近機(jī)械類及非機(jī)械類專業(yè)“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程教學(xué)的探討

張博張秀花李昕王鵬飛劉景艷、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 、河北科技學(xué)院

近機(jī)械類及非機(jī)械類專業(yè)“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程教學(xué)的探討

張博1張秀花1李昕1王鵬飛1劉景艷2
1、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2、河北科技學(xué)院

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是近機(jī)械類專業(yè)和非機(jī)械類專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。在教學(xué)過程中面對(duì)此類專業(yè)學(xué)生出現(xiàn)的思維方式、厭學(xué)心理、實(shí)踐能力不足等問題，從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐環(huán)節(jié)與考核方式等方面給出實(shí)施方案。經(jīng)過實(shí)踐證明，課堂教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力均得到顯著提高。

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；教學(xué)方法；學(xué)習(xí)動(dòng)力；實(shí)踐

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是高等院校近機(jī)械類專業(yè)和非機(jī)械類專業(yè)以及機(jī)電類?？茖I(yè)開設(shè)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，本課程內(nèi)容主要是機(jī)械機(jī)構(gòu)中常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理、運(yùn)動(dòng)特性、設(shè)計(jì)方法，以及常用零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算、工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等兩大部分內(nèi)容。這門課內(nèi)容涉及的比較廣，知識(shí)點(diǎn)和基本概念基本理論比較多，而且許多內(nèi)容理解起來比較抽象。近機(jī)類和非機(jī)類專業(yè)的學(xué)生接觸機(jī)械相關(guān)課程比較少，尤其是一些非機(jī)類專業(yè)學(xué)生，例如食品專業(yè)，這個(gè)專業(yè)由于涉及到食品工程領(lǐng)域，特別是將來可能從事與食品機(jī)械有關(guān)的工作，所以有必要掌握一些機(jī)械領(lǐng)域的基本知識(shí)和技能，但食品專業(yè)學(xué)生多開設(shè)的是生物化學(xué)類的課程，學(xué)生建立起來的思維方式與機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生有不小的差別，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)相當(dāng)一部分內(nèi)容的理解有著很大的出入和困難。為了使學(xué)生在有限的時(shí)間里更好地掌握本課程的基本內(nèi)容，則要結(jié)合近機(jī)類和非機(jī)類專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，結(jié)合教材的內(nèi)容，進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)和培養(yǎng)。

1 提高學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)動(dòng)力

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)主要是講常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理，運(yùn)動(dòng)特性及設(shè)計(jì)方法等等內(nèi)容，而在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中的很多機(jī)械結(jié)構(gòu)本來就比較復(fù)雜，造成相當(dāng)一部分學(xué)生們看不懂課本上的一些例圖和一些有關(guān)描述，不能很好地理解機(jī)械的具體結(jié)構(gòu)，使得學(xué)生們對(duì)相關(guān)的機(jī)械及零部件知識(shí)等造成理解上的障礙，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，久而久之必然使學(xué)生產(chǎn)生了厭學(xué)的心理。

這時(shí)為了幫助學(xué)生理解，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，要盡量避免填鴨式地將教材所講的知識(shí)機(jī)械地講給學(xué)生聽，可以根據(jù)教材的基本知識(shí)，結(jié)合現(xiàn)實(shí)當(dāng)中的一些工程實(shí)例，尤其是與生活息息相關(guān)的實(shí)際情況，將教材上描述晦澀的術(shù)語簡(jiǎn)單化、生活化，并相應(yīng)地提出問題，例如為何會(huì)出現(xiàn)在這種現(xiàn)象等等，使學(xué)生能夠根據(jù)已經(jīng)掌握的知識(shí)和生活常識(shí)，進(jìn)行研究和推理，進(jìn)而理解教材上相應(yīng)內(nèi)容的基本理論、基本方法［1］。

