“機械原理”精品課程建設(shè)研究與實踐

摘要：“機械原理”校級精品課程，通過對課程內(nèi)容、師資隊伍、教材、教學手段和教學管理等方面進行全面的建設(shè)探索，現(xiàn)已形成具有先進教學內(nèi)容、現(xiàn)代化教學方法和手段、科學合理的教師梯隊建設(shè)、立體化教材體系建設(shè)、完善的考核措施的課程體系，進而提高了教學質(zhì)量，為類似的精品課程建設(shè)提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：機械原理；精品課程；課程建設(shè)

作者簡介：李光煜（1965-），女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，黑龍江科技大學機械工程學院，教授；劉秀蓮（1979-），女，遼寧葫蘆島人，黑龍江科技大學機械工程學院，講師。（黑龍江 哈爾濱 150027）

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0126-02

精品課建設(shè)是教育部為實施高等學校教學質(zhì)量和教學改革工程不斷提高教學質(zhì)量而推出的一項重大舉措。在精品課建設(shè)中，應(yīng)圍繞如何提高教學質(zhì)量進行研究和實踐，其主旨在于充分體現(xiàn)精品課的先進性、科學性和示范性，實現(xiàn)理論知識傳授與應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)并重的教育目標。在這一過程中，通過整合教學內(nèi)容，構(gòu)建新的教學體系，改革教學模式，深化實踐環(huán)節(jié)，造就一支優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)合理的師資隊伍，吸收和培養(yǎng)年輕教師，優(yōu)化教材，實現(xiàn)課程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。[1，2]

一、進行教學內(nèi)容的整合，形成新的教學體系

近年來，隨著高等教育教學改革的深入和創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)規(guī)劃的調(diào)整，學生某些科目的教學時數(shù)有所減少，“機械原理”課程的教學時數(shù)也由原來的76學時減少到56學時。在教學時數(shù)減少了20學時的情況下要保質(zhì)保量地完成“機械原理”課程的教學，就要求授課教師對教材內(nèi)容要融會貫通，對理論知識的講解能夠深入淺出，做到舉一反三。通過課程組討論和教學實踐，對理論知識體系進行了重新整合，把課程內(nèi)容體系歸納為“四大模塊”，即機構(gòu)的組成與運動分析模塊、機械系統(tǒng)動力學模塊、基本機構(gòu)及其設(shè)計模塊和機構(gòu)組合系統(tǒng)及其設(shè)計模塊。其中，機構(gòu)的組成與運動分析模塊（10學時）內(nèi)容包括平面機構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分析和平面機構(gòu)的常用運動分析方法研究。機械系統(tǒng)動力學模塊（16學時），包括平面機構(gòu)的慣性力確定和動態(tài)靜力分析方法、機械的效率確定及自鎖條件分析、機械的平衡條件及其計算、機械的運動方程的建立及其速度波動的調(diào)節(jié)方法等內(nèi)容。基本機構(gòu)及其設(shè)計模塊（22學時），包括平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)和其他常用機構(gòu)的類型、應(yīng)用及各自設(shè)計方法。最后是機構(gòu)組合系統(tǒng)及其設(shè)計模塊（8學時），包括齒輪系的類型、傳動比的計算及輪系的應(yīng)用和機械系統(tǒng)的方案設(shè)計。[3]經(jīng)過整合課程體系，使課程內(nèi)容變得更加連貫，學生在學習機械原理這一學科時能夠按照認知規(guī)律來掌握知識要點，從而使學習變得更加容易。即首先學習并掌握機構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析、機構(gòu)具有確定相對運動的條件和平面機構(gòu)常用的運動分析方法之后，了解和學習工程中常用機構(gòu)的類型、組成、應(yīng)用特點及其設(shè)計方法，最后學習和理解機械系統(tǒng)的機構(gòu)組成及其總體方案設(shè)計，從而使各執(zhí)行構(gòu)件間達到協(xié)調(diào)配合。通過形成和利用“機械原理”課程新體系，充分體現(xiàn)出了精品課建設(shè)的先進性、科學性和示范性。

二、建立科學合理的教學環(huán)節(jié)，提高學生掌握知識、運用知識及動手創(chuàng)新的能力

學生對基本概念、基本原理及基本技能掌握程度的關(guān)鍵在于是否建立了科學合理的教學環(huán)節(jié)，同時學生理論聯(lián)系實際的能力、親自動手實踐能力和工程應(yīng)用能力的形成與提高也依賴于科學合理的教學環(huán)節(jié)。多年來，“機械原理”課程組建立并應(yīng)用了“三位一體”的教學環(huán)節(jié)，即把理論教學作為第一環(huán)節(jié)，第二環(huán)節(jié)為實驗教學，課外綜合實踐是第三個教學環(huán)節(jié)。通過“三位一體”的教學環(huán)節(jié)全面提高了學生掌握理論知識的能力、動手實踐創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力。[4]

