機械原理課程實踐性環節的教學改革與實踐①

管 鋒 周傳喜

(長江大學 機械工程學院,湖北 荊州 434023)

機械原理課程實踐性環節的教學改革與實踐①

管 鋒 周傳喜

(長江大學 機械工程學院,湖北 荊州 434023)

長江大學機械原理課程實踐性環節的教學改革主要圍繞實驗教學、課程設計及第二課堂3個方面展開,經過幾年的探索與實踐,取得了較好的效果。

機械原理;實踐教學;教學改革

機械原理課程是從理論性很強的基礎課向實踐性較強的專業課過渡的一門重要的專業基礎課。為了更好地理解、鞏固及應用機械課程的理論知識,為后續課程及生產實踐服務,長江大學機械原理課程實踐性環節的教學改革主要圍繞實驗教學、課程設計、第二課堂3個環節展開。筆者主要就機械原理課程實踐性環節的改革做一些探討,以期更好地指導該課程的教學實踐。

一、實驗教學改革與實踐

長江大學機械原理課程傳統的實驗教學學時為6學時,一般包括3個實驗項目:即認知實驗及機構運動簡圖的測繪,要求學生參觀機構陳列柜及常用機構(牛頭刨床機構、插齒機機構及齒輪油泵機構)的模型,根據實物及以上3類模型進行機構運動測繪;機構運動參數測量,該實驗項目主要是針對連桿機構來設定的,要求學生利用授課教師所編的一個小軟件來觀察連桿上點的運動軌跡,從而判斷多種桿長組合會產生何種類型的連桿機構;漸開線齒輪的范成實驗,要求學生用范成儀在圓形圖紙上依次用鉛筆描繪出齒條刀具相對于輪胚在各個位置的包絡線,據此形成被切削齒輪的齒廓。以上3個實驗主要是演示實驗及驗證性實驗,對學生掌握課堂知識具有一定的幫助,但這些實驗教學方式比較死板,學生一般按照指導書上的步驟進行操作,甚至實驗報告的格式都是固定不變的,這樣很難激發他們的創新欲望。

隨著教學改革的深化,機械原理課程的教材和教學內容都會增加一些新的知識點,傳統的實驗內容已經不能適應新的課程教學模式,這就要求實驗教學內容也要做出相應的調整。由于實驗設備、師資等方面的原因,實驗教學內容往往不能及時調整。

針對以上傳統實驗的弊端,我們保留了原有的認知實驗及機構運動簡圖的測繪項目,讓學生首先認知專業機構模型,但在運動測繪方面加大了難度,要求每位學生繪制實驗室沒有的機構模型運動簡圖。這樣一來學生不得不動手搜索相關的機構模型資料,完成模型機構運動簡圖的繪制。

我們將傳統的機構運動參數測量項目轉變為機構運動方案創新設計實驗。課程組根據課程內容要求,購買了一批桿件組合模型。在學習連桿機構這章內容后,實驗課上教師要求學生動手把不同的桿件模型組裝在一起,實現不同的運動傳遞形式。比如,可拼成曲柄搖桿機構,將曲柄的勻速轉動變成搖桿的變速擺動;還可以拼成曲柄滑塊機構,將曲柄的勻速轉動變成滑塊的直移運動;還有部分學生將四根以上桿件組合成五桿機構、六桿機構,據此實現的運動形式將更加復雜。

另外,我們還在不增加實驗學時的前提下,增加了一些選做項目,讓學生采用選修學分的形式進行漸開線齒輪的范成實驗、剛性轉子的動平衡實驗、機械系統動力學調速實驗及摩擦磨損性能測定實驗。通過這一舉措,學生參與實驗教學的積極性提高了,親自動手實踐的機會增加了,實驗效果明顯增強。

