàng)拆裝實(shí)習(xí)更偏重于動(dòng)手實(shí)踐，一項(xiàng)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)則偏重于理論運(yùn)用。

拆裝實(shí)習(xí)的主要目的是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)裝配工具正確使用，使用正確方法拆卸組件，制定裝配工藝，使用正確方法裝配組件，學(xué)會(huì)初步的分析運(yùn)轉(zhuǎn)過程和原理。拆裝實(shí)習(xí)是一個(gè)很好的幫助學(xué)生提升能力的機(jī)會(huì)。如果僅僅給學(xué)生傳授拆裝方法等工藝手段，簡(jiǎn)單地介紹機(jī)器中的各個(gè)零件，然后讓學(xué)生自行聯(lián)系拆裝，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到兩周拆裝實(shí)習(xí)的教學(xué)目的的。課堂上所講授的都是單獨(dú)的機(jī)構(gòu)個(gè)體，相互之間關(guān)聯(lián)不大，而一臺(tái)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)完全是依靠這些機(jī)構(gòu)的相互組合配合來完成的。在這樣一個(gè)機(jī)器整體中，每個(gè)機(jī)構(gòu)就成了有聯(lián)系的部分。在拆裝實(shí)習(xí)的過程中，對(duì)機(jī)器的工作原理進(jìn)行精細(xì)的分析，對(duì)每一步的工作過程進(jìn)行詳細(xì)的講解，就能夠讓學(xué)生學(xué)習(xí)到零件相互組合的方法，觀察到機(jī)構(gòu)相互配合的原理，而這些知識(shí)是小范圍的獨(dú)立講解所不能完整概括的。以成品的大型機(jī)械為依托，就可以將所有的機(jī)構(gòu)有順序、有條理地串接起來，更有助于學(xué)生理解各機(jī)構(gòu)的功效，也可以幫助他們認(rèn)識(shí)到各機(jī)構(gòu)的適用范圍、設(shè)計(jì)參數(shù)等特性的產(chǎn)生依據(jù)。將書本知識(shí)切實(shí)地運(yùn)用于實(shí)際工作機(jī)器的運(yùn)行，首先能夠提升學(xué)生興趣，使他們認(rèn)識(shí)到自己所學(xué)的知識(shí)具有實(shí)際運(yùn)用意義，是實(shí)踐所需要的；其次能夠培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，通過對(duì)每個(gè)零件的拆裝，熟悉它們?cè)诠ぷ髦兴幍奈恢煤桶l(fā)揮的作用，掌握各種拆裝方法和安裝工藝，極大地鍛煉了動(dòng)手能力。

設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)偏重于理論運(yùn)用較多，主要內(nèi)容為通過先觀察拆裝體積較小的減速器模型，然后設(shè)計(jì)出實(shí)體減速器的尺寸、所用零件類型等參數(shù)，有別于拆裝實(shí)習(xí)的動(dòng)手觀察。設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)偏重于查閱機(jī)械手冊(cè)和參數(shù)分析，由表及里地逐漸體驗(yàn)到機(jī)械設(shè)計(jì)的魅力，從觀察成品機(jī)器的運(yùn)行狀況，到通過自己努力完成一套產(chǎn)品的所有設(shè)計(jì)參數(shù)，學(xué)生獲得的是成就、信心和能力。在設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)中，他們能更精準(zhǔn)地理解到各個(gè)零件參數(shù)的依據(jù)、零件的材料、尺寸、安裝方位，懂得每個(gè)細(xì)小的部位都對(duì)整體產(chǎn)品的工作特性有著重大的影響。設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)完成后，學(xué)生對(duì)于機(jī)械的認(rèn)知，就不會(huì)只停留在表面的觀察和單一機(jī)構(gòu)的分析上，而能學(xué)會(huì)從最本質(zhì)的要素出發(fā)，用整體全面的角度去理解所有機(jī)構(gòu)的功能和關(guān)系，這些就是他們經(jīng)過鍛煉獲得的實(shí)踐應(yīng)用能力的提升。

通過新的課程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定，教學(xué)方式的改革，實(shí)訓(xùn)任務(wù)的完善，《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)成果較以往而言有了一個(gè)大的提高，更有利于教師教學(xué)計(jì)劃任務(wù)的完成，也更有助于學(xué)生理論知識(shí)的掌握和實(shí)踐能力的提高，達(dá)到做中學(xué)、學(xué)中做、學(xué)做一體的目的。

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