淺談《機械設計基礎》教學改革

賀路

摘要：針對每個章節，重新制定新的教學計劃，抓住每節的核心內容，在基礎理論知識講述完畢后，選取該章節的一款典型機構類型，參照機構模型或者機構原件，結合實際生產工作實例，對這一種典型機構進行詳細的分析，包括其結構、作用、適用范圍、設計參數，等等。通過這種書本理論和典型實例相結合的模式進行現場教學，比起普通的僅依靠書本的例題教學，更能引起學生的學習興趣。學生通過對實體機構或模型的觀察，能更直觀地認識到它們的工作過程，鞏固和加深理論知識，獲得良好的教學效果。

關鍵詞：課程標準；優化內容；實訓改革；引導創新

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2013）29-0096-03

《機械設計基礎》是機電類的專業基礎課程，圍繞著機械原理和機械設計的基本知識為主線進行講解，屬于一個綜合性比較強的學科。主要內容包括：靜力學及承載能力分析等相關理論，常用機構和通用零件的結構、工作原理、特點和應用及其設計方法。雖說只是一門專業基礎課程，但是課程內容涉及面廣泛，各個章節之間跨度大，學生掌握該課程難度較大。很大一部分的學生面對這門課程時犯了難，教師的教授也頗有些有力使不出的感覺。總體而言，這門課程的教學任務是不容易完成的。但是，這門課程的所處的學科專業基礎的位置，又決定了它在以后所有相關課程學習中的重要地位，扮演著奠基石的重要角色。如若《機械設計基礎》學習不到位，知識不完善，就會加大后續相關專業內容學習的負擔，甚至影響到學生將來參加工作后的職業能力的提升空間。因此，改善《機械設計基礎》的教學現狀，提高教學成果，幫助學生進步，成為亟待解決的必要問題。

筆者有幸參與完成了湖北國土資源學院（以下簡稱“我院”）機電工程系關于《機械設計基礎》的新的課程標準化設定和相關的教學改革，在這樣一個逐漸學習、不斷進步的過程中，有了一些收獲，希望與讀者分享。

教學方式和方法要改革，首先要確定改革的方向，明確改革的最終成效。《機械設計基礎》的基本教學任務和最終需要實現的教學成果，是新課程改革的重要目的。首先是知識目標：學生通過該課程的理論學習，掌握機械原理的基本知識和機械設計的基本思想、方法，為深入學習本專業后續課程打下基礎。其次是能力目標：培養學生的科學思維能力、自學能力、熟練查閱各類機械手冊的能力。還有素質目標：通過有效地拓展課堂教學內容，提高了學生專業素質，培養他們對學習的熱情、積極性和主動性；提高分析實際問題、解決問題的能力，使其面對機械零件時具有基本的認知能力，對于機械類設備都具有基本的分析能力；培養學生遵守國家標準、嚴謹認真、一絲不茍的工作作風。這些目的的實現，不僅僅需要教師在課堂上有效率地完成基本理論知識的灌輸，更需要添加豐富的實踐能力教學，使學生正真學會把專業知識記在心里，用在手上。

職業院校的大多數教師是學科型的，往往不自覺地把教學拉到傳統學科教學模式上，往往忽視社會對職業學校學生的要求是理論和實踐的結合。因此，在日常的教學過程中，教師不僅僅要注意提升學生的理論知識，還要培養指導他們實際工作的能力。職業院校的教學應該做到理論與實踐能力兼顧，并且偏重于應用。筆者認為，對于《機械設計基礎》的新課程標準的設定，就需要緊緊圍繞這一個標準來完成，并以此展開相應教學方法的改革。

一、優化教學內容，提高課堂效率

本課程主體上分為三個部分：機械零件靜力分析，機械常用零件的工藝性，各類常用機構。靜力分析部分，主要講述各類零件作為理想剛體情況下的受力分析方法，含有大量的計算，對于學生而言，掌握起來較為困難，教學難度比較大。常用零件工藝性部分，主要介紹了各種失效形式，各類鋼種和材料的型號、功用、適用范圍，以及相對應的工藝加工方法。因為涉及各類材料的代碼編號比較多，要完全掌握這些代碼所含信息難度較大。第三部分則是分別介紹連桿、齒輪、軸承等多種機構的類型，作用，運用方法等多方面內容，各個小章節獨立成篇，相互之間關聯不大，容易造成學生遺忘快的現象，影響教學成效。

在教學內容的優化上，最主要的就是要進行前面兩個部分的優化。關于工藝性中那些復雜的工程材料牌號，其意義都是可以通過相關手冊進行查詢的，可以不用全部死記硬背。那么，要求背熟牢記的，只有學生在今后的學習工作中會經常用的到的那一部分。零件靜力分析本身難度比較大，對于高職學生而言，掌握靜力分析和擁有大量計算的能力是有些強人所難的。如果依然拘于循規蹈矩的教學，只會進入毫無意義的死循環，學生上課必將沒有熱情，教師也會毫無動力。所以，關于靜力分析的內容，筆者將原本非常考驗學生能力的單純的量化計算，優化為簡單的計算加上淺顯易懂的定性分析比較。靜力分析的課堂內容是讓學生掌握分析零件各個位置受力情況的能力，這一能力通常在后面的學習中應用在對零件最易失效點的尋找和最終受力方向的判定上，而這種尋找和判斷的結果，不依靠精確的計算數據也是可以很正確地完成的。通過新的內容進行教學，學生不再疲于枯燥的計算，定性的分析也較有效地加深他們的印象，最終大多數都掌握了受力分析的能力。以達到相同的學習成效為出發點，筆者完成了靜力分析部分內容的優化革新，簡化了學習內容，在讓學生輕松學習的同時，達到甚至超越了原先的教學目標，讓更多的學生較為容易地掌握了這一部分的運用能力。

