應(yīng)用型本科《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教學(xué)改革探討

金桂芹+閻濤

摘要：隨著學(xué)院從普通本科向應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型，原有的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)模式、內(nèi)容已不能適應(yīng)課程的發(fā)展，需從多方面進(jìn)行改革。通過改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法，注重培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性及學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力、科研能力和創(chuàng)新能力，為畢業(yè)后成為一名出色的技術(shù)應(yīng)用型人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科;機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ);教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2015）20-0118-02

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程是機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)主干課，是涉及工程材料、工程力學(xué)、公差與配合、機(jī)械制圖及機(jī)械設(shè)計(jì)等知識(shí)的一門課程，在機(jī)械學(xué)科教學(xué)改革中，具有重要的地位。對(duì)于應(yīng)用型本科學(xué)生來(lái)說(shuō)，通過該課程的學(xué)習(xí)，主要培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力及工程意識(shí)等。所以該課程的教學(xué)不能再以傳統(tǒng)的理論教學(xué)為主，應(yīng)以提高學(xué)生實(shí)踐技能、科研能力和綜合素質(zhì)為核心，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步充實(shí)和優(yōu)化，教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行改進(jìn)，在教學(xué)體系建設(shè)中體現(xiàn)“應(yīng)用”二字，適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)?，F(xiàn)結(jié)合多年的企業(yè)工作經(jīng)歷及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，主要從以下幾方面來(lái)探討：

一、改革教學(xué)內(nèi)容

1.理論教學(xué)。從培養(yǎng)應(yīng)用型人才的要求來(lái)看，原來(lái)的機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)注重理論，且內(nèi)容陳舊、枯燥，概念多抽象，缺乏實(shí)踐性，學(xué)生較難理解，學(xué)習(xí)起來(lái)非常困難。為此應(yīng)減少煩瑣公式的推導(dǎo)過程，多利用結(jié)論于實(shí)際工程計(jì)算中，少分析原理，代之以具體應(yīng)用的演練。比如講解平面機(jī)構(gòu)一章，簡(jiǎn)介平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和力分析（對(duì)于類似內(nèi)容感興趣的同學(xué)可在課下深入研究，教師采用晚輔導(dǎo)的方式答疑），重點(diǎn)講解平面機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用，并多引入工程實(shí)際典型的例子，比如：汽車、機(jī)械手、打印機(jī)等，使學(xué)生對(duì)現(xiàn)代機(jī)械有更深刻的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)新能力。當(dāng)今機(jī)械類應(yīng)用人才，應(yīng)具有機(jī)器的使用、維護(hù)、管理及設(shè)計(jì)能力，這都應(yīng)從教學(xué)過程中體現(xiàn)出來(lái)。另外，任何一個(gè)機(jī)器都不是孤立的，大部分機(jī)械產(chǎn)品都是機(jī)、電、液一體的組合，應(yīng)增加以電、液為動(dòng)力源的機(jī)構(gòu)組合的講解。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)。應(yīng)明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不僅僅是對(duì)某一結(jié)論的驗(yàn)證及對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，還是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)造思維能力及創(chuàng)新能力的強(qiáng)有力的手段。因此，應(yīng)該改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，增加自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、機(jī)械裝置組合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及解決工程實(shí)際問題的實(shí)驗(yàn)，增加學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，發(fā)揮其主觀能動(dòng)性。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法由實(shí)驗(yàn)老師一人代辦，學(xué)生只是觀察過程、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在新的教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)讓學(xué)生自己操作實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備，親自完成實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可分為必做、選做、自由設(shè)計(jì)等，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)實(shí)行開放式或半開放式管理，來(lái)增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)及實(shí)踐的機(jī)會(huì)。最后，學(xué)校應(yīng)加大硬件設(shè)施的投入，為學(xué)生搭建一個(gè)鍛煉的平臺(tái)。傳統(tǒng)、較單一的實(shí)驗(yàn)設(shè)施及落后的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)取消，取而代之的是以先進(jìn)、具有時(shí)代前沿的實(shí)驗(yàn)。比如建立機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)室，通過計(jì)算機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，一方面提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，另一方鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新的意識(shí)?？傊瑱C(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)真正的成為廣大學(xué)生科技創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的一個(gè)平臺(tái)，為將來(lái)走上工作崗位鋪好路，搭好橋。

