談?wù)勚新殹稒C(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)

摘要：在中職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中，教師要注重理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)直觀教學(xué)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；盡可能多地采用現(xiàn)場教學(xué)，提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)；注意培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)和工程力學(xué)知識(shí)解決《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程問題的能力；適量地進(jìn)行課堂練習(xí)和合理安排課外習(xí)題，鞏固學(xué)生已學(xué)到的知識(shí)。

關(guān)鍵詞：中職；機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；教學(xué)

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程是中職機(jī)械類專業(yè)承上啟下的主干課程，也是一門密切聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際的技術(shù)基礎(chǔ)課程。但是學(xué)生覺得難學(xué)，教師覺得難教。難學(xué)在于它綜合了許多先修課程，如數(shù)學(xué)、物理、機(jī)械制圖、工程力學(xué)等的知識(shí)，并且要運(yùn)用這些課程的知識(shí)來解決機(jī)械設(shè)計(jì)問題；難教在于它要求教師靈活熟練地運(yùn)用課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，聯(lián)系實(shí)際，把枯燥乏味的書本知識(shí)變成學(xué)生想學(xué)、樂學(xué)的工程知識(shí)和技能。為擺脫該課程難學(xué)難教的困境，筆者認(rèn)為應(yīng)做好以下教學(xué)工作。

注重理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)直觀教學(xué)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，學(xué)校可以專門設(shè)置常用機(jī)構(gòu)和通用機(jī)械零件的陳列室，陳列一些來自生產(chǎn)生活實(shí)際且有趣的機(jī)構(gòu)和機(jī)械零件的模型或?qū)嵨铮鐢嚸鏅C(jī)構(gòu)、奔馬機(jī)構(gòu)、指南車、腳踏水車、水排、機(jī)械鐘表、各種機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零件以及一些簡易機(jī)械等等。在講授《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的第一課時(shí)就讓學(xué)生參觀陳列室，通過參觀，提高學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的興趣，也可以讓學(xué)生加深對機(jī)械的感性認(rèn)識(shí)，為以后學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。在教學(xué)中講到某個(gè)機(jī)構(gòu)或機(jī)械零件時(shí)，再讓學(xué)生參觀陳列室，使學(xué)生對機(jī)構(gòu)和機(jī)械零件的認(rèn)識(shí)由感性上升到理性，這樣有利于提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在課堂教學(xué)中要多注意列舉一些與生產(chǎn)、生活實(shí)際密切相關(guān)的例子。如在講凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，列舉補(bǔ)鞋機(jī)；在講齒輪機(jī)構(gòu)時(shí)，列舉玩具汽車和汽車、機(jī)床變速箱；在講各種機(jī)械傳動(dòng)和機(jī)械零件時(shí)，列舉自行車和摩托車等，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中所學(xué)知識(shí)可以直接用于生產(chǎn)實(shí)際，服務(wù)于生活，讓學(xué)生感到這門課程很實(shí)用。同時(shí)，要十分注意加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，可以設(shè)置“機(jī)構(gòu)創(chuàng)意設(shè)計(jì)”、“齒輪參數(shù)測定”、“各種機(jī)械傳動(dòng)和減速器的裝拆”、“軸承與齒輪的組合設(shè)計(jì)”等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，通過實(shí)訓(xùn)來鞏固和加深學(xué)生對理論知識(shí)的理解，提高教學(xué)效果。此外，要注意多利用模型或?qū)嵨铩靾D等直觀性的教學(xué)輔助工具，講課時(shí)讓學(xué)生看一些常用機(jī)構(gòu)和機(jī)械零件的錄像，進(jìn)一步提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，復(fù)習(xí)、鞏固《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中所學(xué)的有關(guān)知識(shí)。這樣，學(xué)生就會(huì)感受到《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程很有用，學(xué)習(xí)興趣就會(huì)大大提高。

盡可能多地采用現(xiàn)場教學(xué)，提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)

