機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)改革與探索

劉剛?閆石林

摘 要：機(jī)械設(shè)計是機(jī)械類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。本文結(jié)合作者機(jī)械設(shè)計的教學(xué)實踐，詳細(xì)介紹了通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、多媒體應(yīng)用及課程設(shè)計等一系列改革和探索，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，顯著提高教學(xué)效果的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計 創(chuàng)新能力 課程設(shè)計 多媒體教學(xué) 改革與探索

課 題：本文系晉中學(xué)院教改項目：機(jī)械設(shè)計教學(xué)中的立體化教材建設(shè)（編號：ZI2012jg15）研究成果。

一、背景

機(jī)械設(shè)計課是與工程聯(lián)系最為緊密的學(xué)科之一。它以機(jī)械中的常用機(jī)構(gòu)和一般工作條件下的通用零部件為研究對象，研究常用機(jī)構(gòu)和通用零部件的分析和設(shè)計問題，是機(jī)械類和近機(jī)械類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，其理論性和實踐性都很強(qiáng)。該課程的學(xué)習(xí)，不僅要求學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)和零部件的基本原理和基本設(shè)計方法，還要求學(xué)生運(yùn)用這些基本理論來設(shè)計一些常規(guī)機(jī)械和處理機(jī)械中的一些實際應(yīng)用。

因此，在機(jī)械設(shè)計課程的教學(xué)中，不僅要滲透創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識的理念，更應(yīng)該把學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新精神作為應(yīng)用課程改革的重點。多年來，機(jī)械設(shè)計教研室的老師做了一些探索，并對成果的經(jīng)驗進(jìn)行了總結(jié)。

二、以理論教學(xué)改革為基礎(chǔ)，優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)

理論教學(xué)是實踐教學(xué)的基礎(chǔ)。只有讓學(xué)生掌握了扎實的設(shè)計理論，才有可能將這些設(shè)計理論靈活應(yīng)用于工程實踐。機(jī)械設(shè)計課的理論性、實踐性、設(shè)計性都很強(qiáng)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力的核心課程。課堂教學(xué)不僅僅是傳授理論知識，更應(yīng)注重培養(yǎng)工程意識，啟迪創(chuàng)造靈感，提高創(chuàng)新能力。

1.調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果

調(diào)整教學(xué)內(nèi)容是課程改革的基礎(chǔ)。在對教材進(jìn)行取舍的過程中，遵循突出應(yīng)用與實操，在教授基本知識、基本原理和基本方法的同時，引入機(jī)械設(shè)計發(fā)展的最新成果，注意到知識點的深入淺出和主次分明，而不是面面俱到，把新型機(jī)構(gòu)和現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計方法與生活實踐相結(jié)合，既調(diào)動了學(xué)生積極性，又將機(jī)械理論寓教于學(xué)，在豐富課堂信息量的過程中，提高機(jī)械設(shè)計的應(yīng)用教學(xué)效果。學(xué)生對機(jī)械的了解只限于生活中接觸的范圍，還習(xí)慣于理性思維，缺少工程觀念。而傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容陳舊，聯(lián)系工程實際不夠，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新思維。授課時，最好適當(dāng)引入學(xué)科中比較成熟的新理論、新技術(shù)和工程技術(shù)的最新發(fā)展動態(tài)，如優(yōu)化設(shè)計、全生命周期設(shè)計等。另外，通過課外自學(xué)選修課等形式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)常用最新工程設(shè)計軟件如Pro/Engineer，UG。這樣既可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又可以開闊學(xué)生的視野。

2.改革教學(xué)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計課程的教學(xué) “以教師為中心”，僅僅注重知識的灌輸。這對學(xué)生的創(chuàng)新精神的培養(yǎng)是很不利的。改革傳統(tǒng)教學(xué)方法，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，積極探索學(xué)生自主研究、自主創(chuàng)新式的學(xué)習(xí)方法，積極推進(jìn)討論式、探究式、問題式教學(xué)方法，既學(xué)習(xí)了知識，又能提高創(chuàng)新能力。

課堂教學(xué)是學(xué)生課程學(xué)習(xí)的主陣地。加強(qiáng)教師對學(xué)生課程學(xué)習(xí)的主導(dǎo)作用，恰到好處地創(chuàng)設(shè)問題情境，可以達(dá)到師生互動。問題的提出，要具有一定的實際工程背景，以增強(qiáng)學(xué)生的工程素質(zhì)。問題的分析要能引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，創(chuàng)造性地解決問題。問題的解決要通過啟發(fā)引導(dǎo)給出，為學(xué)生今后解決問題指明思路與途徑。這種啟發(fā)式教學(xué)能夠潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，幫助學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會探索。

3.采用多媒體教學(xué)，增強(qiáng)課堂效果

機(jī)械設(shè)計傳統(tǒng)的教學(xué)手段，如黑板、模型加掛圖，無法表達(dá)零件之間的相對運(yùn)動，教師授課形式單一，缺乏直觀性，在一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)的積極性。在機(jī)械設(shè)計課程中，充分利用現(xiàn)代多媒體手段，將零件的運(yùn)動變化逼真地展現(xiàn)出來，使機(jī)器真正動起來，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面，精心設(shè)計的多媒體、課件可以清楚地顯示教學(xué)內(nèi)容難點，提高教學(xué)效率，而且二維和三維動畫形象生動，加深了學(xué)生印象。