1.改進教學方法與手段，使理論知識變得生動形象，便于學生掌握

在“機械原理”課程教學中沒有統(tǒng)一的教學模式，而是根據(jù)章、節(jié)及課程內(nèi)容的不同采用靈活多樣的教學方法。“機械原理”課程組教師常采用的教學方法有傳統(tǒng)的課堂講授法、啟發(fā)式教學法，也有新穎靈活的分析討論式教學法及現(xiàn)場研究式教學法、案例教學法等。例如，在進行輪系這一部分內(nèi)容的教學時，結(jié)合動畫和模型等應(yīng)用實例，利用分析討論法和學生一起討論定軸輪系與周轉(zhuǎn)輪系的結(jié)構(gòu)形式的不同、運動特性的不同及它們之間的聯(lián)系，從而推導出兩種輪系的傳動比計算方法，通過這樣的教學，可以開發(fā)學生智力，培養(yǎng)學生科學思維能力，使學生對這一知識點更容易理解和掌握，達到記憶深刻的教學效果。而在學習輪系中“使用惰輪的必要性”這一內(nèi)容時，采用了案例教學的方式，把采煤機搖臂使用惰輪的錄像作為案例讓學生觀看和了解，從而得出惰輪可以增大傳動距離和改變傳動方向這兩個結(jié)論。在齒輪機構(gòu)和蝸桿機構(gòu)的教學中，組織學生到機構(gòu)陳列室及常用機床車間進行現(xiàn)場教學。在去現(xiàn)場之前要給學生布置思考題，讓學生帶著問題去現(xiàn)場觀察，把教材中的理論知識與工程實際結(jié)合起來，使學生領(lǐng)會齒輪機構(gòu)（蝸桿機構(gòu)）在機器中的應(yīng)用及其在應(yīng)用中體現(xiàn)出的不同特性，達到了使學生把理論知識與生產(chǎn)實際結(jié)合起來的教學目標。

處于理論學習階段的學生還沒有接觸生產(chǎn)實踐，教師不可能每節(jié)課都能帶學生到現(xiàn)場教學。鑒于此，在“機械原理”教學中，要充分利用機械的實物模型直觀教學或利用教學錄像片、CAI教學課件、多媒體flash動畫等比較形象的教學工具和手段幫助學生理解和掌握較抽象的理論知識。例如，錐齒輪的當量齒輪和當量齒數(shù)這一概念就非常抽象，學生較難理解，但在利用一段錄像片展開背錐并結(jié)合CAI課件講授之后，這一教學難點也就迎刃而解了。另外，在精品課建設(shè)中還充分利用網(wǎng)絡(luò)教學資源和環(huán)境，建立了機械原理精品課程網(wǎng)站，網(wǎng)站中包含了本課程的教學資料，包括自制的CAI教學課件、多年收集的教學案例以及多套課程教學重點和難點知識的錄像片等，還包括機械學科的前沿成果、機械創(chuàng)新園地及課程習題及答案等，為學生的自學和機械創(chuàng)新能力的形成提供便利的條件。

2.完善實驗教學設(shè)備，改進實驗教學方法，提高學生動手實踐能力

針對“機械原理”課程對實驗教學的要求以及實驗項目與內(nèi)容的改革與整合，學院在實驗設(shè)備的種類和臺套數(shù)、實驗場地等方面的投入力度逐年增大，使實驗室在實驗裝備和實驗技術(shù)方面具有較先進的水平，為本課程的實驗教學創(chuàng)造了良好的環(huán)境。在實驗室的管理方面上實行課余時間開放制，學生實驗時間自定并提前預(yù)約。在實驗教學方面，以前的機械原理實驗教學多是驗證性的，很多學生都只在旁邊觀摩，起不到對學生鍛煉動手能力的培養(yǎng)目的。通過完善實驗設(shè)備，目前實驗室引進了具有研究性、綜合性及創(chuàng)新性內(nèi)容的實驗，開設(shè)了機電系統(tǒng)創(chuàng)意組合實驗和機構(gòu)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗，學生利用課堂所學的基本概念、基本原理和基本技能，獨立思考，親自動手設(shè)計、組裝新機構(gòu)，并對所組裝機構(gòu)的傳動系統(tǒng)方案進行評價，通過這樣的實驗教學方式培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造、創(chuàng)新能力和動手實踐能力。

3.開展課外綜合實踐，提高學生對理論知識的應(yīng)用能力

培養(yǎng)學生解決機械工程應(yīng)用及其創(chuàng)新發(fā)展的能力是“機械原理”課程教學的總目標。要實現(xiàn)這一目標，單憑理論教學和實驗教學還遠遠不夠，還要加強對學生課外綜合實踐的引導和指導。因此課程組創(chuàng)建了面向全校學生的“機械創(chuàng)新訓練實驗室”、“慧魚創(chuàng)新組合制作室”，并由專人管理設(shè)備。教研室及實驗室全體教師均可進行指導，為學生的創(chuàng)新活動提供寬廣的平臺和指導，為學生個性化創(chuàng)新教育創(chuàng)造廣闊的空間。每年定期舉辦校級機械創(chuàng)新設(shè)計大賽和“慧魚”模型創(chuàng)意組合競賽，課程組對在大賽及競賽中出現(xiàn)的優(yōu)秀作品進行評價，幫助學生對所學基本概念、基本理論知識與工作實際應(yīng)用做到融會貫通，利用機械原理知識發(fā)現(xiàn)問題并解決問題能力；并對其中能夠完成實物或模型的作品提供一定的資助，對其中明顯具有實用性和創(chuàng)新性的作品給予獎勵，在此基礎(chǔ)上鼓勵和組織學生參加省級或國家級機械創(chuàng)新競賽及全國大學生科技創(chuàng)新大賽等活動。這樣，在培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力的同時，也培養(yǎng)了學生的組織協(xié)作能力和溝通能力，實現(xiàn)工科大學生由理論知識的掌握和積累向機械創(chuàng)新發(fā)展及工程應(yīng)用能力生成的轉(zhuǎn)變。

