機(jī)械原理自主學(xué)習(xí)體系的建立

于紅英 唐德威 陳明 陳照波

【摘要】自主學(xué)習(xí)是與接受學(xué)習(xí)相對應(yīng)的一種學(xué)習(xí)方式，其以學(xué)生為主體，通過學(xué)生的獨(dú)立分析、探索與實(shí)踐以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，既是學(xué)生成長的需要，又是教育的使命，更是未來社會對人才的需要，因此建立完善的自主學(xué)習(xí)體系非常重要。本文以哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理教學(xué)為例，淺談如何建立學(xué)生的自主學(xué)習(xí)體系。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械原理 自主學(xué)習(xí)體系

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）04-0230-02

一、選擇適合自學(xué)的教材

目前，國內(nèi)可用于“機(jī)械原理”教學(xué)的教材有上百本，由于每一本教材的側(cè)重點(diǎn)不同，讓學(xué)生自己在這上百本書中去選擇適合于本校教學(xué)大綱的書比較困難，因此教師有必要為學(xué)生指定主教材及參考教材。在哈爾濱工業(yè)大學(xué)王知行、鄧宗全、于紅英教授的帶領(lǐng)下，組織從事機(jī)械原理教學(xué)的教師編寫了具有哈工大特色的“機(jī)械原理（第三版）[1]”主教材，與該主教材配套的輔助教材有“機(jī)械原理（第三版）多媒體課件[2]”、“械原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題解答”、“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)[3]”。主教材與輔助教材的內(nèi)容一一對應(yīng)，形成立體化的教材。該套教材是“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材，其具有如下特點(diǎn)：

1.傳授知識與培養(yǎng)能力并重

在闡述課程的基本內(nèi)容時(shí)，不僅強(qiáng)調(diào)傳授課程的基本概念、基本理論和基本方法，而且還注意促使學(xué)生在掌握和運(yùn)用基本理論和方法的過程中，能夠結(jié)合具體工程對象思考和研究問題。在配套的機(jī)械原理多媒體課件中能讓學(xué)生自主地改變參數(shù)生成各種他們未曾見過的“真實(shí)”機(jī)構(gòu)模型（如槽輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)等的三維運(yùn)動(dòng)仿真圖，見文獻(xiàn)[2]），啟發(fā)學(xué)生思考和總結(jié)，以探索新設(shè)計(jì)方法，提高其創(chuàng)新能力。

2.邏輯思維能力與形象思維能力一體化培養(yǎng)

機(jī)械原理課程的許多基本理論都經(jīng)過嚴(yán)密的推導(dǎo)和論證，以此來培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。如在按急回運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的圖解法設(shè)計(jì)過程中，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性是一個(gè)難點(diǎn)。教材在內(nèi)容安排上做了周密的考慮，在講述“平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件及幾個(gè)基本概念”中拋出“連續(xù)性”的概念，而在“平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”中運(yùn)用“連續(xù)性”去解釋“為什么曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心A不能選擇在■弧內(nèi)”，這樣前后呼應(yīng)，學(xué)生更容易接受教材中所述的內(nèi)容。

3.用可視化技術(shù)展示解析法和圖解法的各自優(yōu)勢和特點(diǎn)

機(jī)械原理中的許多圖解法都具有概念清晰的特點(diǎn)，如凸輪輪廓設(shè)計(jì)和基本尺寸確定的圖解法等，而解析法又往往被認(rèn)為難以給出形象的概念。本書通過計(jì)算機(jī)圖形功能和可視化技術(shù)，把許多解析法、數(shù)值法的計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可視化處理，使之超出原來圖解法的概念清晰程度，并可以改變參數(shù)，做到舉一反三，使學(xué)生把機(jī)械原理的學(xué)習(xí)和研究提高到一個(gè)新水平。

4.引入科研成果更新傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容

本教材中引入我校在連桿機(jī)構(gòu)方面的研究成果——數(shù)值比較法，其目的不只是提供一種連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的新的實(shí)用方法，更主要的是促進(jìn)學(xué)生去思考和探索用最新科技成果解決那些尚未很好解決的技術(shù)問題，以推動(dòng)機(jī)械科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

二、建立完善的教學(xué)機(jī)制

培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，并不等于全部由學(xué)生自學(xué)。為了完成培養(yǎng)自學(xué)的目標(biāo)，在學(xué)校層面上應(yīng)建立健全完善的教學(xué)機(jī)制。

完善的學(xué)習(xí)機(jī)制包括課前預(yù)習(xí)，課上解疑，課后復(fù)習(xí)，教師答疑，階段性檢驗(yàn)等內(nèi)容。每次課前要求學(xué)生預(yù)習(xí)，教師上課時(shí)首先了解學(xué)生在預(yù)習(xí)過程遇到的難點(diǎn)，并與學(xué)生一起討論并解決難點(diǎn)問題，然后講解重點(diǎn)及疑難問題并配以典型的例題以達(dá)到化難為易的目的，最后布置練習(xí)及下一次課預(yù)習(xí)的內(nèi)容。

三、建立完善的實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)

實(shí)踐訓(xùn)練包括大作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)等。大作業(yè)可在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)7個(gè)大作業(yè)中選做3個(gè)，同時(shí)配專任教師進(jìn)行大作業(yè)輔導(dǎo)。

為了配合課程學(xué)習(xí)，除了課程教學(xué)大綱要求學(xué)生必作的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖測繪實(shí)驗(yàn)，齒輪范成實(shí)驗(yàn)及軸系部件拆裝實(shí)驗(yàn)等，我校專門為學(xué)習(xí)“機(jī)械原理”的學(xué)生開設(shè)了18學(xué)時(shí)的開放性實(shí)驗(yàn)。

課程考核結(jié)束后，學(xué)生還要進(jìn)行一次課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)主要以自學(xué)為主，教師為學(xué)生指定專門的指導(dǎo)書“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”，書中提供多種可選擇的設(shè)計(jì)題目，學(xué)生通過選題、方案論證、方案設(shè)計(jì)、寫說明書、答辯等一系列的訓(xùn)練過程達(dá)到具備方案設(shè)計(jì)的能力。

同時(shí)，為了檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，還鼓勵(lì)學(xué)生參加“機(jī)械設(shè)計(jì)”創(chuàng)新大賽。學(xué)生通過上述各環(huán)節(jié)的自學(xué)及訓(xùn)練，能達(dá)到掌握課程內(nèi)容，并能熟練運(yùn)用，學(xué)習(xí)效果較好。

四、結(jié)語

本文從教材的選擇、教學(xué)機(jī)制的建立及實(shí)踐環(huán)節(jié)幾個(gè)方面淺談如何建立機(jī)械原理自主學(xué)習(xí)體系，實(shí)踐證明，這種教學(xué)體系有利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，牢固地掌握課程內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧宗全，于紅英，王知行主編. 機(jī)械原理（第三版）. 北京：高等教育出版社， 2015

[2]于紅英，鄧宗全，王知行主編. 機(jī)械原理多媒體課件（第三版）. 北京：高等教育出版社， 高等教育電子音像出版社， 2015

[3]陳明主編. 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì). 武漢：華中科技大學(xué)出版社. 2014