關于《機械原理》課程教學中培養(yǎng)學生運動方案設計能力的探討與嘗試

董亞麗

[摘要]現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展對各門課程的教學提出了更多更高的要求，《機械原理》這門課程目前也面臨一些比較嚴峻的問題。機械運動方案設計在整個機械設計工作中占有重要地位，也是機械原理課程的重要任務之一。文章介紹了在教學過程中通過多種教學環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生運動方案設計能力的做法和效果。實踐結果表明，將機械運動方案設計能力的培養(yǎng)貫穿于教學過程的始終，對于培養(yǎng)學生的參與意識、創(chuàng)造能力和設計能力是大有裨益的。

[關鍵詞]《機械原理》；機械運動；教學設計；學生能力

1 前 言

中職機械專業(yè)教學的現(xiàn)狀不容樂觀，主要是其專業(yè)自身存在不足，但為了促進機械專業(yè)的發(fā)展，使其教學質量得到可靠的保障，中職機械專業(yè)在教學方法等均展開了研究。

《機械原理》課程是機械專業(yè)的一門基礎課，其任務之一就是為后續(xù)的專業(yè)課打好基礎，因此在教學計劃中占有重要地位。而機械運動方案設計是整個機械設計工作的第一步，它對于機械性能的優(yōu)劣及其在市場上的競爭能力都具有決定性的作用。在機械類各專業(yè)學生的整個教學計劃中，只有《機械原理》這門課講授機構運動方案設計的內容。因此，在教學過程中注重培養(yǎng)學生運動方案設計的能力，使學生得到這方面的鍛煉，是《機械原理》課程的一項重要任務。

在以往的《機械原理》教學過程中，機構運動方案的設計是一個比較薄弱的環(huán)節(jié)，為了使學生及早地樹立工程設計觀點，培養(yǎng)學生獨立工作能力，近年來，我們在教學過程中采取了若干措施，力圖加強這一環(huán)節(jié)，取得了可喜的成果。

2 提高學生對機構運動方案設計重要性的認識及學習興趣

課程開始，除了介紹本課程的研究對象、內容，它在教學及國民經濟中的地位和本課程的學習方法外，有意識地強調以下兩方面的內容：

（1）本課程除了講解各種機構進行分析以外，最主要的任務是設計，而分析是設計的第一步，也是設計的基礎。

（2）本課程是與工程密切聯(lián)系的一門技術基礎課，在學習本課程的過程中，對日常生活中司空見慣的東西要注意觀察，注意用所學的知識對其加以分析，不僅能達到對所學知識的加深理解，靈活運用，舉一反三的目的，而且可以啟發(fā)創(chuàng)造靈感。例如，我們通過公共汽車車門和小轎車車門開、閉方法的對比以及載重汽車和人力平板三輪車實現(xiàn)轉彎方法的對比，使學生對運動方案設計和工程實際應用背景間的密切關系以及運動方案設計的重要性有了較初步的認識，所有這些都激發(fā)了對機構運動方案設計的興趣。

3 通過“機構方案小設計”的教學環(huán)節(jié)，使學生得到運動方案設計的初步鍛煉

在本課程開始2～3周后，等學生對機械原理課程有了初步的了解后，開始這一教學環(huán)節(jié)。向學生提出幾個日常生活中司空見慣的用具，如：能自動打開而不能自動合攏的二折傘；只能用雙手打開而不能自動打開的三折傘；普通的用鏈條鏈輪傳動的自行車；只能在固定角度范圍內搖頭的電風扇等。要求學生在學習本課程的過程中，結合所學知識對他們的優(yōu)缺點進行分析，研究做進一步改進設計。要求學期末每個學生交一張在A4圖紙上按比例繪制的、改進了的、用具的機構運動簡圖和一份簡單說明書，在課程進行過程中，組織適當?shù)妮o導、討論。實踐結果表明，雖然有些改進設計還比較粗糙，存在一些缺點，但也確有一些設計構思巧妙，有一定的獨創(chuàng)性和實用價值。

