試談《機械設計基礎》教學方法

摘要:在《機械設計基礎》課程的教學中，教師特別要注重理論聯(lián)系實際，加強直觀教學;要注意培養(yǎng)學生運用所學知識來解決《機械設計基礎》課和問題的能力;同時教師要注重對教學內(nèi)容的總結(jié)和更新，確保知識的系統(tǒng)性和前沿性。

關鍵詞:機械設計基礎;教學方法

中圖分類號:G426文獻標識碼:ADOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2010.07.007

文章編號:1672-0407(2010)07-019-02收稿日期:2010—06—14

《機械設計基礎》對于裝甲車輛修理及運用專業(yè)的學生是一門專業(yè)基礎課，為學生的后續(xù)專業(yè)課程做鋪墊。而就機械設計來說，它是一個由滿足社會某種需求出發(fā)，設計出滿足需求的新型機械，進而組織生產(chǎn)，并生產(chǎn)出適應社會需要的產(chǎn)品的過程。這門課密切聯(lián)系生產(chǎn)及裝備實際。但是學生覺得難學，教師覺得難教。它的難學在于:它綜合了許多先修課程，如數(shù)學、物理、機械制圖、工程力學等，并且要運用這些課程的知識來解決機械設計問題。它的難教在于:要求教師要熟練靈活地運用這些學科的知識聯(lián)系實際地進行教學，要把枯燥乏味的書本知識變成學生想學、樂學的工程知識和技能。

那么如何使這門課收到良好的教學效果呢?

一、 在教學中應做到不斷總結(jié)提高

機械設計基礎課程有些知識比較凌亂，無論是教師講授還是學生掌握都有一定的困難，因此需要教師對知識總結(jié)提煉，改變混亂無序的狀態(tài)。例如，在螺栓組受力分析的內(nèi)容中，各種螺栓的連接形式及分布排列，使學生產(chǎn)生沒有頭緒的感覺，更別說記住它們的計算方法了。這就需要教師在教學過程中作以總結(jié)，可以將其歸為四種情況:(1)受橫向載荷的螺栓組;(2)受軸向載荷的螺栓組;(3)受旋轉(zhuǎn)力矩的螺栓組;(4)受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組。分門別類后，學生就可以條理清楚地區(qū)分不同的情況，并記憶相應的計算方法。

機械設計基礎課程的授課不僅僅要求教師能夠把教材的內(nèi)容傳授給學生，還要將自己對知識的理解也融入其中，這樣才能使學生有感同身受的感覺，對知識的理解也更深入。

二、課堂上努力做到引人入勝

《紅樓夢》第一回中寫到曹雪芹“披閱十載，增刪五次”，并題詩云“滿紙荒唐言，一把辛酸淚，都云作者癡，誰解其中味?”一句誰解其中味就將讀者的興趣提了起來，做好閱讀的準備。而機械設計基礎課程也是一樣，引發(fā)學生的興趣是教學效果良好的第一步，案例教學法就是機械設計基礎課程采用廣泛的一類教學手段，這主要是由這門課應用性強的特點決定的。在教學中，有些學生有一定的生活和工程實踐經(jīng)驗，一些問題即使還沒有接觸過，沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗，一旦當問題呈現(xiàn)在面前時，他們往往能夠依靠自己的相關經(jīng)驗和認識能力，推出合乎邏輯的解答。所以，教學不能無視學生的經(jīng)驗，而應把學生的現(xiàn)有經(jīng)驗、知識作為新知識的生長點，引導學生從原有的知識經(jīng)驗中“生長”出新的知識經(jīng)驗。

因此，在教學中最崇尚的不是強制記憶，而是引導思考，只有思考才能發(fā)揮人的潛能。通過理論與實際的有機結(jié)合將學習的知識點貫穿起來，讓學生在接受的時候倍感輕松。