4.注重啟發(fā)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力

機(jī)械設(shè)計課程雖然是機(jī)械專業(yè)理論課，但是應(yīng)用性極強(qiáng)。因此機(jī)械專業(yè)的學(xué)生要能夠自主學(xué)習(xí)課程的相關(guān)內(nèi)容，提高機(jī)械理論學(xué)習(xí)的實踐應(yīng)用主動性，掌握科學(xué)學(xué)習(xí)的思維方法。機(jī)械設(shè)計課程的教學(xué)改革必須堅持把啟發(fā)式教學(xué)方法放在首位，并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同特點，穿插采用討論式和案例式教學(xué)方法。多種教學(xué)方法的應(yīng)用，使學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和自我學(xué)習(xí)的意識得到了進(jìn)一步加強(qiáng)，同時加深了學(xué)生對基本知識的理解與掌握，并強(qiáng)化了記憶，從而提高了學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力。

三、改革實踐教學(xué)體系，構(gòu)建應(yīng)用教學(xué)模式

實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力、實踐動手能力、綜合設(shè)計能力以及創(chuàng)新思維的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。實踐教學(xué)體系由實驗教學(xué)、課程設(shè)計兩部分組成。

1.改革實驗教學(xué)

傳統(tǒng)的課程實驗如機(jī)構(gòu)測繪、齒輪范成、動平衡等一般為單一的驗證性實驗。這些基本實驗有助于對鞏固學(xué)生對基礎(chǔ)理論的理解，但整個實驗過程只是根據(jù)給定實驗步驟去驗證結(jié)果的正確與否，學(xué)生的積極性不高，實驗效果不太理想。我們在實驗教學(xué)中增設(shè)了一些創(chuàng)新型、設(shè)計型實驗，如“機(jī)構(gòu)運(yùn)動創(chuàng)新實驗”，讓學(xué)生根據(jù)給定的題目自行構(gòu)思實驗方案，將自己設(shè)計的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案進(jìn)行運(yùn)動模擬，將設(shè)計理論在實踐中檢驗，而教師主要起引導(dǎo)和啟發(fā)作用，給學(xué)生足夠的思維空間和創(chuàng)作空間。這樣就可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，真正提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和動手能力。

2.加強(qiáng)課程設(shè)計環(huán)節(jié)

機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計是課程的一個重要的實踐性環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的課程設(shè)計一般以減速器為研究題目。在設(shè)計過程中，老師限定了題目和方案，還提供了比較齊全的參考資料，學(xué)生自主設(shè)計的內(nèi)容較少，不利于創(chuàng)新能力和工程實踐能力的培養(yǎng)。針對這些問題，我們對課程設(shè)計的教學(xué)作了相關(guān)的改革和探索，找一些工程實踐性強(qiáng)與并且與地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)緊密聯(lián)系的機(jī)械作為設(shè)計題目?？紤]學(xué)生個體能力的差異，既有一些基礎(chǔ)的簡單的內(nèi)容，又要有一定難度和深度的內(nèi)容。采用學(xué)生選擇和老師指定相結(jié)合的選題原則，以學(xué)生為中心，讓學(xué)生自己確定題目，教師規(guī)定設(shè)計內(nèi)容和要求。老師帶領(lǐng)學(xué)生現(xiàn)場參觀這些機(jī)械裝置，查閱相關(guān)資料，使學(xué)生對所設(shè)計的機(jī)械裝置有一定的感性認(rèn)識，真正了解所設(shè)計機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)，并鼓勵學(xué)生在現(xiàn)有傳動方案的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮主觀能動性，提出多種方案，從機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、可行性、實用性，多方面考慮作出選擇，選取最優(yōu)設(shè)計方案。方案確定好后，鼓勵學(xué)生使用先進(jìn)大型軟件進(jìn)行運(yùn)動分析和動力分析。然后根據(jù)各構(gòu)件受力情況，按照等強(qiáng)度設(shè)計理論，對各構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于較高水平的學(xué)生要求編制程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算，并用Pro/E等軟件完成三維造型，最終完成設(shè)計任務(wù)。這樣在整個設(shè)計過程，因材施教，既尊重了個體差異，又充分調(diào)動了個體主觀能動性和創(chuàng)造潛能，不僅使課程設(shè)計與計算機(jī)應(yīng)用能力有機(jī)融合，還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和動手能力，提高了教學(xué)效果。

四、小結(jié)

機(jī)械設(shè)計通過幾年的改革實踐，取得了一定的教學(xué)效果。但教學(xué)改革是一個系統(tǒng)工程，在不斷總結(jié)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，我們在機(jī)械設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核方式上進(jìn)行了一系列的探索，目的是尋求一條適合筆者學(xué)院特色的課程體系與教學(xué)模式。只有在教學(xué)改革中不斷總結(jié)經(jīng)驗，提高教學(xué)質(zhì)量，把枯燥的理論教學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力，不斷適應(yīng)筆者學(xué)院職業(yè)應(yīng)用的轉(zhuǎn)型發(fā)展要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳立德.機(jī)械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]邱宣懷.機(jī)械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2001.

（作者單位：晉中學(xué)院）