職校機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革

張悅豐

(天津勞動(dòng)保護(hù)學(xué)校,天津市 300162)

《機(jī)械基礎(chǔ)》是機(jī)械專業(yè)必須掌握的一門基礎(chǔ)課程,它實(shí)踐性很強(qiáng),內(nèi)容概念多,原理抽象,難懂難學(xué),單純的理論講解無法使職校學(xué)生真正掌握相關(guān)的知識(shí)。對(duì)于高職學(xué)生,進(jìn)行一次課程設(shè)計(jì)很有意義。為此,我在理論教學(xué)中安排了這個(gè)項(xiàng)目,考慮到減速器是一種普遍通用的機(jī)械設(shè)備,其結(jié)構(gòu)包括了傳動(dòng)設(shè)計(jì)(直齒輪、斜齒輪、錐齒輪、蝸桿等),支撐件設(shè)計(jì)(軸、軸承等),箱體設(shè)計(jì)及密封、潤(rùn)滑等,是培養(yǎng)學(xué)生首次獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)的良好參照設(shè)備,故以“齒輪減速器設(shè)計(jì)”為題進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。高職學(xué)生《機(jī)械基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)不能照搬全日制大學(xué)的教學(xué)模式,需要在其基礎(chǔ)上做一些改革,主要做法如下:

一、分組因材而分

由于高職學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊,在班里分組時(shí),按照平時(shí)學(xué)習(xí)成績(jī)和基礎(chǔ),參考班主任的建議,分為兩大組,A組一級(jí)減速器,B組二級(jí)減速器;再自由組合分成5～7人的小組。這樣很好地避免了“有人吃不夠有人吃不飽”的現(xiàn)象。

二、教學(xué)內(nèi)容模塊化

如果按照《機(jī)械基礎(chǔ)》教材安排的順序開展課程設(shè)計(jì)教學(xué)欠缺整體性,多數(shù)同學(xué)還是不能把知識(shí)有效地串起來。因此,第一次課應(yīng)引導(dǎo)全體同學(xué)分組裝拆二級(jí)齒輪減速器,充分利用了實(shí)物教學(xué)的直觀性優(yōu)勢(shì),把抽象的書本知識(shí)變成學(xué)生可以親身體會(huì)的東西,使學(xué)生對(duì)減速器各個(gè)零部件有了直觀認(rèn)識(shí),進(jìn)一步了解和掌握各零部件的結(jié)構(gòu)意義、加工工藝、安裝方法。尤其是運(yùn)動(dòng)件與運(yùn)動(dòng)件之間的安裝要求、運(yùn)動(dòng)件與固定件之間的安裝要求、軸承的拆裝等,通過實(shí)驗(yàn)?zāi)芷鸬绞掳牍Ρ兜淖饔谩Ｓ捎谫N近實(shí)際,消除了部分同學(xué)的“恐懼”心理,引起了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。在小結(jié)的教學(xué)環(huán)節(jié),再告訴學(xué)生本次設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容包括五大模塊:齒輪、軸和聯(lián)接、箱體、其它、裝配。接下來的教學(xué),圍繞設(shè)計(jì)需要,將教材上相關(guān)章節(jié)進(jìn)行整合,并將《金屬材料與熱處理》、《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《工程力學(xué)》等課程的相關(guān)內(nèi)容穿插進(jìn)來,以5個(gè)模塊教學(xué)代替分章節(jié)教學(xué);然后將大模塊再細(xì)分為若干知識(shí)點(diǎn)的小模塊,為學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)準(zhǔn)備全面的理論知識(shí)。

下面以齒輪模塊的小模塊內(nèi)容為例:

1.組成:主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪

2.工作原理:依靠齒與齒之間的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

3.特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):一是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊;二是效率高;三是傳動(dòng)比穩(wěn)定;四是工作可靠壽命長(zhǎng);五是可實(shí)現(xiàn)空間任意兩軸間的傳動(dòng)。

缺點(diǎn):一是制造成本高;二是安裝精度要求高;三是不宜于傳動(dòng)距離大的場(chǎng)合

4.應(yīng)用:不宜于傳動(dòng)距離大的場(chǎng)合。

5.主要類型:平面齒輪傳動(dòng):直齒、斜齒、人字齒;空間齒輪傳動(dòng):錐齒、交錯(cuò)軸斜齒

6.主要參數(shù):齒數(shù)z 模數(shù)m 壓力角α 齒頂高h(yuǎn)＊a 頂隙系數(shù)c＊

7.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:閉式:齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算;開式:齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。

8.設(shè)計(jì)內(nèi)容:一是選擇材料及熱處理;二是選定齒輪傳動(dòng)精度;三是確定齒輪傳動(dòng)參數(shù);四是確定齒輪結(jié)構(gòu)和尺寸;五是潤(rùn)滑設(shè)計(jì)。

9.失效形式:齒根折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面塑變、齒面膠合、齒面磨損。

三、直觀輔助教學(xué)

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式:一支粉筆、一張嘴、一塊黑板、一張圖,有存在的必要也暴露出一些弊端?，F(xiàn)在處于知識(shí)爆炸的時(shí)代,新的技術(shù)、新的信息不斷涌現(xiàn),學(xué)生的思維很活躍,知識(shí)更新較快,教師們迫切需要一些優(yōu)化的課堂教學(xué)方式來吸引他們。筆者在教學(xué)中也試著進(jìn)行一些新舊手段的“混搭”,有些心得。