二、課程設計改革與實踐

(一)課程設計題目

傳統的機械原理課程設計題目主要局限于牛頭刨床機構、蜂窩煤沖壓成型機及自動打印機等。為了體現專業特色,同時又兼顧課程教學理論知識,我們對機械原理課程設計的題目進行了改革,針對不同專業,采用不同的課程設計題目。比如:對于具有石油特色的機械設計理論及其自動化專業,主要采用游梁式抽油機、往復泵、泥漿泵等體現石油特色的典型機構進行課程設計;對于材料成型專業,則主要圍繞曲柄壓力機、鋼筋切斷機等體現成型特色的系列機構來指導學生進行課程設計。課程設計題目要求3年不重復,每年一種類型,每位學生的設計參數完全不同,將課程設計成績與學生的設計數據掛鉤,若用別人的設計數據,成績視為無效,這在很大程度上避免了學生之間相互抄襲的現象。

(二)課程設計教學手段

傳統的課程設計結果往往只停留在幾份圖紙和書面報告上,學生對他們所設計的方案是否可行不得而知,所以積極性不是很高,更不用說創新了。近幾年來,課程設計分專業出題,學生要采用計算機軟件對自己所設計的方案進行三維虛擬造型,進行運動學仿真及可行性驗證。學生們對三維虛擬造型都很感興趣,學習Solidworks、3Dmax、U G等相關三維設計軟件的積極性也較高。通過這一環節的訓練,不僅提高了學生對三維設計軟件的熟悉程度,而且還調動了他們的創新積極性,擴大了他們的思考空間,激勵他們改進設計,大膽創新。

三、第二課堂實踐教學

人才培養計劃要求實踐教學要做到與理論相結合,與生產、科研相結合,課內課外相結合,校內校外相結合,充分調動學生實踐的積極性。圍繞這一宗旨,我們將機械原理課程實踐教學與學生的第二課堂相結合。長江大學的第二課堂活動非常豐富,學校組織的三維設計大賽、機械創新設計大賽等活動都跟機械原理課程有關。因此,我們將這些第二課堂活動與機械原理課程教學相結合,讓學生進行該門課程的實踐訓練,他們可以利用所學知識進行三維虛擬設計,實現大賽要求的某種特定的功能。參加第二課堂活動,深化了學生對機械原理課程理論知識的理解和認識,開闊了他們的視野,為他們參加系列省級、國家級比賽奠定了堅實的基礎。

自2006年以來,湖北省機械創新設計大賽已經舉行了3屆,我校的參賽作品越來越多,取得的成績越來越好,特別是2010年我校還有一項作品入圍國家獎。長江大學機械原理課程組的所有老師均為大賽的指導教師,參賽的學生大多已學過機械原理課程,其中有相當部分學生參加過學校組織的三維設計大賽、機械創新設計大賽等第二課堂活動。以上情況說明,將第二課堂與課程實踐教學相結合,可以激發學生的創新積極性,開闊他們的思路,提高他們的動手實踐能力。另外,我們還以第二課堂的諸多平臺為基礎,組織學生參加國家級的制圖大賽、挑戰杯大賽,學生從這些活動中獲得的知識是他們在課堂上所不能學到的,將成為他們人生中一筆寶貴的財富。

四、結語

機械原理課程的實踐環節教學改革主要圍繞實驗教學、課程設計及第二課堂3個方面進行,經過幾年的探索與實踐,取得了較好的效果。一方面,充分發揮了學生獨立思考問題、分析問題的主動性;另一方面,也激發了學生的學習興趣,培養了他們的工程意識和創新設計概念。

[1]賈曉紅,權英華,黃振華.機械原理實驗教學的改革與實踐[J].實驗技術與管理,2004(6).

[2]孫志宏,單洪波,莊幼敏.提高學生創新能力改革機械原理課程設計[J].實驗室研究與探索,2007(11).

G642

A

1673-1395(2011)04-0121-02

2011-03-01

教育部“質量工程”建設項目(TS12287)

管鋒(1976—),男,山西懷仁人,副教授,碩士,主要從事石油機械教學與研究。

① 本文系長江大學教學研究重點項目(J Y2010007)產出論文。

責任編輯 葉利榮 E-mail:yelirong@126.com