機械基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實踐探索

周征　蔡玉強　馮立艷　李建功　張雪雁

【摘 要】針對目前國內(nèi)各大高校機械基礎(chǔ)課程存在的問題，以華北理工大學(xué)為例對課程教學(xué)改革與實踐進行了分析。提出了啟發(fā)式、討論式、模型式、網(wǎng)絡(luò)式等教學(xué)方法，探討了教學(xué)技巧的靈活應(yīng)用、虛擬實驗平臺的建立以及教學(xué)科研一體化對提高教學(xué)質(zhì)量的重要作用。

【關(guān)鍵詞】機械基礎(chǔ)課程；教學(xué)方法；教學(xué)技巧；實驗教學(xué)；教學(xué)科研

【Abstract】To deal with the problems existing in mechanical basic courses in current domestic major colleges and universities， this paper uses the case of North China University of Science and Technology to analyze the educational reform and practice， and put forward teaching methods including heuristic， discussion， model teaching， network teaching， etc. The application of teaching techniques， the establishment of virtual experiment platform and the integration of teaching and research on improving the quality of teaching were discussed.

【Key words】Mechanical basic courses， Teaching methods， Teaching skills， Experimental teaching， Teaching and scientific research

機械基礎(chǔ)課程在培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、想象力、實踐能力和創(chuàng)新能力等方面起到非常重要的作用，而且還直接影響到學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及畢業(yè)后從事工作的能力。然而，目前國內(nèi)各大高校機械基礎(chǔ)課程方面還存在著創(chuàng)新意識不足、理論與實踐脫節(jié)、教學(xué)與科研不能深度融合等一系列問題[1-3]。因此，筆者以華北理工大學(xué)為例，基于多年講授機械基礎(chǔ)課程的經(jīng)驗，通過對其現(xiàn)狀的分析，以期改進目前存在的問題，使機械基礎(chǔ)課程發(fā)揮更加重要的作用。

華北理工大學(xué)是河北省十所重點骨干大學(xué)之一，機械基礎(chǔ)課程在河北省高校中處于較高水平。其中，機械原理是河北省精品資源共享課，機械設(shè)計是河北省精品課，機械制圖是河北省精品課，機械設(shè)計教材是國家級規(guī)劃教材，機械設(shè)計課程設(shè)計教材是國家級規(guī)劃教材。我校機械基礎(chǔ)課程有深厚的歷史積淀，有長遠的規(guī)劃目標(biāo)，并且在教學(xué)內(nèi)容體系、教學(xué)方法、教學(xué)技巧、教材建設(shè)、實驗教學(xué)等方面做了許多有益的改革，下面以教學(xué)方法、教學(xué)技巧、實驗教學(xué)為例進行說明。

1 教學(xué)方法改革創(chuàng)新

啟發(fā)式創(chuàng)新教學(xué)：將學(xué)生作為教學(xué)主體，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合實際生活中耳熟能詳?shù)膶嵗鰡栴}。俗話說，要想給學(xué)生一碗水，教師往往要有一桶水，而我們提倡讓學(xué)生自己去找水，為有源頭活水來，循循善誘，引導(dǎo)學(xué)生逐步、逐層、逐段去分析問題，有意識地構(gòu)建機械基礎(chǔ)實踐情景，有意識地鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力、形象思維能力和想象力，提高學(xué)生對工程設(shè)計制造應(yīng)用的能力，進而解決問題。

討論式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)：設(shè)置機械基礎(chǔ)綜合型分析題目，把學(xué)生劃分成幾個討論小組，使每組同學(xué)都有機會發(fā)表對問題的看法，提出一定的解決方案以及關(guān)鍵技術(shù)路線，這樣學(xué)生真正成為課堂中心，能夠充分發(fā)揮自己的主觀能動性，還可以聽取其他小組同學(xué)對問題的不同看法，可以互相學(xué)習(xí)，互相打分，互相趕超。老師根據(jù)學(xué)生設(shè)計的方案等內(nèi)容進行有針對性的講解，得出一定的結(jié)論。這樣對于比較綜合型的題目，通過討論，使學(xué)生印象更加深刻，進而更好地把握住重點難點。