在具體的課堂教學(xué)中可以利用多媒體課件進(jìn)行輔助說明，將復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)通過圖片尤其是動(dòng)畫等給學(xué)生進(jìn)行演示，這樣可以使課本上用二維圖形演示的機(jī)械結(jié)構(gòu)變得更加直觀，從而拉近課堂教學(xué)與工程應(yīng)用的距離，既理解了教材所講述的基本知識(shí)，同時(shí)還可以活躍教學(xué)氣氛，使學(xué)生在輕松愉快中學(xué)習(xí)［2］。特別可以提一些學(xué)生感興趣的話題，例如說男同學(xué)愛好軍事武器的比較多，可與課本的內(nèi)容進(jìn)行結(jié)合，這樣可以極大地增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，方便理解。

例如，在講解凸輪機(jī)構(gòu)這一章節(jié)時(shí)，為了讓同學(xué)們理解凸輪的輪廓和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律之間的關(guān)系，可以從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的工作原理說起，如何控制進(jìn)氣門排氣門何時(shí)開啟何時(shí)關(guān)閉，精確做到該開則開，該關(guān)則關(guān)，這些全由凸輪來控制，具體來說是由相應(yīng)的凸輪輪廓來實(shí)現(xiàn)精確控制。還可以給學(xué)生講第一次世界大戰(zhàn)中螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)槍射擊協(xié)調(diào)器問題，機(jī)槍射擊協(xié)調(diào)器的訣竅在于，當(dāng)螺旋槳槳葉與槍管形成一條直線時(shí)，機(jī)槍自動(dòng)停止射擊，這樣即可避免射出的子彈撞擊槳葉造成損壞。而這種機(jī)構(gòu)的核心實(shí)際由凸輪控制機(jī)槍的射擊與否，有了這樣的設(shè)計(jì)，螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī)的空戰(zhàn)能力得到了質(zhì)的提升。這樣可以通過生動(dòng)的實(shí)例讓學(xué)生在一種比較輕松的氛圍下理解相應(yīng)的原理，這樣效果會(huì)更好一些。

目前，很多課程運(yùn)用多媒體手段進(jìn)行講授，本課也不例外，但多媒體雖然彌補(bǔ)了板書教學(xué)的不足，但是多媒體教學(xué)中課件的文字不宜過多，否則學(xué)生接受起來會(huì)很快產(chǎn)生視覺疲勞。另外教師如果能采用多媒體和板書相結(jié)合的教學(xué)方法，既扮演介紹多媒體課件時(shí)的講解者又扮演板書教學(xué)時(shí)表演者，則可以做到在內(nèi)容上淺顯易懂，形象生動(dòng)，提高學(xué)習(xí)效果，甚至可以更多地采用肢體語言輔助學(xué)生理解自己所要表達(dá)的思想［3］，在講授時(shí)多用疑問句，多向?qū)W生提問題，在提問時(shí)，要切中問題的本質(zhì)，盡量避免照本宣科，使學(xué)生能夠理解，適當(dāng)對(duì)學(xué)生的正確理解加以鼓勵(lì)，多聯(lián)系工程實(shí)際、生活實(shí)際，給學(xué)生以學(xué)習(xí)這門課有意義的感覺，而不是空洞的理論。這樣不僅活躍了課堂氣氛，而且增加了教師和學(xué)生的互動(dòng)。通過教師的傳統(tǒng)板書講解，輔之以多媒體教學(xué)的生動(dòng)、多樣性等優(yōu)點(diǎn)，可以綜合發(fā)揮各種教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì)，大大地提高教學(xué)效果。