進行機械機構部分教學時，首先可以從教學方法上加以改善。學會采用多種多樣的教學模式，靈活運用各類教學手段，活躍課堂氣氛，帶動學生自主學習，起到事半功倍的教學效果。

一是講練結合：教師在課堂上精講基本概念、基本理論和設計思想，然后布置學生進行課堂練習，現場解決問題，以提高學生學習的積極性。

二是直觀教學：利用多媒體技術制作的電子課件進行直觀教學，幫助認識機械設計的過程，熟悉各種機構的實際應用范圍。

三是討論式教學：對于不同運動機構的特點、聯系和應用范圍，教師將學生分成幾個小組進行討論，然后由每個小組的代表發言，提出自己的方案和理由，最后由教師進行評議。

四是案例教學：以日常生活中常見的機構和傳動裝置為例題、引導學生進行思考，拓展其思想空間。逐漸培養起學生將理論知識的運用在實際生活中的能力。

例如，筆者在進行平面連桿機構章節的教學時，將基本理論知識講述完畢后，并沒有像往常那樣給他們舉例分析，而是布置給學生一個設計任務：用連桿機構的相關知識設計出電動搖擺童車的機械原理圖。這樣的童車，學生平時都能看見，貼近他們的生活，能引起他們的學習興趣。這些設計原理要通過對課堂知識的活學活用來完成。最終提出的設計方案多種多樣，通過各個方案之間的優劣比較，學生對這一章節的內容有了比較深刻的認識，也加強了記憶，比起循規蹈矩的普通教學方法，課堂效果顯著提高。通過各種教學方法的合理使用，既提高了課堂效率，同時無形中也鍛煉了學生對課堂知識的運用能力。

每個章節的教學脫離了原有的只是依靠課件的普通教學模式，將單一的課堂講解豐富起來，穿插進入大量的實踐內容，讓課堂教學不再拘泥于書本上的理論知識。每個章節重新制定新的教學計劃，抓住每節的核心內容，在基礎理論知識講述完畢后，選取該章節的一款典型機構類型，參照機構模型或者機構原件，結合實際生產工作實例，對這一種典型機構進行詳細的分析，包括其結構、作用、適用范圍、設計參數，等等。通過這種書本理論和典型實例相結合的模式進行現場教學，比起普通的、僅依靠書本例題的教學，更能引起學生的學習興趣。學生通過對實體機構或模型的觀察，能更直觀地認識到它們的工作過程，鞏固和加深了理論知識，可以獲得良好的教學效果。

二、理論結合實踐，提高應用能力

高等職業院校課堂理論知識的教學固然必不可少，但實踐教學的展開同樣是非常重要的。和《機械設計基礎》相關的實踐實訓教學項目一共安排有三個，分別為機床拆裝、發動機拆裝、減速器設計，這三項實習教學中，兩項拆裝實習更偏重于動手實踐，一項設計實習則偏重于理論運用。

拆裝實習的主要目的是引導學生學會裝配工具正確使用，使用正確方法拆卸組件，制定裝配工藝，使用正確方法裝配組件，學會初步的分析運轉過程和原理。拆裝實習是一個很好的幫助學生提升能力的機會。如果僅僅給學生傳授拆裝方法等工藝手段，簡單地介紹機器中的各個零件，然后讓學生自行聯系拆裝，是遠遠達不到兩周拆裝實習的教學目的的。課堂上所講授的都是單獨的機構個體，相互之間關聯不大，而一臺機器的運轉完全是依靠這些機構的相互組合配合來完成的。在這樣一個機器整體中，每個機構就成了有聯系的部分。在拆裝實習的過程中，對機器的工作原理進行精細的分析，對每一步的工作過程進行詳細的講解，就能夠讓學生學習到零件相互組合的方法，觀察到機構相互配合的原理，而這些知識是小范圍的獨立講解所不能完整概括的。以成品的大型機械為依托，就可以將所有的機構有順序、有條理地串接起來，更有助于學生理解各機構的功效，也可以幫助他們認識到各機構的適用范圍、設計參數等特性的產生依據。將書本知識切實地運用于實際工作機器的運行，首先能夠提升學生興趣，使他們認識到自己所學的知識具有實際運用意義，是實踐所需要的；其次能夠培養學生實踐動手能力，通過對每個零件的拆裝，熟悉它們在工作中所處的位置和發揮的作用，掌握各種拆裝方法和安裝工藝，極大地鍛煉了動手能力。

設計實習偏重于理論運用較多，主要內容為通過先觀察拆裝體積較小的減速器模型，然后設計出實體減速器的尺寸、所用零件類型等參數，有別于拆裝實習的動手觀察。設計實習偏重于查閱機械手冊和參數分析，由表及里地逐漸體驗到機械設計的魅力，從觀察成品機器的運行狀況，到通過自己努力完成一套產品的所有設計參數，學生獲得的是成就、信心和能力。在設計實習中，他們能更精準地理解到各個零件參數的依據、零件的材料、尺寸、安裝方位，懂得每個細小的部位都對整體產品的工作特性有著重大的影響。設計實習完成后，學生對于機械的認知，就不會只停留在表面的觀察和單一機構的分析上，而能學會從最本質的要素出發，用整體全面的角度去理解所有機構的功能和關系，這些就是他們經過鍛煉獲得的實踐應用能力的提升。

通過新的課程標準的設定，教學方式的改革，實訓任務的完善，《機械設計基礎》課程的教學成果較以往而言有了一個大的提高，更有利于教師教學計劃任務的完成，也更有助于學生理論知識的掌握和實踐能力的提高，達到做中學、學中做、學做一體的目的。

參考文獻：

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