非機類“機械工程基礎(chǔ)”教學(xué)中的問題與對策

張建勛　徐志敏　王芳文

摘 要 “機械工程基礎(chǔ)”課程與工程實際密切相關(guān)，拓寬學(xué)生知識面的同時，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。教學(xué)過程中，作者發(fā)現(xiàn)在非機類“機械工程基礎(chǔ)”課程中存在著課程內(nèi)容繁多，課程結(jié)構(gòu)緊密度不夠;學(xué)生不夠重視這門課程;課程缺少實驗環(huán)節(jié);課程的課后討論環(huán)節(jié)較少等問題。并針對這些問題提出了一系列的對策措施，以期提高本課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 非機類“機械工程基礎(chǔ)” 問題 對策措施

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.01.074

Abstract "Mechanical engineering foundation" course is closely related to engineering practice， which can broaden students' knowledge and cultivate students' innovative thinking. In the process of teaching， the author found that there are many problems in the non mechanical "mechanical engineering foundation" course， such as the course content is various， the course structure is not close enough; students do not pay enough attention to this course; the course is lack of experiment link; the course after class discussion link is less. And put forward a series of countermeasures to solve these problems， in order to improve the teaching quality of this course.

Keywords non mechanical "mechanical engineering foundation"; problems; countermeasures

非機類“機械工程基礎(chǔ)”的授課對象為電氣、管理、經(jīng)濟、化工等專業(yè)學(xué)生。這些學(xué)生此前沒有學(xué)習(xí)過機械和力學(xué)相關(guān)課程;通過這門課程的學(xué)習(xí)，要對機械及其相關(guān)學(xué)科專業(yè)知識有較為深入的了解。學(xué)生在未來工作中可能會遇到很多機械工程相關(guān)問題，是否掌握這門課知識影響著學(xué)生在工作崗位上能力的發(fā)揮，同時也反映了高校的辦學(xué)水平。

1 “機械工程基礎(chǔ)”教學(xué)中存在的問題

1.1課程內(nèi)容繁多，課程知識面廣，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)緊密度不夠

這門課程涵蓋了理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械原理四門課的部分知識。課程內(nèi)容包括：機械的靜力分析、零件基本變形時的承載能力、強度理論與零件的組合變形、壓桿的穩(wěn)定性、平面機構(gòu)的運動分析、機械動力分析及零件的動應(yīng)力、機械傳動的基本形式、常用連接等。[1]課程的任務(wù)是掌握機械工程相關(guān)的基本概念、基本理論和解決問題的基本思想方法，對常用平面機構(gòu)和簡單的機械工程問題具有初步分析與選用能力;豐富機械工程常識，培養(yǎng)邏輯思維能力、抽象化能力。近年來，我校非機械類“機械工程基礎(chǔ)”的授課學(xué)時為48學(xué)時。由于教學(xué)內(nèi)容繁雜，課時顯得捉襟見肘。這門課各部分知識的跨度很大，課程知識面廣，結(jié)構(gòu)緊密度不夠。如何合理調(diào)整課程體系，保留課程主干內(nèi)容，舍去相關(guān)次要內(nèi)容;既兼顧課程內(nèi)容的有機結(jié)合，又考慮各部分內(nèi)容的銜接，需要授課教師進行合理的構(gòu)思和課程安排。

1.2學(xué)生對課程重視度不夠

由于這門課程不是非機類專業(yè)學(xué)生的主干課程，學(xué)生不夠重視這門課程。因此如何調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂效率，是授課教師的一個較為重要的任務(wù)。

1.3課程缺少實驗環(huán)節(jié)

實驗環(huán)節(jié)是機類課程中的重要環(huán)節(jié)，既有助于學(xué)生更好地理解理論教學(xué)內(nèi)容，掌握必要的工程測試方法，又是提高學(xué)生創(chuàng)新思維和實踐能力的重要途徑。[2]對于理論力學(xué)和材料力學(xué)課程，都有相關(guān)8學(xué)時左右的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。由于本門課教學(xué)內(nèi)容繁多、學(xué)時有限，沒有設(shè)置實驗環(huán)節(jié)。怎樣用相對有效地方法替代實驗環(huán)節(jié)，又成為授課教師的一個重要任務(wù)。

1.4課程的課后討論環(huán)節(jié)較少

由于這門課程是通識課程，學(xué)生在課后的學(xué)習(xí)時間較少。這就造成了學(xué)生不能及時消化課堂內(nèi)容，學(xué)生帶著問題聽講后續(xù)的課程，形成惡性循環(huán)，聽課效果不好。

2 提高“機械工程基礎(chǔ)”教學(xué)質(zhì)量的對策措施

（1）針對“課程知識面廣，結(jié)構(gòu)緊密度不夠”的問題，以“機械概述-受力分析-變形形式-承載能力-運動分析-動荷影響-傳動方式-設(shè)計方法”這一主線[1]串講課程，將課程涵蓋的理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械原理四門課的基本內(nèi)容進行銜接、貫通與融合，不讓學(xué)生感到內(nèi)容割裂，力圖用有限學(xué)時講授課程。此外，由于課程內(nèi)容龐雜，在每節(jié)課前用5分鐘對上節(jié)課程進行總結(jié)回顧，讓學(xué)生更加明晰課程的脈絡(luò)，有利于學(xué)生對這門課程知識的理解。將課程大綱發(fā)給學(xué)生，使學(xué)生更好地掌握課程脈絡(luò)，也便于學(xué)生課前預(yù)習(xí)課程。