2 在講解中要注重各章節(jié)關(guān)系

本課程前半部分主要講述機(jī)械機(jī)構(gòu)中常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理、運(yùn)動(dòng)特性及設(shè)計(jì)方法。機(jī)械系統(tǒng)由機(jī)構(gòu)構(gòu)成，學(xué)生不應(yīng)機(jī)械地按照課本的章節(jié)孤立地去認(rèn)知某一種機(jī)構(gòu)，而是應(yīng)該從機(jī)械總體的角度去認(rèn)知各種機(jī)構(gòu)，通過一些現(xiàn)實(shí)當(dāng)中的典型的機(jī)械系統(tǒng)了解各個(gè)機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)、工作原理、特征和它在系統(tǒng)中的作用，觀察機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系，了解各個(gè)機(jī)構(gòu)是如何配合工作的。例如第一章緒論里提到了內(nèi)燃機(jī)，在講解完各式機(jī)構(gòu)后，可以反過來再引導(dǎo)同學(xué)理解一下內(nèi)燃機(jī)的工作原理，觀察一下內(nèi)燃機(jī)各機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)什么功能，機(jī)構(gòu)之間如何配合工作，這樣建立了聯(lián)系后，有助于學(xué)生理解。

本課程后半部分主要講述常用連接（螺紋連接、鍵連接等），機(jī)械傳動(dòng)（螺旋傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)），軸系零、部件（軸、軸承）等。這部分內(nèi)容每個(gè)章節(jié)各有特點(diǎn)，單從內(nèi)容上看每種零件設(shè)計(jì)方法不盡相同，且內(nèi)容繁多，公式表格繁雜，學(xué)生們普遍感覺困難。由于學(xué)生要進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)，課程設(shè)計(jì)是對(duì)本課內(nèi)容的一個(gè)總結(jié)。那么這部分內(nèi)容的教學(xué)可與課程設(shè)計(jì)結(jié)合起來。當(dāng)教師講到與設(shè)計(jì)題目中某些方面相關(guān)的章節(jié)時(shí)，學(xué)生就開始思索自己題目中相應(yīng)點(diǎn)的方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問題，要教會(huì)學(xué)生進(jìn)行查閱資料表格的能力，不太懂的問題可及時(shí)與教師或同學(xué)進(jìn)行交流探討。課程設(shè)計(jì)題目要在課程開講前布置到位，使學(xué)生帶著任務(wù)聽課，學(xué)習(xí)效果會(huì)更好［4］。

3 注重對(duì)學(xué)生自身能力的培養(yǎng)

授人以魚不如授人以漁，教學(xué)最終目的不僅是教會(huì)學(xué)生知識(shí)，最重要的是提高學(xué)生自身的能力。首先，要讓學(xué)生具備獨(dú)立思考問題、分析問題的能力，教師在平時(shí)的整個(gè)教學(xué)過程中不應(yīng)給學(xué)生“完整、到頂”的概念，應(yīng)著重啟發(fā)學(xué)生提出各種各樣的問題［5］。通過不足和問題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能動(dòng)性。例如在該課程中講到范成法加工漸開線齒廓和根切這一部分的過程時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生使用范成儀器親自用鉛筆把齒廓的形成過程畫出，以此來理解范成法的含義，理解漸開線齒廓是如何形成的，通過畫標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪的不同輪廓，來理解什么是根切現(xiàn)象，它會(huì)帶來什么后果，如何避免根切現(xiàn)象。可能通過教材的講解同學(xué)們對(duì)于概念有些疑問，但一旦學(xué)生帶著這些問題親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，這些問題便會(huì)迎刃而解，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)也能理解這些理論在實(shí)際工程當(dāng)中的應(yīng)用，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。其次這門課是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，所以一定要提高學(xué)生自己動(dòng)手解決問題的能力，這些能力的提高除了可以通過教學(xué)計(jì)劃里的實(shí)驗(yàn)課外，還可以通過其他的一些實(shí)踐環(huán)節(jié)來進(jìn)行，例如機(jī)械創(chuàng)新競(jìng)賽。舉辦競(jìng)賽的目的主要是為了通過競(jìng)賽，學(xué)生把機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)里面學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力以及工程實(shí)踐能力。競(jìng)賽涉及面比較廣，各專業(yè)學(xué)生都可以報(bào)名參加，例如各近機(jī)類非機(jī)類專業(yè)，有利于做到各專業(yè)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作，增加各專業(yè)知識(shí)之間的滲透，各取所長，例如電類專業(yè)學(xué)生的加入可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)化、智能化等功能。學(xué)生可以分組利用課余時(shí)間設(shè)計(jì)，并將學(xué)院所屬的創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開放，以方便學(xué)生使用。設(shè)計(jì)工作完成，由學(xué)院組織老師對(duì)所有參賽產(chǎn)品進(jìn)行總結(jié)，小組成員講解設(shè)計(jì)思路、產(chǎn)品功能、創(chuàng)新點(diǎn)、最佳方案的遴選，最后評(píng)選出最優(yōu)產(chǎn)品。

