基于大學(xué)生科創(chuàng)大賽的機(jī)械原理課程教學(xué)改革

侯懷書

摘? ?要：目前國家大力發(fā)展制造業(yè)，而機(jī)械行業(yè)作為制造業(yè)發(fā)展的基石。本文通過參加上海市大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，將從準(zhǔn)備階段到現(xiàn)場(chǎng)參賽全程中學(xué)生創(chuàng)新能力的表現(xiàn)和所需要的理論知識(shí)、專業(yè)技能反饋到機(jī)械原理教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，探討如何改革授課內(nèi)容、授課方法及授課模式，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新的能力。

關(guān)鍵詞：科創(chuàng)? 機(jī)械原理? 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（c）-0194-02

Abstract：At present， the country vigorously develops the manufacturing industry， and the machinery industry as the cornerstone of the development of manufacturing industry. By participating in the Shanghai university student innovation design competition， this paper feedback the performance of students' innovation ability and the required theoretical knowledge and professional skills to each link of mechanical principle teaching， and discusses how to improve students' innovation ability from the classroom and practice to reform the course of mechanical principle.

Key Words： Science and technology;Mechanical principle;Teaching reform

《機(jī)械原理》是機(jī)械大類專業(yè)中一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。在機(jī)械專業(yè)的學(xué)生的學(xué)習(xí)中起著啟發(fā)作用。這門課主要對(duì)常用機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)原理做出了介紹，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的能力[1]。但是隨著各個(gè)學(xué)校的發(fā)展，本課程長期以來課程的教學(xué)時(shí)間不斷壓縮，導(dǎo)致授課教師不得不為了完成教學(xué)任務(wù)提高授課速度，導(dǎo)致該課程內(nèi)容緊湊枯燥難懂，使得學(xué)生們對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣減弱。對(duì)于該課程本身所應(yīng)起到的啟發(fā)作用很難實(shí)現(xiàn)。并且隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，學(xué)生的學(xué)習(xí)生活日漸豐富，各種比賽社會(huì)實(shí)踐越來越多，雖然機(jī)械原理課程的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行了不少改革，同時(shí)也增加很多新的內(nèi)容，但該課程在教學(xué)改革的過程中仍然面臨著很多的問題[2-5]。本文結(jié)合本校的大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)施及帶隊(duì)參加大學(xué)生創(chuàng)新大賽實(shí)踐體會(huì)，探討機(jī)械原理課程的教學(xué)改革問題，提出了三點(diǎn)教學(xué)改革方案。

1? 重組教學(xué)內(nèi)容

《機(jī)械原理》這門課作為機(jī)械大類專業(yè)學(xué)生必修的基礎(chǔ)課程，教學(xué)內(nèi)容繁多，但是教學(xué)方法單一。并且，由于學(xué)院專業(yè)課程設(shè)置改革，增加了很多新課程，從而不得不減少傳統(tǒng)的基礎(chǔ)課程學(xué)時(shí)，這就要求任課教師必須在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)，完成該課程需授予學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)。授課教師在授課時(shí)，基本需課堂理論講授為主，抓緊授課才能完成該課程教學(xué)計(jì)劃，這樣的教學(xué)方式單一枯燥，學(xué)生完全就是被動(dòng)地接受，也沒有興趣自主學(xué)習(xí)。嚴(yán)重的束縛了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。當(dāng)學(xué)生參加比賽和申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目時(shí)，他們的創(chuàng)新思維受到了很大的局限性。為改變這種現(xiàn)狀，需要對(duì)現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。在教學(xué)內(nèi)容方面，授課教師可以圍繞一條教學(xué)主線展開，即從機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)展開，到機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、常用結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)。授課中涉及到與其他課程重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容時(shí)可以適當(dāng)簡化。并著重講解如何運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)解決工程實(shí)際問題。授課內(nèi)容中還可以添加當(dāng)代先進(jìn)的機(jī)械科技新成果，例如3D打印等。教學(xué)內(nèi)容的著重點(diǎn)還可以結(jié)合當(dāng)前機(jī)械專業(yè)學(xué)生參加的一系列科技創(chuàng)新大賽，例如上海市大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽。該比賽題目主要圍繞無碳小車的設(shè)計(jì)，參賽者們需要對(duì)小車結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其在行走過程中走出“S”型或“8”字型。在指導(dǎo)參賽的過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)小車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面存在很多問題，對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)無從下手。那么授課教師就可以在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分做詳細(xì)展開講解，讓學(xué)生能夠清晰的認(rèn)識(shí)機(jī)構(gòu)，靈活運(yùn)用已經(jīng)掌握的機(jī)構(gòu)相關(guān)知識(shí)。在教學(xué)內(nèi)容的選擇方面應(yīng)圍繞主線展開。加強(qiáng)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，通過以機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為主線，分析為輔助，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