在教學(xué)過程中，有些問題僅僅借助掛圖、模型和實(shí)物等并不能使學(xué)生深刻理解所學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中的作用，所以，一定要抓住學(xué)生對車間和現(xiàn)場的好奇心，組織學(xué)生到實(shí)習(xí)車間和生產(chǎn)企業(yè)中實(shí)地觀察，進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)。例如，“輪系”中齒輪的變速、變向問題的教學(xué)，我們即便講得十分細(xì)致，學(xué)生也只是知其然而不知其所以然，換一組輪系結(jié)構(gòu)學(xué)生就很難分析出各軸之間是如何實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的。因此，可以組織學(xué)生到實(shí)習(xí)工廠，讓學(xué)生打開車床的“三箱”，看清車床的結(jié)構(gòu)和組成，演示變速及變向是如何實(shí)現(xiàn)的，加深學(xué)生對知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)。通過現(xiàn)場教學(xué)和直觀教學(xué)，使學(xué)生把所學(xué)知識(shí)能夠系統(tǒng)地綜合起來，達(dá)到不斷深化以及靈活應(yīng)用的目的，進(jìn)而提高學(xué)生的理性認(rèn)識(shí)。

培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程相關(guān)問題的能力

在研究解決《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中的有關(guān)問題時(shí)，數(shù)學(xué)方法是分析、推導(dǎo)、論證和解決相關(guān)問題的有效方法之一。在教學(xué)中，教師可利用講練結(jié)合的辦法，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)研究和解決本課程相關(guān)問題的能力。例如，“凸輪機(jī)構(gòu)”要用極限、圖線、解析、三角等知識(shí)來研究分析從動(dòng)桿速度、加速度、位移以及從動(dòng)桿末端的軌跡設(shè)計(jì)出凸輪輪廓曲線。在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中還常常運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)來推導(dǎo)有關(guān)公式或從基本公式導(dǎo)出其他關(guān)系式，這樣既可以使學(xué)生獲得新知識(shí)，又可以幫助他們領(lǐng)會(huì)知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系，加深理解。例如，記憶“齒輪機(jī)構(gòu)”中的許多齒輪幾何尺寸的計(jì)算公式是十分沉重的負(fù)擔(dān)，而且即使背會(huì)了也容易遺忘。但如果我們掌握齒輪最基本的幾何尺寸計(jì)算公式（見下表），再利用數(shù)學(xué)知識(shí)探究各類齒輪之間的內(nèi)在關(guān)系，就會(huì)發(fā)現(xiàn)斜齒圓柱齒輪、直齒圓錐齒輪和蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算式都不過是以上幾個(gè)基本公式在不同條件下的變形或演化。所以，只要記住這些基本公式和它們間的相互關(guān)系就等于記住了所有齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸公式。我們還可以通過齒輪參數(shù)的變化來制作不同的齒輪。例如，當(dāng)螺旋角β＝0°（齒線與軸線平行）時(shí)，斜齒圓柱齒輪就變成直齒圓柱齒輪；當(dāng)分度圓錐角δ=0°（母線與軸線平行）時(shí)，直齒圓錐齒輪就變成了直齒圓柱齒輪。在學(xué)習(xí)其他常用機(jī)構(gòu)時(shí)，我們也可以找出類似的關(guān)系。由此可見，較好的數(shù)學(xué)功底是理解、分析和解決《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程相關(guān)問題的基礎(chǔ)，提高學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力可使教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果。

最基本的齒輪尺寸計(jì)算公式表

D_k(齒輪上任意位置的直徑)=D_b(齒輪基圓直徑)/COSα_k(齒輪上任意位置的壓力角的余弦值)

D（齒輪分度圓直徑）=M（模數(shù)）Z（齒數(shù)）

D_a（齒輪齒頂圓直徑）=D（齒輪分度圓直徑）+2h_a（齒輪的齒頂高）

D_f（齒輪齒根圓直徑）=D（齒輪分度圓直徑）-2h_f（齒輪的齒根高）

P（齒輪的齒距）=M（模數(shù)）π（圓周率）

h（齒輪的齒高）=h_a（齒輪的齒頂高）+h_f（齒輪的齒根高）

a（齒輪傳動(dòng)的中心距）=（D_l（齒輪1的分度圓直徑）+D₂（齒輪2的分度圓直徑））/2

培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用工程力學(xué)知識(shí)解決《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程相關(guān)問題的能力