三、注意培養(yǎng)學生解決問題的能力

在本課程中常常利用數(shù)學知識來研究《機械設計基礎》問題的例子很多，以“凸輪機構(gòu)”為例，就要用到極限、圖線、解析、三角等知識，來研究分析從動桿速度、加速度、位移和動桿末端的軌跡，設計出凸輪輪廓曲線。還有在“齒輪機構(gòu)”中，有許多齒輪幾何尺寸的計算公式，若是一個個去死記硬背，不搞清它們之間的內(nèi)在關系，那是一種十分沉重的負擔，而且即使背出了也容易忘掉。但是如果對照著齒輪的各部分名稱找到各尺寸的內(nèi)在聯(lián)系，公式無需刻意去記，只通過簡單的推導就能得到，對于學生來說也容易得多。

另外，很多機械的運動原理都有相似的地方。如:四桿機構(gòu)的演化，凸輪機構(gòu)中用反轉(zhuǎn)法來設計凸輪輪廓，行星輪系中用“轉(zhuǎn)化輪系”法來計算傳動比等等，這些都是建立在相對運動原理的基礎上演化出來的機構(gòu)或總結(jié)出來的方法，如果使學生認真領會，發(fā)現(xiàn)，就會對比出各知識的同或異，學起來也就省力得多。

四、教師注意提高自己的知識

侯寶林大師1981年在中山大學演講時說過，一個好的相聲演員，應該做到“學問淵博，經(jīng)驗豐富，見解獨到，善于表達。”而做一個好的機械設計教師的要求更高，應該是“基本概念清楚，工程實踐豐富，掌握學科發(fā)展，善于總結(jié)表達，啟發(fā)學生興趣，作業(yè)安排適當。”教師只有及時更新和提高自己的知識，才能掌握學科的最新動態(tài)，傳授給學生新的知識。例如德國工和師協(xié)會技術準則2230(VDI Richtlinien 2230)中提出，《高強度螺栓連接系統(tǒng)計算》適用范圍包括:(1)鋼制螺栓;(2)牙型角α=60°;(3)高強度螺栓，即強度等級8.8到12.9;(4)工作載荷為軸向靜載荷，或軸向動載荷，其所受的力作用線與螺栓軸線平行，此外，可能還有彎曲力矩;(5)計算表格中給出的數(shù)值M4至M39;(6)本準則應用于接觸面尺寸在限制值內(nèi)，如果超過了限制值，此處的方法不再適用，否則會產(chǎn)生較大的計算誤差;(7)材料性質(zhì)數(shù)據(jù)只用于室溫條件下，對于較高或較低的溫度必須予以修正，特殊的工作條件(例如有腐蝕、沖擊載荷)不能處理;(8)這一準則原則上并不排斥要用實驗或數(shù)值計算驗證。推薦采用這些方法，特別對于重要場合。

這項技術準則與我國一般的《機械設計》教材不同，主要表現(xiàn)在:(1)考慮了扭緊后結(jié)合面，釘頭和螺母支承面由于表面粗糙度引起的壓陷，預緊力的減少量。(2)具體考慮扭緊力的變化范圍。按采用扭緊工具(如顯示扭矩的扳手)，確定扭緊系數(shù)αA，扭緊系數(shù)=最大扭緊力FMmax/FMmin。(3)用計算法按零件的材料和尺寸確定螺栓和被連接件的柔度。(4)考慮力作用點對傳力比的影響，引入載荷導入系數(shù)n。由技術準則的比較便可以看出國內(nèi)外學科發(fā)展的不同，就此借鑒較新的知識和技術，同時引導學生了解前沿的發(fā)展動態(tài)。

結(jié)束語:《機械設計基礎》課程是機械類專業(yè)的基礎課程，地位十分重要。但學生基礎知識掌握有限，實際經(jīng)驗缺乏，難學難教問題比較突出。因此，對于教師來說，必須加強直觀和多媒體教學手段來激發(fā)學生的學習興趣;要根據(jù)學生所掌握的現(xiàn)有知識，摸索一些規(guī)律，總結(jié)一套使學生易懂、易學、易掌握的教學方法;要深入現(xiàn)場進行教學，理論聯(lián)系實踐，增強學生感性認識，有利培養(yǎng)學生的實踐技能。通過不斷地探索、研究、改革，使《機械設計基礎》課程教學更科學、更合理、更有效。

參考文獻:

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(責任編輯:秦鳳蘭)