如何提高職業(yè)院?！稒C械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)效果

方森林??

摘要：職業(yè)教育是我國教育的重點，如何提高職業(yè)學(xué)校教學(xué)效果是廣大職業(yè)院校老師研究的重點。從如何提高《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)效果入手，著重研究了職業(yè)院校學(xué)生的現(xiàn)狀，怎樣改進(jìn)機械設(shè)計基礎(chǔ)的教學(xué)，重點提出了在該課程中實行“項目式”教學(xué)的方式，并且進(jìn)行了實際教學(xué)，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：職業(yè)教育；教學(xué)效果；機械設(shè)計；項目式教學(xué)

中圖分類號：G4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.22.076

1職業(yè)學(xué)校學(xué)生的現(xiàn)狀

隨著各高等院校招生規(guī)模的進(jìn)一步擴大，以及考生人數(shù)的下降，已有超過百分之九十的高中學(xué)生能進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)，而其中相當(dāng)一部分又進(jìn)入了各職業(yè)院校就讀。與普通本科學(xué)校學(xué)生相比，職業(yè)院校的學(xué)生大多數(shù)基礎(chǔ)較差，理解能力、自學(xué)能力不強，尤其不善于數(shù)學(xué)計算。從高中進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)，絕大多數(shù)的學(xué)生懷著濃厚的學(xué)習(xí)興趣。但對工科類學(xué)生，經(jīng)過一段時期的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)工科課程難學(xué)，一部分學(xué)生就對學(xué)習(xí)產(chǎn)生了厭煩情緒，失去了學(xué)習(xí)的主動性。這樣一種情況下，如何教好機械設(shè)計基礎(chǔ)這門課程，尤其應(yīng)注意方式方法。

2機械類專業(yè)開設(shè)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課程的必要性

職業(yè)學(xué)院教學(xué)的目的是為各類企事業(yè)單位培養(yǎng)各類應(yīng)用型人才。就機械類專業(yè)而言，則主要是為各機械企業(yè)培養(yǎng)技術(shù)工人，如車工、銑工、鉗工、焊工等。這些工種，時刻在與機械產(chǎn)品及機械零件打交道?；谶@一點，我們的學(xué)生就必須對企業(yè)產(chǎn)品的機械原理、性能有一定的了解，以便處理好產(chǎn)品加工組裝過程中出現(xiàn)的一些技術(shù)問題。在機械類企業(yè)，既有本科畢業(yè)的設(shè)計人員，也有大專畢業(yè)的設(shè)計人員，甚至也有通過自學(xué)成才的工人出身的產(chǎn)品設(shè)計人員。就我們的學(xué)生而言，畢業(yè)后大多會成為各技術(shù)工種的技術(shù)工人，但他們在未來的工作中仍可不斷地學(xué)習(xí)，提升自己。若干年后，他們中很多會成長為優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計人員及各類工程技術(shù)人員。鑒于此，我們的學(xué)生就必須學(xué)好《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課程。關(guān)于這一點，也應(yīng)該讓我們的學(xué)生認(rèn)識到學(xué)好這門課程的重要性、必要性，從而提高他們的學(xué)習(xí)積極性、主動性。

3所教知識的難易程度應(yīng)與職業(yè)學(xué)院學(xué)生的接受能力相適應(yīng)

在本科院校，機械類專業(yè)開設(shè)有《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《機械零件》、《機械原理》等課程。在職業(yè)院校，限于課時，將這四門課程合編為《機械設(shè)計基礎(chǔ)》。這門課程里，有很多力學(xué)和機械原理的理論、計算公式的推導(dǎo)過程，學(xué)生很難理解。如：材料力學(xué)中的第三、第四強度理論，齒輪的強度校核公式等。如果將這些作為重點來講解，很多學(xué)生因無法理解而失去學(xué)習(xí)的興趣。況且，在企業(yè)的實際工作中除了應(yīng)用，幾乎沒有理論上的研究。所以，我認(rèn)為，對這些純理論的難點，可要求學(xué)生只略作了解，而對公式的應(yīng)用，則應(yīng)詳細(xì)講解，并要求學(xué)生能熟練地運用公式進(jìn)行設(shè)計計算。

4應(yīng)用多媒體教學(xué)