模型式立體化教學(xué)：學(xué)生往往對各種立體、機構(gòu)、零部件等缺乏感性認(rèn)識，為了改善這種情況，建立了機械基礎(chǔ)專用教室。將裝有各種常用機構(gòu)、通用零件、立體模型的展示柜陳列于教室的四周，老師在講授過程中可以隨時面對展示柜進行講解，并且可以用遙控器讓機構(gòu)、零部件、立體等進行運動，使教學(xué)變得生動、形象、直觀，使學(xué)生對立體模型、工作原理、結(jié)構(gòu)特點、設(shè)計方法等有更加深刻的理解。另外，學(xué)生也可以利用課下時間對立體、機構(gòu)、零部件進行觀察和思考，將課本上圖片和實際模型進行對比分析，加深記憶，起到了很好的教學(xué)效果。

互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)：充分利用互聯(lián)網(wǎng)+，開發(fā)了機械基礎(chǔ)課程優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)了線下與線上的學(xué)習(xí)互動，包括教學(xué)多媒體課件、全程教學(xué)錄像、典型題目分析解答、歷年考試樣卷、學(xué)生作品拓展資源等，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了很好的平臺，使學(xué)生的學(xué)習(xí)成績和綜合能力有了顯著的提高。網(wǎng)絡(luò)式教學(xué)可以使學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)進行學(xué)習(xí)，不再受上課時間地點的限制，隨時隨地訪問課程平臺上豐富的文字、圖片、動畫、視頻等資源，打破學(xué)校的圍墻，同時也是互聯(lián)網(wǎng)+教育發(fā)展的必然趨勢。

2 教學(xué)技巧靈活應(yīng)用

在機械基礎(chǔ)的授課過程中，注重突出主線，注重講思路、講方法、講重點、講難點、講學(xué)科發(fā)展、講工程應(yīng)用，用靈活的教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量，下面以機械制圖課程為例進行說明。長對正、高平齊、寬相等是機械制圖的核心規(guī)律，正所謂一條紅線，貫穿始終；分規(guī)、直尺等畫圖工具對于畫圖來說十分重要，正所謂工欲善其事，必先利其器；國家標(biāo)準(zhǔn)在畫圖時要嚴(yán)格遵守，正所謂沒有規(guī)矩，不成方圓。筆者基于多年教學(xué)經(jīng)驗，總結(jié)出教學(xué)技巧，對于求解機械制圖題目起到十分必要的作用。要熟記投影面垂直面的投影特性，一個積聚性，兩個類似形；要熟記投影面平行面的投影特性，一個實形性，兩個積聚性。在求截交線時，優(yōu)先考慮取線先取點、取點先取線；在求相貫線中圓、圓弧、彎線的對應(yīng)關(guān)系時，優(yōu)先考慮一分為二、合二為一。在用形體分析法分析組合體的組合過程時，重點考慮融合、相交、相切等組合形式；在用線面分析法分析視圖中線框圖線的對應(yīng)關(guān)系時，重點考慮若無類似形，必有積聚性。

3 建立虛擬實驗教學(xué)平臺

實驗教學(xué)在機械基礎(chǔ)課程體系中占有很重要的位置，通過實驗可以使學(xué)生更好地理解課本中的基本理論和基礎(chǔ)知識。減速器拆裝實驗是機械基礎(chǔ)課程中的重要實驗，主要目的是讓學(xué)生掌握其箱體內(nèi)的結(jié)構(gòu)，特別是齒輪和軸系結(jié)構(gòu)，熟悉減速器的拆卸和安裝過程以及拆裝的順序等內(nèi)容，為工程應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)教學(xué)實驗中，學(xué)生主要是面對實際減速器模型，這種方式雖有真實感強等優(yōu)點，但也有花費時間長等不足。為了能夠讓學(xué)生在有限的時間內(nèi)盡可能多地了解減速器類型，更詳細(xì)地了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過對三維軟件Creo進行二次開發(fā)，建立了一級圓柱斜齒輪減速器、二級圓柱直齒輪減速器等7種類型，編寫了減速器拆裝的程序，實現(xiàn)了對其各部分零件按一定順序的拆裝工作，研制了減速器拆裝的虛擬實驗，這樣學(xué)生可以在計算機上模擬減速器的拆裝過程。通過對比實際減速器拆裝實驗和虛擬減速器拆裝實驗，學(xué)生對各種類型減速器的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、設(shè)計方法等有了更加全面的掌握，既提高了動手能力，又提高了想象力和創(chuàng)新力。減速器拆裝虛擬實驗如圖1和圖2所示。