1.實(shí)物、模型教具的使用。傳統(tǒng)的教具,如實(shí)物、模型,雖然有些老套,但是適當(dāng)?shù)臅r(shí)間、適當(dāng)?shù)挠昧?有目的地組織學(xué)生觀察、接觸、熟悉它們,還是能夠幫助學(xué)生積累一些有用的感性知識(shí)的。這些感性知識(shí)再經(jīng)過分析、綜合、抽象、概括,就能達(dá)到理性認(rèn)知的高度。因此,我在本階段教學(xué)中應(yīng)用了減速器的實(shí)物模型,分別指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行了裝拆和部分零件測(cè)繪,效果比較理想。

2.多媒體手段應(yīng)用于教學(xué)?，F(xiàn)代多媒體技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn),它具有圖、文、聲、影象并茂的特點(diǎn),能夠?yàn)榻虒W(xué)活動(dòng)提供有效的幫助,特別是在《機(jī)械基礎(chǔ)》課程中艱澀難懂的概念、比較難以想象的的結(jié)構(gòu)及工作原理的教學(xué)中,優(yōu)勢(shì)還是比較明顯的。

受到以前讀過的文章的提示,筆者嘗試將Pro/E應(yīng)用在《機(jī)械基礎(chǔ)》的某些內(nèi)容的教學(xué)中,取得了良好的效果。在這次課程設(shè)計(jì)的理論教學(xué)中應(yīng)用兩次。第一次是在齒輪模塊的教學(xué)中,由于齒輪種類繁多,傳動(dòng)形式多樣,教材、掛圖和模型都不能提供全部形象的內(nèi)容,傳統(tǒng)的課堂教學(xué)必定是枯燥乏味的,學(xué)生(特別是從高中升入高職的學(xué)生)肯定是無法理解的。而應(yīng)用 Pro/E制作的齒輪模型,在電化教室現(xiàn)場(chǎng)改變同類型齒輪的參數(shù),生成不同大小的齒輪,并且仿真模擬齒輪間相互傳動(dòng)過程,幫助我的學(xué)生從真正意義上認(rèn)識(shí)了齒輪和齒輪傳動(dòng)。第二次是在裝配模塊的教學(xué)中,應(yīng)用該軟件生動(dòng)形象地將階梯軸、齒輪、鍵、軸承、箱體等零部件組裝起來,完成一個(gè)減速器的裝配,與學(xué)生一起對(duì)比第一次課的動(dòng)手裝拆過程,幫助學(xué)生通過回憶對(duì)先前學(xué)習(xí)的理論內(nèi)容形成一個(gè)完整的概念,起到了較好的輔助教學(xué)作用。

四、理念培養(yǎng)和能力訓(xùn)練

1.獨(dú)立能力。職業(yè)學(xué)校的學(xué)生普遍對(duì)學(xué)習(xí)沒有自信心,遇到困難就覺得無法戰(zhàn)勝,容易產(chǎn)生兩種消極行為:一種就是放棄努力,另一種就是依賴別人。筆者認(rèn)為學(xué)生就業(yè)時(shí)需要的職業(yè)能力最重要的不是掌握的東西,而是獨(dú)立面對(duì)任務(wù)的態(tài)度和能力。對(duì)于希望老師給出“標(biāo)準(zhǔn)答案”的依賴型學(xué)生和等待老師給出“標(biāo)準(zhǔn)答案”的放棄型學(xué)生,我都鼓勵(lì)他們“自做主張”,以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)思考和獨(dú)立解決問題的能力。

在軸和聯(lián)結(jié)這個(gè)模塊中,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分,先給定設(shè)計(jì)的三個(gè)基本原則:軸上零件能可靠地相對(duì)固定;軸上零件裝拆方便;軸便于加工和減少應(yīng)力集中。反復(fù)告訴學(xué)生只要滿足上述條件就是合格的,“沒有最好只有更好”,只能評(píng)說哪種方案更合理些。接下來講估算軸的直徑時(shí),經(jīng)驗(yàn)公式d=(0.3～0.4)a(注:a是同級(jí)齒輪的中心距),面對(duì)范圍內(nèi)的幾個(gè)被選答案,許多學(xué)生不敢自己確定,都愛問老師選哪個(gè)。我的答案是:這是生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生的經(jīng)驗(yàn)公式,范圍內(nèi)的答案都對(duì),取小值的經(jīng)濟(jì)性好,取大值的安全性好,在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,要綜合考慮零件工作條件、材料、生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)人員的思路等因素,才能最終確定。在這次設(shè)計(jì)時(shí),我讓不同小組各選一個(gè)數(shù)值,算算看看,小組間互相對(duì)比一下,自己總結(jié)。這樣的引導(dǎo)過程意在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立、主動(dòng)的學(xué)習(xí)、工作態(tài)度。

2.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》的使用。首先必須消除學(xué)生使用設(shè)計(jì)手冊(cè)的畏難心理。告訴他們,使用手冊(cè)和使用卡尺一樣,都是使用工具,是不難掌握的。然后,在設(shè)計(jì)齒輪時(shí),以小組為單位,一步一步地引導(dǎo)他們找目錄、找圖表、查數(shù)據(jù),讓他們每人親自動(dòng)手熟悉,很快大家就能夠按照要求正確查閱手冊(cè)了,為順利完成設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。同時(shí),這也是他們就業(yè)后能夠創(chuàng)新工作所需要的能力之一。

通過《機(jī)械基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革實(shí)踐,引入項(xiàng)目教學(xué)、行為引導(dǎo)法、多媒體教學(xué)技術(shù)等,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。使得學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立完成工作任務(wù)的能力大為提高。取得了較好的效果,達(dá)到了預(yù)期的目的。

[1]孫恒.機(jī)械原理教學(xué)指南[M].北京:高等教育出版社,1989.

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[3]胡家秀.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

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