學(xué)生可以從已知的工程力學(xué)定律出發(fā)，利用數(shù)學(xué)的邏輯推理方法來推導(dǎo)和建立本課程的一些規(guī)律和理論。如四桿機(jī)構(gòu)的演化，凸輪機(jī)構(gòu)中用反轉(zhuǎn)法來設(shè)計(jì)凸輪輪廓，行星輪系中用轉(zhuǎn)化輪系法來計(jì)算傳動(dòng)比等都建立在相對運(yùn)動(dòng)原理的基礎(chǔ)上。又如，在研究各種常用機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)及構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系時(shí)就要用運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)來判斷和分析，對常用機(jī)械零件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計(jì)算時(shí)就要用到強(qiáng)度和剛度的知識(shí)。再如，機(jī)構(gòu)的壓力角α問題可轉(zhuǎn)化為工程力學(xué)中對物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析的問題。總之，工程力學(xué)知識(shí)是進(jìn)行機(jī)構(gòu)和機(jī)械零件受力分析、運(yùn)動(dòng)分析和強(qiáng)度、剛度計(jì)算的基礎(chǔ)，也是學(xué)好《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的關(guān)鍵。

合理安排課堂練習(xí)和課外習(xí)題是使學(xué)生掌握知識(shí)的重要途徑

為了合理安排課堂練習(xí)，使學(xué)生掌握解題的技巧，教師應(yīng)該由簡單地布置習(xí)題到自己設(shè)計(jì)習(xí)題，不局限于課本及習(xí)題冊，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，在設(shè)計(jì)習(xí)題的過程中要注重習(xí)題的靈活性，改變學(xué)生生搬硬套、機(jī)械模仿的毛病。例如，在“輪系”定軸輪系的教學(xué)中，可以設(shè)計(jì)一道綜合題，含有內(nèi)嚙合和外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)、圓錐齒輪傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)等內(nèi)容，講授時(shí)應(yīng)逐個(gè)分段計(jì)算，由淺入深，由簡到繁，標(biāo)出各輪的轉(zhuǎn)向，而不應(yīng)直接計(jì)算輸出軸的轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)比。布置課外習(xí)題是鞏固教師所講內(nèi)容的一種有效方法，是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要手段，也是提高學(xué)生設(shè)計(jì)、畫圖、看圖和解題能力的重要途徑之一。不過，教師在設(shè)計(jì)課外習(xí)題時(shí)應(yīng)該注意題目的難度梯度，難度太高會(huì)使大部分學(xué)生做不出來，從而失去學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生做錯(cuò)習(xí)題也不可怕，可怕的是教師不了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及出錯(cuò)的原因。因此，《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的課外習(xí)題應(yīng)精選多練，并及時(shí)進(jìn)行信息反饋。《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的課外習(xí)題的布置最好前后具有連貫性，始終圍繞一條主線，由簡單到復(fù)雜，由具體到抽象，理論和實(shí)踐相結(jié)合。合理安排課堂練習(xí)和課外習(xí)題是學(xué)好《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程必不可少的環(huán)節(jié)，是重要的教學(xué)手段之一。

另外，在教學(xué)時(shí)還應(yīng)利用多媒體工具，將一些難以用語言表達(dá)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程、機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理做成課件，使教學(xué)內(nèi)容更加形象、直觀，同時(shí)還要改進(jìn)傳統(tǒng)的考核方式，采用標(biāo)準(zhǔn)化試題進(jìn)行考核。但是，無論采用何種教學(xué)方法，均應(yīng)以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為目的，使學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，為學(xué)好其他機(jī)械專業(yè)課打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

中職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程是機(jī)械類專業(yè)的主干課程，地位十分重要。中職學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握有限，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)缺乏。因此，有必要加強(qiáng)直觀和多媒體教學(xué)手段來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；要根據(jù)學(xué)生掌握的現(xiàn)有知識(shí)摸索一些規(guī)律，總結(jié)一套使學(xué)生易懂、易學(xué)、易掌握的教學(xué)方法；要深入現(xiàn)場進(jìn)行教學(xué)，理論聯(lián)系實(shí)踐，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能。教師要不斷地探索、研究，使中職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)更科學(xué)、更合理、更有效。

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作者簡介：

王智禮（1964—），男，高級講師，主要從事《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》和《冷沖模具設(shè)計(jì)》的教學(xué)，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造技術(shù)應(yīng)用。