機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計課程中的案例探究

周啟興 陳濤 王海波 魏斯亮 龔燕萍

摘 要：案例教學(xué)對培養(yǎng)應(yīng)用型人才發(fā)揮很大的作用，在很多課程中被推廣使用，在機(jī)械類課程中應(yīng)用較少。本文針對在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計課程中如何選取案例、設(shè)計案例、展示案例，提出了具體看法，并結(jié)合教學(xué)實踐闡述了該方法的可行性。為機(jī)械類其他課程的教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械；創(chuàng)新；案例制作

案例教學(xué)法最開始在法律課程中應(yīng)用，之后在醫(yī)學(xué)類課程、管理學(xué)課程、教育學(xué)課程上逐步推廣。在機(jī)械類課程中實施案例教學(xué)非常少，目前主要有“工程材料及制造基礎(chǔ)”“工程力學(xué)”“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”“機(jī)械原理”等課程，在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計課程中實施得更少。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計課程對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識起著關(guān)鍵性的作用，是眾多應(yīng)用本科高校積極推廣的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。

一、 在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計課程案例教學(xué)中案例的選取

機(jī)械類課程內(nèi)容里面存在較多機(jī)械結(jié)構(gòu)，一般都較為抽象，很多概念不能用簡單的文字表述就可以闡述清楚，因此如果要在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計課程中實施案例教學(xué)，需要有一種更為直觀、形象的載體，這就是案例。那么機(jī)械類課程中如何選取案例會起到更好的效果呢？根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)查和實踐證明，首先要對教學(xué)對象有一定的了解，掌握其興趣所在，而且可通過問卷調(diào)查的方式實現(xiàn)。筆者在對我校2015機(jī)制專業(yè)學(xué)生授課前一學(xué)期通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)：在生活機(jī)械、工業(yè)機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械中，大部分學(xué)生喜歡生活機(jī)械，因此在教學(xué)中講授生活機(jī)械時大部分學(xué)生表現(xiàn)出了較高的興趣。

二、 案例的收集與制作

案例質(zhì)量的高低直接影響學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)效果，因此收集的案例需要經(jīng)過篩選，原則是案例的內(nèi)容要體現(xiàn)教學(xué)大綱，要突出教材的重點(diǎn)和難點(diǎn)。同時在案例制作過程中要注意文字、圖片、視頻的相互結(jié)合，大量研究表明當(dāng)今的大學(xué)生都比較對圖片、視頻感興趣。

目前在互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的時代，找到機(jī)械創(chuàng)新類的案例資源是比較容易的，如在一些機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計類書籍、機(jī)械制造類網(wǎng)站、機(jī)械類學(xué)科競賽作品中可以找到很多與機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計課程內(nèi)容相適應(yīng)的案例。但是光展示這些搜集的作品頂多是起到例子的效果。因此，需要對每一項作品實例進(jìn)行設(shè)計，如在案例教學(xué)中加一些設(shè)計背景引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入教學(xué)情境，再如案例展現(xiàn)過程中或之后需要提出關(guān)鍵問題供學(xué)生思考。比如案例“落葉清掃機(jī)設(shè)計”，為展示其設(shè)計背景，案例內(nèi)容開始應(yīng)提供“由于城市綠化面積擴(kuò)大造成落葉堆積街道”的文字、圖片描述，從而引出問題，再展示目前城市環(huán)衛(wèi)工人主要依靠人工打掃落葉的照片及人工打掃存在勞動強(qiáng)度大、效率低的文字描述等，促使學(xué)生聯(lián)想自己生活中所見的情景，積極參與到思考中來。然后教師可通過展示目前落葉處理裝置的視頻來引導(dǎo)學(xué)生思考清掃機(jī)該如何設(shè)計，視頻中可通過軟件加入文字提示、背景音樂等要素，調(diào)節(jié)課堂氛圍。再比如“切菜機(jī)”案例，首先需要考慮的是“根據(jù)大部分學(xué)生的生活經(jīng)驗，家里切菜不要很長時間就可以完成”，可能學(xué)生思想中幾乎沒有“切菜機(jī)”的概念和影子。針對這一學(xué)情，在講切菜機(jī)案例時首先要引入像學(xué)校、工廠等大型食堂中廚師切菜的情境文字圖片或視頻描述。讓學(xué)生感受到食堂中切菜的困難，如目前人工切菜存在效率低、不安全等問題，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生思考如何解決此類問題。然后在案例設(shè)計中應(yīng)合理安排討論的問題，在討論問題時有的學(xué)生可能都沒有想到設(shè)計方案，這時老師可以提供一種或幾種設(shè)計方案作為借鑒或?qū)Ρ确治觥?/p>