講授《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課程，應(yīng)盡可能地應(yīng)用先進(jìn)的多媒體教學(xué)方式。一方面，采用多媒體教學(xué)可以節(jié)省很多板書及繪圖時間，彌補課時不足的問題；另一方面，我們的學(xué)生對機械產(chǎn)品接觸很少，對機械零件、構(gòu)件缺乏空間的想象力，應(yīng)用多媒體教學(xué)可形象生動地表達(dá)出各種機械運動。例如，可以將各種常用機構(gòu)的運動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、凸輪傳動等制作成動畫及視頻。這樣，不但老師容易講解，學(xué)生也容易理解并接受，而且也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

5帶教學(xué)模型上課

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課程應(yīng)配備各種教學(xué)模型，如：鉸鏈四桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪傳動等。教學(xué)時可以進(jìn)行現(xiàn)場演示，也可以讓學(xué)生自己上講臺操作。這有利于學(xué)生增加印象，接受知識，同時還能活躍課堂氣氛。

6開設(shè)必要的實驗課

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課程應(yīng)開設(shè)適當(dāng)?shù)膶嶒炚n程，以提高學(xué)生的感性認(rèn)識。如：做齒輪、軸、鍵、軸承拆裝實驗，可以使學(xué)生提高動手能力，加深對書本知識的理解；此外，還可以帶學(xué)生參觀實習(xí)車間的車床、刨床等，觀察齒輪傳動、帶傳動、曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)等的運動情況，讓學(xué)生了解很多機器都是由一些簡單機構(gòu)和零件組合而成，以提高學(xué)生搞好設(shè)計的自信心。

7各章作業(yè)課采用“項目式”教學(xué)方式

每章講課完后布置一道小項目的設(shè)計作業(yè)，作業(yè)緊密結(jié)合各章教學(xué)內(nèi)容，作業(yè)的重點放在各種設(shè)計的構(gòu)思、計算及繪圖上。具體作業(yè)是將課程設(shè)計總項目“帶式運輸機傳動系統(tǒng)設(shè)計”分解為幾個小項目的設(shè)計，設(shè)計作業(yè)前應(yīng)作必要的提示，作業(yè)后要進(jìn)行詳細(xì)的講解。這樣可以使學(xué)生對所學(xué)知識加深印象，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的實際設(shè)計能力。這種教學(xué)方式已在長沙南方職業(yè)學(xué)院機械與汽車工程系正式實行了幾個學(xué)期，取得了很好的教學(xué)效果。下面是各章設(shè)計作業(yè)的題目。

設(shè)計作業(yè)項目一：

已知單級直齒圓柱齒輪減速器輸出軸的工作阻力矩T=203N·m，軸上齒輪分度圓直徑d=195mm，壓力角α=20°，軸的材料為45鋼，許用應(yīng)力[σ]=85MPa，力學(xué)模型如下圖所示。求：

（1）齒輪上的圓周力Ft、徑向力Fr、法向力Fn；（2）求支座反力R1、R2。

此作業(yè)在講完理論力學(xué)之后要求學(xué)生完成。

設(shè)計作業(yè)項目二：

在設(shè)計項目一的基礎(chǔ)上求：

（1）求軸上最大彎矩、并畫軸的彎矩圖；（2）畫軸的扭矩圖；（3）應(yīng)用第三強度理論計算軸上危險截面的最小直徑。

此作業(yè)在講完材料力學(xué)之后要求學(xué)生完成。

設(shè)計作業(yè)項目三：

測繪牛頭刨床主運動機構(gòu)，按比例繪制機構(gòu)運動簡圖，并計算該機構(gòu)的自由度。

此作業(yè)在講完常用機構(gòu)后進(jìn)行，要求學(xué)生在生產(chǎn)車間現(xiàn)場測繪，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和動手能力，同時對書本知識加強了理解。

設(shè)計作業(yè)項目四：

某減速器的輸入軸和電動機之間采用普通V帶傳動。已知電動機的額定功率P=2.2kW，滿載轉(zhuǎn)速n1=940r/min。帶傳動的傳動比為i=2.8，工作機載荷變動小，每天工作16h。試設(shè)計此V帶傳動。若單根V帶的許用功率[P0]=1.2kW，確定V帶的根數(shù)，畫出大帶輪的工程圖紙。endprint

此作業(yè)在講完帶傳動后要求學(xué)生完成。

設(shè)計作業(yè)項目五：

設(shè)計單級標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪減速器的齒輪傳動，要求計算出大小齒輪的各個幾何尺寸，畫大齒輪的工程圖。已知傳遞功率P1=2.11kW，主動齒輪轉(zhuǎn)速n1=335r/min，傳動比i=3.51，載荷平穩(wěn)，原動機采用電動機。

