機電一體化專業機械設計基礎課程教學方法探討

劉鷹 熊慧英

【摘 要】針對高職學生在機械設計基礎課程教學中存在的各種不良現象，積極進行教學改革，在教學過程中開創靈活多變的教學方法，以提高學生的學習興趣，改進教學質量，為學生后續課程的學習及走上工作崗位打下良好基礎。

【關鍵詞】機電一體化 機械設計基礎 教學方法 教學改革

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）01C-0046-02

對于機電一體化專業的學生來說，機械設計基礎課程是一門重要的專業技術基礎課，對后續課程的學習有非常重要的影響，學生在此期間如果沒有學好甚至出現厭學情緒將有可能出現棄學的現象，對其日后的學習和在從事相關機電類工作當中解決實際問題都將產生非常惡劣的影響。因此，教師非常有必要認真思考如何針對高職學生存在學習態度不端正、學習興趣不濃厚、缺少良好的學習方法等普遍現象進行教學改革，以提高教學質量。本文從新課程導入、一體化教學、第二課堂建設、開放式教學四個方面來闡述如何激發學生的學習興趣，培養自主學習的能力和實踐創新的精神。

一、新課程導入

高職機電一體化專業把機械設計基礎課程大都安排在入學后的第三個學期開課，在此之前的機電類專業課主要有機械制圖與CAD及機械制造基礎。學生在經歷了一年的大學生涯后對大學生活和學習的熱情在減退，還有較大部分學生在大學第一學年中由于種種原因，專業基礎課的學習并不理想甚至出現厭學情緒。如果教師在此門學科的緒論中不作適當的引導，學生可能從一開始就覺得沒有興趣，之后再想讓其改變觀念就更難了。因此，筆者在緒論中是以提問的形式作為開頭的。比如：了解自己日后的工作環境或工作內容嗎？知道自己畢業后應具備哪些基本的技能嗎？這個時期的學生開始關注畢業后的情形，這是可以提起他們興趣和注意力的問題。圍繞這個問題的展開把機械設計基礎課程的作用及重要性講解清楚，讓學生自己去感受。

接著把本課程的授課方式與以往的不同之處告訴學生，這時要注意一定要有新意才能吸引住學生，比如：本課程的授課方式是將每個知識點的學習用實物模型加裝配圖的形式展示出來，先是理解圖中每個零件的實物樣式，然后講零件的裝配順序與裝配工藝要求，再接著講機構的工作原理，最后是要求小組成員運用所學知識開展創新設計或改造設計，每一環節的學習都要求學生組成團隊進行自主分析、參與、團隊間進行競賽，而且在這個學習過程中還將學到CAXA三維實體設計軟件的應用，同時學生可自帶電腦進行創新設計，為配合大家的學習，在第二課堂還開展拆裝設備比武大賽、機械創新設計大賽及三維設計大賽。

筆者這樣的授課方式比傳統的純理論滿堂灌更受學生的歡迎，比賽活動的開展也極大提高了學生的學習熱情。教育實踐和教育心理學實驗都表明，學習動機推動著學習活動，能激發學生的學習興趣，保持一定的喚醒水平，指向特定的學習活動。因此，為引導學生的學習由最初的興趣到自主學習，教師一方面要注意正確引導與傳授知識，使學生持續感受到學有所用的快樂感和成就感，另一方面還要注意與學生保持一種健康快樂的交流方式，參與學生的學習創作過程，師生之間處于一種平等的共同進步的狀態。

二、一體化教學

以培養高端技能型人才為培養目標的高職教育，首先要培養的目標之一就是學生的謀生能力即有理論基礎的操作技能。因此，教師講課應不拘泥于在教室進行，也可以在實訓中心或車間進行，有些內容轉移到實訓室內對著實物進行講解更容易讓學生理解，同時還可以讓學生動手拆裝或操作，這種直觀的感受是在教室內用多媒體教學無法實現的。機械設計基礎是一門實踐性很強的課程，高職學生畢業后更多的是成為生產、建設、管理和服務一線的技術能手和業務骨干，從事設計工作的相對較少，他們工作當中需要的是知識的運用而非設計。設計人員在完成設計任務時普遍的思維過程是從設備的輸出件要完成的任務開始倒推至動力輸入件，而其他工作人員在最先讀圖或看實物時更多的是從尋找動力輸入件、物料輸入端開始順序延伸到設備的輸出件。