三、 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計案例如何展示

在機(jī)械創(chuàng)新案例教學(xué)中，一堂課里不可能所有時間都在討論，過多的討論會給課堂秩序帶來混亂的局面。對于只是幫助學(xué)生增長理論知識不需要討論的案例，不要提前給學(xué)生閱讀，可以在講授過程中直接展示并給出答案或者直接點(diǎn)評，比如長臂照相機(jī)的設(shè)計案例、瑞士軍刀的案例，長臂照相機(jī)就是利用了伸縮桿的原理，瑞士軍刀是將各種刀進(jìn)行組合。對于比較復(fù)雜的案例，比如落葉清掃機(jī)的設(shè)計、切菜機(jī)的設(shè)計，這些設(shè)計中涉及的傳動裝置較多，設(shè)計方案就可能很多，而且沒有一個確切的答案，這種案例就需要學(xué)生提前了解、查閱相關(guān)資料進(jìn)行著重思考。在教學(xué)中應(yīng)將案例中設(shè)計背景等文字描述通過微信、QQ討論組、學(xué)習(xí)通等互動平臺提前發(fā)給學(xué)生看，上課前分好組，注意需要討論的案例一次課一般不應(yīng)超過3個。在落葉清掃機(jī)的案例講授中，可以讓不同小組的學(xué)生經(jīng)過討論后畫出不同的方案的設(shè)計原理圖，老師再進(jìn)一步點(diǎn)評。如果大部分學(xué)生感覺到有難度或者幾乎沒有什么方案，老師可提供目前已有的某一種設(shè)計方案給學(xué)生借鑒，如自行車與普通清掃機(jī)結(jié)合的方案，它起到了減輕工人勞動強(qiáng)度的作用，然后讓學(xué)生思考落葉清掃機(jī)所用的傳動機(jī)構(gòu)、創(chuàng)新點(diǎn)等問題；如果有多種設(shè)計方案給學(xué)生展示，學(xué)生可以比較不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)，這樣教學(xué)效果會更好。在講授“切菜機(jī)”案例時，由于這種機(jī)械較為簡單，所需機(jī)構(gòu)都是機(jī)械原理中的常用機(jī)構(gòu)，這種案例一定要讓學(xué)生知道有不同的設(shè)計方案都可以達(dá)到替代人工切菜的效果，比如可以設(shè)計一種菜自動進(jìn)給的手動切菜機(jī)、多排刀手動高效切菜裝置、電動切菜機(jī)等，然后讓學(xué)生討論自動進(jìn)給切菜機(jī)用了什么機(jī)構(gòu)，多排刀是屬于哪類創(chuàng)新，電動切菜、手動切菜的優(yōu)缺點(diǎn)以及各種方案的創(chuàng)新點(diǎn)等，最終學(xué)生通過這些案例的討論、思考掌握機(jī)構(gòu)的應(yīng)用、創(chuàng)新方法、優(yōu)化設(shè)計方法等。

筆者按這種教學(xué)方式，經(jīng)過一年的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，通過收集典型案例，有效制作、展示案例對機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計課程案例教學(xué)起到了很大的作用。

四、 結(jié)論

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計案例教學(xué)不同于其他課程，需要根據(jù)學(xué)生的興趣去選取案例內(nèi)容，根據(jù)現(xiàn)有資源用不同的技術(shù)手段去設(shè)計、制作、展示案例，并根據(jù)不同案例類型去進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，達(dá)到不同的教學(xué)效果。

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作者簡介：

周啟興，陳濤，王海波，魏斯亮，龔燕萍，江西省南昌市，華東交通大學(xué)理工學(xué)院。