由于這個教學環(huán)節(jié)是在機械原理講課過程中進行的，教學內容與改進設計有密切聯(lián)系，需要改進的用具既是學生們日常生活中司空見慣的，又具有實用價值，因此是一次密切聯(lián)系實際的實踐性教學環(huán)節(jié)，大大激發(fā)了學生們的學習興趣。課堂設計是學生將所學知識轉化為能力的重要實踐環(huán)節(jié)。以設計為中心，以培養(yǎng)能力為目的，安排教學內容，按設計的順序安排教學順序，目的是使學生通過課程學習，提出問題和解決問題的能力得到很好的鍛煉。可以說這一教學環(huán)節(jié)對培養(yǎng)學生運動方案設計的能力打下了一定的基礎。

4 開闊學生視野，幫助學生較系統(tǒng)地了解和掌握機構運動方案設計的知識

在講述各種常用機構的分析和設計后，安排了一章“機構的組合及機構總體方案設計”的教學，目的在于使學生較系統(tǒng)地了解和掌握機構運動方案設計的知識。這一章的內容從基本機構固有的局限性講起，講述了機構的組合方式，通過工程實際中的若干實例，介紹了常用組合機構的類型及應用，使學生們開闊了視野，明白了機構的組合是發(fā)展新機構的重要方法，在此基礎上介紹了各種常用組合機構的設計方法。

在機構總體方案設計一節(jié)中，我們結合具體實例從工藝動作的分解講到機械運動方案的選擇，機構選型應遵循的原則及注意事項。如盡量簡化和縮短運動鏈；盡可能選擇較簡單的機構；盡量減少機構尺寸，選擇合適的運動副形式；選擇合理的動力源形式；合理安排傳動機構的順序；合理分配傳動比；使機械具有有利的傳力條件和良好的動力特性；使機械具有調節(jié)運動參數(shù)的能力，保證機械安全運轉，等等。此外，還介紹了機械中各執(zhí)行構件之間的運動協(xié)調配合和機械運動循環(huán)圖，并舉例說明了機械總體運動方案設計的步驟。

如果說“機構方案小設計”這一教學環(huán)節(jié)還只是一個單一機構運動方案設計的鍛煉的話，那么這一步就是為向綜合性的機械運動方案設計打基礎，為進一步在機械原理課程設計中進行機械總體運動方案設計作準備。

5 在課程設計中進一步加強對機械運動方案設計能力的培養(yǎng)

同以前的課程設計相比，我們大大加強了運動方案設計能力的培養(yǎng)，具體做法：第一步，課程設計開始，在教師布置了設計題目和設計要求后，組織同學觀看有關課程設計的短片。這一步主要是使學生了解所要設計的機械的工藝動作要求，教給同學工藝動作的分解方法。第二步，讓學生根據(jù)所學各種機構的運動形式和特點進行全面分析比較，并盡可能結合工程實際中的問題，如加工難易、摩擦和效率等，根據(jù)“機械總體方案設計”一節(jié)中所學過的有關機構選型的知識，自己提出自己的方案，然后畫出方案草圖，計算自由度，并對所選方案的理由及其優(yōu)缺點加以說明，交給老師，作為最后評分的部分依據(jù)。第三步，組織全班同學討論，每個學生到黑板上講述自己的方案，大家提問題，經過相互交流和補充修改后每個同學確定自己的最后方案。最后同學們根據(jù)自己所選擇的方案上機優(yōu)化設計，進行運動和動力分析，飛輪轉動的慣量計算等，直到畫出設計圖寫好說明書，完成整個課程設計。在此設計過程中，同學們的積極性很高，在自己制訂方案階段，同學們不僅查看了教科書的有關章節(jié)，而且主動翻閱查找資料，充分發(fā)揮了各自的主觀能動性。實踐表明在機械原理課程設計中進一步加強機構運動方案設計能力的培養(yǎng)不僅是必要的，而且是可能的。機械原理課程設計是學生第一次接觸機械設計，通過在課程設計中進一步加強運動方案設計的訓練，對培養(yǎng)學生綜合運用所學的理論知識解決工程實際的設計問題是大有好處的。

綜上所述，機構運動方案的設計能使學生綜合和靈活運用所學過的理論，真正做到理論與實際相結合，它是一項富有創(chuàng)造性的工作，最能激發(fā)起學生的學習興趣，通過在整個教學過程中采取一系列措施加強這一環(huán)節(jié)，使其貫穿教學過程的始終，對培養(yǎng)學生的能力具有重要意義。