4.建立科學的考核方法，綜合考評學生成績

近年來，課程組對“機械原理”課程建立了多元化考核模式，真正發(fā)揮期末考核在課程教學中的鑒定、督促和激勵作用。具體做法是：首先在考核的內(nèi)容上，不僅考核學生基本概念、基本理論和基本技能的掌握程度，還要考核學生綜合性、創(chuàng)造性地應(yīng)用基本概念、基本理論和基本技能解決實際問題的能力。其次在考核的形式上，加大了平時學習表現(xiàn)和實踐能力考核的力度。不再是由一套試卷和幾道試題決定學生對本課程的學習效果，而是綜合考量學生的平時作業(yè)、討論課及啟發(fā)式教學中的表現(xiàn)、實驗課教學中動手能力的表現(xiàn)及校級、省級和國家級創(chuàng)新大賽的參加及獲獎情況等多個方面進行測評，使期末成績的構(gòu)成多元化。利用考核形式的改革，使每一個教學環(huán)節(jié)都得到學生的足夠重視，激發(fā)了學生的學習積極性，使學生更加了解“機械原理”課程在今后從事機械工程應(yīng)用及其創(chuàng)新發(fā)展中的重要性，通過建立科學的考核方法，改善了教學秩序，提高了教學質(zhì)量。

三、加大師資隊伍建設(shè)力度，提高師資隊伍的學歷水平和教學能力

師資隊伍的建設(shè)和師資水平的提升是精品課程建設(shè)的關(guān)鍵。“機械原理”課程組教師共9人，其中教授3人，副教授1人，高工2人，講師3人，高級職稱人數(shù)占67%。課程組全體教師不斷進取，抓住各種機會努力提高自身的學歷水平和教育教學能力。[5]目前博士學位1人，在讀博士后1人，在讀博士3人，碩士學位2人，學士學位2人。對青年教師實行導師制培養(yǎng)計劃，對每一位新進教師均配一名骨干教師進行指導，并制訂明確具體的培養(yǎng)計劃，幫助他們提高教學能力，過好教學關(guān)、育人關(guān)、實踐關(guān)。要求新進教師必須經(jīng)過聽課、輔導答疑、批改作業(yè)、指導實驗、指導課程設(shè)計、試講、點評等階段后，才能上講臺講課。鼓勵青年教師積極開展教學與科學研究，提高學術(shù)水平和工程實踐能力，并促進教學水平的提高。幾年來，共有5人次參加校級、院級教學大賽，分別獲得一、二、三等獎，課程組的教學質(zhì)量受到學校師生的一致好評。

四、引進國內(nèi)優(yōu)秀教材， 完成自編規(guī)劃教材和自制課件的配套體系

課堂教學的主要載體是教材，教師通過教材把知識傳遞給學生，教材也是學生課前和課后自學的主要工具，所以精品課程教學效果的改善和教學質(zhì)量的提高都與教材的選擇和建設(shè)息息相關(guān)。課程組教師長期重視教材的選用與建設(shè)，選用的教材均為高教出版社推薦使用的國家優(yōu)秀獲獎教材，并購買了與教材配套的CAI電子教案。同時以“21世紀規(guī)劃教材”為依托，抓住北京大學出版社“全國高等院校機械類創(chuàng)新型人才培養(yǎng)規(guī)劃教材”的契機，課題組共同努力出版了與課程建設(shè)配套的機械原理教材，并在教學實踐中得到應(yīng)用，師生反映良好。為提高教學效果，增加課堂的信息量，黑龍江科技大學的教師們還自己制作了CAI課件，實現(xiàn)教材立體化，效果很好。

參考文獻：

[1]曲向榮.精品課建設(shè)的實踐與思考[J].沈陽工業(yè)大學學報：社會科學版，2008，（2）.

[2]侯治富， 金祥雷，谷樹嚴，等.精品課程建設(shè)目標及實現(xiàn)途徑的研究與實踐[J].中國大學教學，2006，（1）：22.

[3]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].第八版.北京：高等教育出版社，2007.

[4]李陽星，李光煜，劉元林，等.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程體系改革與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實踐[J].黑龍江教育，2007，（Z2）.

[5]柳禮泉， 陳宇翔.精品課程建設(shè)與一流教師隊伍培養(yǎng)[J].高等教育研究，2007，（3）：80.

（責任編輯：王意琴）