2? 優(yōu)化教學(xué)方法

教學(xué)內(nèi)容的繁多加上傳統(tǒng)的教學(xué)方法導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣減弱，改革了教學(xué)內(nèi)容后相應(yīng)的教學(xué)方式也得做出改變。結(jié)合每位授課老師自己的獨(dú)特的授課方式在機(jī)械原理課堂教學(xué)的過程中采用小組式、討論式和實(shí)例式等教學(xué)方式，通過學(xué)生科創(chuàng)及競(jìng)賽中遇到的實(shí)際問題，在教學(xué)的過程中，重點(diǎn)提出采用講授、小組討論相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)課程的全覆蓋。對(duì)于授課內(nèi)容中的重點(diǎn)章節(jié)，深入講解探討貫穿整個(gè)教學(xué)過程。同時(shí)在授課時(shí)要善于借助現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備，依據(jù)教材內(nèi)容，將視頻、圖片、動(dòng)畫、文字結(jié)合起來，特別是凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)等一些復(fù)雜機(jī)構(gòu)，采用多媒體教學(xué)將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模型展示給學(xué)生看，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)這些復(fù)雜機(jī)構(gòu)有很大的帶入作用。同時(shí)教研室可以采購一批教學(xué)用具，將那些復(fù)雜機(jī)構(gòu)的實(shí)物模型帶入課堂，讓學(xué)生自己拆裝研究其運(yùn)動(dòng)原理，這就使得原本枯燥的理論授課變得形象生動(dòng)。進(jìn)一步提高課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的能力，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的目的。另外，在教學(xué)過程中，授課教師也要注意板書教學(xué)的合理運(yùn)用。通過板書過程同時(shí)分步講解課程習(xí)題的具體運(yùn)算教學(xué)效果更好。給學(xué)生留下充分時(shí)間自己思考，理清解題思路。記憶更加深刻。

3? 構(gòu)建實(shí)踐指導(dǎo)教學(xué)的教學(xué)模式

理論可以很好的指導(dǎo)實(shí)踐，但是實(shí)踐又是檢驗(yàn)理論的標(biāo)準(zhǔn)，我們可以構(gòu)建實(shí)踐指導(dǎo)教學(xué)的教學(xué)模式，通過實(shí)踐來指導(dǎo)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的改革重組，還可以通過實(shí)踐取得的成果來檢測(cè)教學(xué)內(nèi)容的合理性，檢測(cè)我們所采用的教學(xué)方法的合理性。授課教師就可以基于的學(xué)生的創(chuàng)新項(xiàng)目和競(jìng)賽對(duì)教學(xué)內(nèi)容方法做出改革。基于大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽，我們?cè)诮虒W(xué)的過程中可以引用該競(jìng)賽的案例進(jìn)行教學(xué)改革。競(jìng)賽中的無碳小車通過將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能驅(qū)動(dòng)小車前進(jìn)，并按照比賽規(guī)則走出一定形狀的行車軌跡。這就需要參賽選手設(shè)計(jì)小車的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)?？梢詫⒃O(shè)計(jì)比賽小車的案例穿插在教學(xué)過程中。例如，講解可能齒輪機(jī)構(gòu)、齒輪系時(shí)，這些結(jié)構(gòu)可以作為小車的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，后續(xù)還可以介紹到機(jī)械的效率?？梢曰谛≤嚨霓D(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)來講解平面機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)。講解到機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)時(shí)，可以把整個(gè)小車的設(shè)計(jì)提出來。包括了機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)等。通過這樣結(jié)合案例組合教學(xué)，可以極大的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，降低學(xué)生認(rèn)識(shí)機(jī)械原理各基本理論的難度。也就是引導(dǎo)學(xué)生首先掌握機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動(dòng)原理及其組成和常用的設(shè)計(jì)方法，然后設(shè)計(jì)幾種合適的機(jī)構(gòu)，將這些機(jī)構(gòu)結(jié)合到一起，完成整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最后對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，協(xié)調(diào)各部分之間的運(yùn)動(dòng)配合，確定最終設(shè)計(jì)方案。

利用實(shí)踐案例指導(dǎo)教學(xué)再反過來檢測(cè)教學(xué)的模式，可以使學(xué)生對(duì)自主學(xué)習(xí)感到更新鮮，更有興趣自主創(chuàng)新。不會(huì)再感到機(jī)械原理的學(xué)習(xí)枯燥空洞。讓他們充分的感受到自己學(xué)習(xí)的東西是有價(jià)值的。本教學(xué)模式在教學(xué)內(nèi)容方面突出重點(diǎn)，減低難點(diǎn)，符合工程技術(shù)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，可以很大的提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力，實(shí)踐效果顯著。實(shí)踐證明，通過一年的改革教學(xué)也取得了顯著的成果。取得上海市學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽一個(gè)一等獎(jiǎng)一個(gè)二等獎(jiǎng)。取得上海市學(xué)生機(jī)械工程創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)。

4? 結(jié)語

《機(jī)械原理》課程可以很好的培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。是一門重要的基礎(chǔ)課程。重組機(jī)械原理的教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方法，可以極大的提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，保證教學(xué)效果。鼓勵(lì)學(xué)生參加機(jī)械類競(jìng)賽。結(jié)合比賽中遇到各種問題案例，進(jìn)行引導(dǎo)教學(xué)，能夠培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)，解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)

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