二、改革教學(xué)方法

1.采用啟發(fā)式、互動(dòng)式教學(xué)方法。為使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，可采用啟發(fā)式教學(xué)，這樣可以有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如：課前，讓學(xué)生準(zhǔn)備出圖釘、硬紙板以及剪刀等物品，在課堂上讓學(xué)生用這些物品在老師的啟發(fā)下自制三種基本類型的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，然后讓學(xué)生通過變換其中特定桿的長(zhǎng)度使這些機(jī)構(gòu)發(fā)生改變，悟出其中內(nèi)在的原理，從而加深對(duì)基本原理的領(lǐng)悟。在講解帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，拿出帶傳動(dòng)的教具，并讓其運(yùn)動(dòng)起來(lái)。然后啟發(fā)學(xué)生，如果這個(gè)帶傳動(dòng)系統(tǒng)由我們來(lái)設(shè)計(jì)，那需要設(shè)計(jì)什么？學(xué)生通過思考可知主要是設(shè)計(jì)傳動(dòng)帶和帶輪兩大部分，接著引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)帶的型號(hào)、長(zhǎng)度及根數(shù)，帶輪的中心距及帶輪的大小等，讓學(xué)生思考為什么這樣設(shè)計(jì)，參數(shù)改變會(huì)發(fā)生什么？這種步步引導(dǎo)啟發(fā)，與學(xué)生互動(dòng)，可以集中學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的想象力。啟發(fā)互動(dòng)式教學(xué)可使學(xué)生充分參與進(jìn)來(lái)，讓學(xué)生對(duì)本門課程的教學(xué)內(nèi)容掌握的更深入。

2.把課堂討論運(yùn)用到課堂教學(xué)中。由于本課程相對(duì)來(lái)說(shuō)內(nèi)容比較枯燥，再加上學(xué)生普遍沒有相關(guān)的基礎(chǔ)，使初學(xué)的學(xué)生難以適應(yīng)，嚴(yán)重地影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及學(xué)習(xí)效果。在講授時(shí)，如能從生活中的實(shí)例逐步引伸出機(jī)械工程的實(shí)際問題，并結(jié)合學(xué)生的基礎(chǔ)找出問題進(jìn)行討論，就能使學(xué)生有成就感，確實(shí)體會(huì)到學(xué)以致用。與此同時(shí)改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法（講授—習(xí)題—輔導(dǎo)），進(jìn)行習(xí)題課的改革。例如：在講解減速器時(shí)，給出幾組二級(jí)齒輪減速器中間軸的結(jié)構(gòu)圖（設(shè)置好錯(cuò)誤），讓學(xué)生把自己想象成某企業(yè)課題組中的工程師，模擬設(shè)計(jì)論證會(huì)在課堂上（教室為模擬技術(shù)部辦公室）討論，指出圖中結(jié)構(gòu)不合理的地方，并說(shuō)出為什么不合理，最后再由老師（模擬技術(shù)部部長(zhǎng)）進(jìn)行補(bǔ)充和更正。再如滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)這一章節(jié)，我們可給學(xué)生一些軸系組合設(shè)計(jì)的方案，讓學(xué)生在查閱相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，就各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行討論。這種隨堂討論的形式，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，使每個(gè)學(xué)生都能主動(dòng)或被動(dòng)地融入到討論中，也使得知識(shí)的掌握變得更加容易。

3.將信息技術(shù)手段運(yùn)用在課堂教學(xué)中。大量的網(wǎng)絡(luò)信息資源的合理利用，可以改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，從接受學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)。多媒體、錄像、網(wǎng)絡(luò)等媒介具有無(wú)窮的魅力以及極強(qiáng)的感染力，可以使抽象的零件結(jié)構(gòu)、工作原理直觀化，枯燥的知識(shí)趣味化，使學(xué)生在輕松愉快的環(huán)境中動(dòng)腦，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。比如在講解直齒圓柱齒輪漸開線的形成時(shí)，如果只有老師枯燥的講解，學(xué)生不好理解;如果再加上一段漸開線的形成動(dòng)畫，學(xué)生則一目了然。講解插齒、滾齒及切齒時(shí)，通過動(dòng)畫或錄像放映，使得學(xué)生得以直觀的感受，讓難點(diǎn)不難。

三、培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械工程意識(shí)