4 豐富考核方式

要使考試真正能夠?qū)W(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)進(jìn)行全面有效的測(cè)試評(píng)價(jià)。由于本課程的內(nèi)容比較繁多，涉及面較廣，如果只采用傳統(tǒng)的“一張卷”閉卷考試形式，也不能全面地考查學(xué)生的掌握情況，而且以往的閉卷考試內(nèi)容多局限于書本中的基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論，記憶性成分占很大比重，答案往往過于唯一，學(xué)生只知道死記硬背，死套公式，而且助長了學(xué)生作弊的心理［6］。所以在試題形式上，應(yīng)多出一些開放題，以教材規(guī)定的基礎(chǔ)知識(shí)為依托，盡量增加一些工程實(shí)踐內(nèi)容，給學(xué)生以思考和創(chuàng)造的空間，這樣可以強(qiáng)迫學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和能力，可以采用開卷形式，使學(xué)生盡量不采用記憶、背誦方式應(yīng)考，從而以一個(gè)平和的心態(tài)應(yīng)對(duì)考試，而不是應(yīng)付差事。甚至考試可以增加答辯形式，將學(xué)生分成若干小組，每一小組分配不同與工程相關(guān)的實(shí)際問題，令同學(xué)們自行查詢資料，自行設(shè)計(jì)方案，最后分組匯報(bào)指導(dǎo)教師，以鍛煉學(xué)生。

5 結(jié)束語

通過對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中存在問題以及具體教學(xué)方法和教學(xué)手段、考核方法等方面進(jìn)行分析，欲提升教學(xué)效果就要從提高近機(jī)械類及非機(jī)械類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力與自身各種能力的培養(yǎng)等角度出發(fā)進(jìn)行改進(jìn)。經(jīng)過一定的實(shí)踐，這些舉措在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生在運(yùn)用所學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上的實(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力，以及進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和設(shè)計(jì)能力等方面有著不錯(cuò)的效果。

［1］張宏梅.“問題式”教學(xué)法在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教學(xué)中的應(yīng)用［J］.機(jī)械管理開發(fā)，2011，（6）：173-174.

［2］李慧芳.淺談工科院校非機(jī)械類專業(yè)機(jī)械基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革［J］.化工高等教育，2006（3）：32-34.

［3］周志剛.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量控制及創(chuàng)新能力培養(yǎng)［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32（10）：110-113.

［4］李延斌.面向培養(yǎng)卓越工程師的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程改革［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29（4）：231-233.

［5］福州大學(xué)課題組.機(jī)械工程類學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)狀況調(diào)查及有關(guān)對(duì)策［J］.高等理科教育，2001（1）：30-34.

［6］王琳，沈冰，陳麗華.工程力學(xué)考試改革探討［J］.沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)：社會(huì)科版，2009，16（1）：109-111.

［7］金清肅，李文忠，趙小明.應(yīng)用型工科院校機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)踐教學(xué)的研究 ［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30（1）：132-133.

張博，1986年出生，河北保定人，工學(xué)碩士，助教，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)，CAD/CAM技術(shù)及應(yīng)用。