4 形成教學(xué)科研一體化

高校教師應(yīng)該具有教育教學(xué)能力和科學(xué)研究能力。著名科學(xué)家錢偉長曾經(jīng)說過，“你不教課，就不是教師；你不搞科研，就不是好教師”。教學(xué)是生存之道，科研是發(fā)展之道，兩者有機結(jié)合、協(xié)調(diào)發(fā)展、互相促進?？茖W(xué)研究就是要提出新問題、闡述新見解、創(chuàng)建新理論、總結(jié)新規(guī)律。要想做好科學(xué)研究就要有發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題的敏銳眼光、解決科學(xué)問題的策略方法、對學(xué)術(shù)權(quán)威質(zhì)疑的勇氣、對問題求證到底的毅力。

機械基礎(chǔ)課程教師要將專業(yè)優(yōu)勢融入到相關(guān)領(lǐng)域的科研工作中，進一步開闊視野、拓寬思路、厚積薄發(fā)、有的放矢，并在實踐中鞏固自己的專業(yè)知識，提高科研業(yè)務(wù)水平。在做科學(xué)研究的同時，要與大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合，要與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽相結(jié)合。學(xué)生通過參加這些科研活動，有機會接觸到學(xué)科最新的發(fā)展動態(tài)，了解科技前沿和趨勢，激發(fā)學(xué)習(xí)研究興趣，培養(yǎng)團隊合作意識。只有這樣，才能形成理論與實踐相結(jié)合、教師與學(xué)生相結(jié)合的教學(xué)科研體系。近五年，學(xué)生的46項創(chuàng)新設(shè)計作品獲得省級獎勵，其中，“新型海浪發(fā)電裝置”、“360度可旋轉(zhuǎn)式排風(fēng)空調(diào)”等5項作品獲得河北省創(chuàng)新設(shè)計大賽一等獎；“多功能自動防盜窗”、“新型果樹修剪刀”等13項作品獲得二等獎；“控壓節(jié)水閥”、“防爆，防過載輪胎氣嘴”等28項作品獲得三等獎。

5 結(jié)論展望

啟發(fā)式創(chuàng)新教學(xué)、討論式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)、模型式立體化教學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)等教學(xué)方法的改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，顯著提高了教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)技巧的靈活應(yīng)用、虛擬實驗平臺的建立以及教學(xué)科研一體化的逐步形成突出了學(xué)生為中心的主體地位，實現(xiàn)了理論與實踐相結(jié)合。為了進一步順應(yīng)時代發(fā)展潮流，機械基礎(chǔ)課程要搭建學(xué)科交叉、交流、融合的平臺，實現(xiàn)學(xué)校資源使用的最大化和學(xué)生培養(yǎng)成本的最小化。要進一步開展國際化辦學(xué)，學(xué)習(xí)借鑒德國、日本、美國等國家在工程教育方面的先進理念和方法，培養(yǎng)具有國際教育背景的高級工程技術(shù)人才。

【參考文獻】

[1]葛文杰.對機械基礎(chǔ)課程教學(xué)方法改革的思考與探索，中國大學(xué)教學(xué)[J].2009，31（10）：4-7.

[2]劉會英，蓋玉先，徐寧.探索適合我國國情的CDIO工程教育模式，實驗室研究與探索[J].2011，30（7）：106-110.

[3]楊恩霞，王君.高校機械基礎(chǔ)課教學(xué)存在的問題與對策，教育探索[J].2013，33（1）：68-69.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]