在講解機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、安全意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)、責(zé)任意識(shí)、團(tuán)體意識(shí)、市場(chǎng)意識(shí)以及管理意識(shí)等。諸如安全意識(shí)，讓學(xué)生首先明白安全第一，安全是生產(chǎn)的保證。比如講解齒輪嚙合傳動(dòng)的防護(hù)時(shí)，通過分析可知，兩輪開始嚙合的地方最危險(xiǎn)，讓學(xué)生思考怎樣避免該類危險(xiǎn)，通常的做法是：如果空間或結(jié)構(gòu)允許，盡可能將齒輪裝入齒輪箱中封閉起來(lái);如果不允許，那么盡可能加防護(hù)裝置。其次，質(zhì)量是企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。在講聯(lián)接一章時(shí)，講到鍵連接、銷連接及螺栓連接時(shí)，讓學(xué)生分析為什么必須要進(jìn)行強(qiáng)度校核。讓學(xué)生牢記機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，一個(gè)小小零件不合格，可能會(huì)造成重大的安全、質(zhì)量事故。任何一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)，不僅只是機(jī)械，可能包含有電子及其他學(xué)科知識(shí)，需要部門間通力協(xié)作、互相幫助，時(shí)刻培養(yǎng)學(xué)生的謙虛態(tài)度及團(tuán)隊(duì)精神。在學(xué)生設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，要理解“折中”的概念。要想達(dá)到優(yōu)異的質(zhì)量以及完善的功能，勢(shì)必增加設(shè)計(jì)與制造的成本，而一個(gè)產(chǎn)品的售價(jià)過高會(huì)使該產(chǎn)品很難銷售。為此，就要根據(jù)用戶需求有所側(cè)重，對(duì)不必須的功能有所取舍，對(duì)不影響產(chǎn)品總體質(zhì)量的環(huán)節(jié)可降低要求。玻璃刀就是一個(gè)典型的例子。硬度要求最高的部分用金剛石來(lái)制造，只是鑲嵌在金屬頭上，而不是通體都為金剛石，而刀柄則使用塑料或木材制作，這樣既保證了硬度又降低了制造成本。另外，機(jī)械設(shè)計(jì)的許多公式及各章的表格、數(shù)據(jù)，是前人經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，學(xué)生應(yīng)該學(xué)會(huì)應(yīng)用。只有在實(shí)際授課當(dāng)中自始至終的灌輸機(jī)械工程意識(shí)，才能讓學(xué)生更順利的融入社會(huì)，有企業(yè)人的責(zé)任感與擔(dān)當(dāng)精神。

四、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

學(xué)好《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》這門課程是進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)，可以采用“教學(xué)—生產(chǎn)—研究—實(shí)訓(xùn)”教學(xué)方法，充分利用校內(nèi)外人才和教育資源，主動(dòng)把教學(xué)與生產(chǎn)結(jié)合起來(lái)，利用校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地，盡可能把教學(xué)、生產(chǎn)和新產(chǎn)品研發(fā)、實(shí)訓(xùn)相結(jié)合。在真實(shí)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)環(huán)境中，學(xué)生所得到的知識(shí)及鍛煉是課堂及普通實(shí)訓(xùn)難以比擬的。除此以外，還可從以下幾個(gè)方面著手：①注重實(shí)驗(yàn)課程：建立健全機(jī)械性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室。因?yàn)樵谄髽I(yè)，看一個(gè)企業(yè)質(zhì)量好與壞，首先看檢測(cè)設(shè)備，如果連最基本檢測(cè)手段都沒有，何談產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。通過該類實(shí)驗(yàn)課，不僅培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)量意識(shí)，進(jìn)一步拉近了學(xué)生與企業(yè)之間的距離;②增加教具，幫助提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;③理論聯(lián)系實(shí)際。在講鏈傳動(dòng)時(shí)，我們以自行車鏈條為例，引出滾子鏈及鏈輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn);講棘輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，同樣以自行車下坡為例，引出棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，使學(xué)生感受深刻;在講解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，拿出生活中比較熟悉的產(chǎn)品，如：折疊雨傘、公共汽車門、縫紉機(jī)等;④進(jìn)行機(jī)械拆裝實(shí)習(xí)。培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)機(jī)械、分析機(jī)械及動(dòng)手能力。比如：減速器的拆裝、軸的拆裝;⑤組織學(xué)生參加機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)。

五、結(jié)語(yǔ)

總之，每門課程的教學(xué)改革都是無(wú)止境的，都應(yīng)經(jīng)過實(shí)踐、總結(jié)、提高、再實(shí)踐的不斷循環(huán)，從而得到合適的教學(xué)方法。通過以上教學(xué)方法的綜合運(yùn)用，使得學(xué)生學(xué)習(xí)的目的更明確，提高了學(xué)習(xí)興趣，能夠更主動(dòng)更扎實(shí)的學(xué)好本門課程;理論與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，提高其工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識(shí)，為使學(xué)生畢業(yè)后成為一名出色的技術(shù)應(yīng)用型人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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