在課程主線的牽引下，精心組織好教學(xué)，最大限度地利用好有限學(xué)時。[3]在教學(xué)過程中，保留課程主干內(nèi)容，舍去相關(guān)次要內(nèi)容。比如：在“材料力學(xué)”課程中“壓桿穩(wěn)定性”的歐拉公式部分要詳細講解公式的推導(dǎo)過程。但是在機械工程基礎(chǔ)課程中，由于學(xué)時有限，不能詳細講解公式的推導(dǎo)過程，也不能直接給出公式。于是，首先分析壓桿臨界力的相關(guān)因素，比如：材料、橫截面的尺寸和形狀、桿長、約束情況等，然后再給出歐拉公式。此外，可以把次要內(nèi)容錄制成視頻，供學(xué)生課后學(xué)習(xí)。

（2）適當(dāng)引入工程實例和生活中與課程相關(guān)的趣味現(xiàn)象。比如：講解“壓桿穩(wěn)定性”部分，給學(xué)生介紹魁北克大橋的工程悲劇，以及科學(xué)家對壓桿穩(wěn)定問題的研究歷程。通過這些舉例增加學(xué)生對課程工程應(yīng)用的思考，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。授課教師可以錄制關(guān)于工程實例和趣味現(xiàn)象的視頻，讓學(xué)生自己在課下觀看，從而節(jié)約課堂時間。結(jié)合學(xué)生的專業(yè)，講解與本門課程相關(guān)的內(nèi)容。比如：對于電氣專業(yè)學(xué)生，在講授受力分析時，可以給學(xué)生講輸電塔的受力分析題目，其中電塔的桿件可以看作二力桿，這樣學(xué)生會增加學(xué)習(xí)的熱情。

通過板書和PPT的有機結(jié)合，能有效提高教學(xué)質(zhì)量，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。PPT能夠有效提高教學(xué)效率，[4]節(jié)約課堂時間，但是板書能夠提高學(xué)生的注意力，使學(xué)生跟著老師的講解思路掌握知識。雖然課程任務(wù)較重，但是仍然要用板書講解課程的重要部分。比如：在復(fù)合運動的基本概念部分，在黑板上畫出動點、動系、定系三者關(guān)系圖，加深學(xué)生對這部分內(nèi)容的理解。在課程PPT中增加生動形象的動畫內(nèi)容，[5]使學(xué)生能迅速明晰講課內(nèi)容，還可以在一定程度上節(jié)約課堂時間。這門課程中有很多部分適合放置動畫，比如：平面機構(gòu)運動分析部分的平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、間歇運動等，機械傳動部分的帶傳動、齒輪傳動等。

（3）課堂上開展一些簡易實驗，播放實驗視頻，彌補課程缺少實驗環(huán)節(jié)的缺憾。比如：在“壓桿的穩(wěn)定性”部分，可以用鋼板尺做研究壓桿約束情況的簡易實驗，比較一端固定一端自由、兩端絞支、兩端固定的約束情況。再比如：在“材料拉伸和壓縮時的力學(xué)性能”部分，由于缺少實驗學(xué)時，可以在課堂上給學(xué)生播放材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線和試件變形過程的同步視頻，使學(xué)生能同時看到應(yīng)力-應(yīng)變曲線和試件的變形特性，加深對應(yīng)力-應(yīng)變曲線關(guān)鍵點的理解。

（4）針對“課程的課后討論環(huán)節(jié)較少”的問題，增加了課后答疑時間。此外，由于微信和QQ交流的便利性，可建立課程微信群和QQ群。在群里給學(xué)生進行答疑，學(xué)生之間也可以在群里進行充分討論問題，使得學(xué)生討論問題更加便捷，能夠充分吸收所學(xué)知識。

3 結(jié)語

“機械工程基礎(chǔ)”是相關(guān)非機械類專業(yè)較為重要的課程，是高校培養(yǎng)人才的重要教育教學(xué)環(huán)節(jié)。本文提出了這門課程存在的問題，并針對這些問題提出了一系列的對策措施，促進學(xué)生的綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力以及教學(xué)質(zhì)量的提高。

參考文獻

[1] 張克猛.機械工程基礎(chǔ)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2016.

[2] 徐志敏，吳瑩.基于“創(chuàng)新能力培養(yǎng)”的基礎(chǔ)力學(xué)實驗教學(xué)模式探索與實踐[C].2018年全國力學(xué)課程報告論壇，2018.

[3] 張亞紅，劉睫，趙玉成.非力學(xué)專業(yè)理論力學(xué)教學(xué)改革的思考[J].力學(xué)與實踐， 2003，（25）.

[4] 陳富，王嘉毅.大學(xué)教學(xué)中PPT應(yīng)用效果研究[J].電化教育研究，2015（01）.

[5] 肖天燦. PPT動畫設(shè)計教學(xué)案例探討[J].課程教育研究，2020（20）.