此作業(yè)在講完齒輪傳動后要求學(xué)生完成。

設(shè)計作業(yè)項目六：

液壓缸的普通螺栓連接，布置有10個螺栓，材料為45鋼。氣缸內(nèi)徑D = 160 mm，油P = 4MPa，安裝時要控制預(yù)緊力，試確定螺桿的公稱直徑。

此作業(yè)在講完機械連接后要求學(xué)生完成。

設(shè)計作業(yè)項目七：

（1）已知某減速器輸入軸（Ⅰ軸）傳遞的功率P1=211kW，轉(zhuǎn)速n1=335r/min，輸出軸（Ⅱ軸）傳遞的功率P2=2.03kW，轉(zhuǎn)速n2=95.5r/min，兩軸最小直徑處均有一鍵槽，材料均為45鋼，試估算這兩軸的最小直徑。

（2）上題中，輸出軸（Ⅱ軸）在最小直徑段通過聯(lián)軸器與Ⅲ軸相連。已知：Ⅱ、Ⅲ軸對中性一般，且有較小振動，聯(lián)軸器工作情況系數(shù)K=1.5，傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=203N·m，試確定聯(lián)軸器的型號。

此作業(yè)在講完軸系零部件后要求學(xué)生完成。

8采用靈活的考核方式

由于課程的綜合性和實踐性，所以本課程內(nèi)容多而雜，職業(yè)院校的學(xué)生對這門課的考試總是難以應(yīng)付。本著職業(yè)院校學(xué)生實踐中以“會用”、“管用”為目標(biāo)，我們每章布置一個設(shè)計大作業(yè)，要求學(xué)生按時完成，從實踐中學(xué)會設(shè)計，根據(jù)學(xué)生的設(shè)計水平，教師綜合平時的作業(yè)和出勤情況，就可以準(zhǔn)確地評定學(xué)生成績，而不必要求學(xué)生死背條文和公式去應(yīng)付考試。具體考核辦法為平時成績占50%（其中考勤占30%，每周點名一次，并做好記錄；課堂表現(xiàn)占20%，由聽課認(rèn)真度及回答老師提問的積極性確定），設(shè)計大作業(yè)占50%（評價標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計水平及圖紙70%，計算說明書30%；大作業(yè)內(nèi)容分布： 方案設(shè)計題30%，結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度計算題70%）。

9搞好課程設(shè)計

課程設(shè)計的目的是讓學(xué)生綜合應(yīng)用《機械設(shè)計基礎(chǔ)》各章所學(xué)知識，鍛煉學(xué)生的設(shè)計能力、繪圖能力。根據(jù)各專業(yè)的實際情況，選題可以多種多樣。目前，各大院校應(yīng)用最普遍的題目是“帶式運輸機傳動系統(tǒng)設(shè)計”。該設(shè)計難度適當(dāng)，應(yīng)用知識面廣，既有理論力學(xué)的受力分析計算、材料力學(xué)的強度校核，又有帶傳動、齒輪傳動、軸、軸承、螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接等的設(shè)計及計算，綜合性極強。因為在平常的小項目設(shè)計作業(yè)中已經(jīng)進(jìn)行了必要的設(shè)計計算，所以，課程設(shè)計的理論計算主要是將各章作業(yè)連貫起來，并編寫出設(shè)計說明書。對于裝配圖的繪制，我認(rèn)為應(yīng)先手工繪制一遍后，再用CAD繪制一次。這樣可以使學(xué)生加深印象，避免抄襲，同時也能鍛煉學(xué)生運用CAD繪圖的能力，適應(yīng)企業(yè)工作的需要。

當(dāng)然，要使學(xué)生學(xué)好這門課程，關(guān)鍵還在于學(xué)生能否認(rèn)真、主動地學(xué)習(xí)。課堂上應(yīng)倡導(dǎo)積極的提問方式，既有老師向?qū)W生提問，也鼓勵學(xué)生向老師提問，活躍課堂氣氛，最大程度地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]金瀟明.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].武漢：中南大學(xué)出版社，2006，（05）.

[2]王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn).機械設(shè)計課程設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，1995，（12）.

[3]陳霖，甘露萍.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：人民郵電出版社，2014，（02）.endprint