因此，教學順序設計為先到實訓中心認識電動機、聯軸器、平鍵、齒輪傳動、帶傳動、軸、軸承、螺紋聯接等，讓學生在腦中建立起這些實物的模型、特征及功能，形成感性認識。而后再回到教室，根據實物模型、裝配圖來分析其中的構造原理，最后讓學生根據所學的知識點進行相關內容的小范圍設計。比如：講解凸輪機構時以凸輪的作用、可實現的功能、各組成部件間的裝配關系及結構上的關鍵點的學習為主，弱化凸輪輪廓曲線的求解。授課時先展示一凸輪夾緊機構，還讓學生親自推動手柄感受一下，然后再播放一段不同形狀的凸輪工作的視頻，給學生在腦中先形成一個感性認識，接著問學生哪個是輸入件？哪個是輸出件？讓學生再看一遍視頻，接著把視頻中的機構裝配圖展示出來，學生組成小團隊進行分組討論如上問題，這時筆者通常會利用CAXA實體設計軟件對各個零件進行3D建模，以幫助學生更好地理解實物構造，然后由各團隊分別講述各個零件的裝配順序及動作原理，與此同時教師根據學生的描述運用CAXA實體設計軟件即時拖動各個零件到相應的位置進行裝配，這樣學生會很容易理解或發現自己存在的問題，接著教師再根據學生的描述進行動畫設計，以幫助學生正確理解機構的工作原理。利用CAXA實體設計軟件很好的實現了教師與學生的相互學習，建立了良好的溝通方式，學生通過此過程的描述極大增強了對知識點的理解和個人表達能力。最后再要求各團隊分頭完成一項改造設計任務，例如：請設計一個自動舂米機。已知條件：利用原有的手動式舂米裝置進行改裝，工作場所內只有電源。要求學生能繪制出一個完整的機構簡圖，這其中要包括動力輸入裝置、中間轉換聯接、輸出裝置等。經過這樣的反復練習，學生在腦海中能建立一個完整的知識體系，以往的教學只講凸輪機構自身，不提及相關的其他配套裝置，這樣會讓學生很難理解接受，更談不上做改造設計。在教學上由于有了最早的感性認識，學生即使還不懂得如何選擇電動機，但是他們已經知道了電動機的動力輸出后是要通過一個聯軸器傳遞到減速裝置，可選擇的減速裝置有：齒輪減速、帶輪傳動、鏈輪傳動等，這些實際上就是一個裝配工人、設備維護人員應該掌握的理論知識。至于電動機的參數應該如何選擇，不清楚也沒有多大的關系。在教學上更多的是先想辦法讓學生掌握這些基本知識，然后再考慮教授一些簡單的具體設計。

三、發揮第二課堂的作用

面對高職教育中課時一減再減的壓力，如何保證學生學到的知識總量不減，教學質量、教學效果更好更令人滿意是目前被大多數教師關注的問題。筆者是充分利用第二課堂的作用來帶動學生繼續學習，以彌補課時不足。先是利用課余時間帶領學生走向機電市場、生產廠家，讓學生們盡可能地廣泛接觸、認識各類機電產品，在頭腦中形成感性認識。帶領學生把在課堂上完成的創新設計進行模型創作評比，這種手與腦的結合更好地促進了學生對知識的掌握和理解。由系部牽頭在全系內開展拆裝設備比武大賽、機械創新設計大賽及三維設計大賽，形成了月月有比賽，以賽促學習的良好局面。這期間教師的參與非常重要，教師要真正參與學生的團隊創作、比賽準備等具體工作中，給學生以恰當的指引和關懷，這樣學生對專業課的學習及參與比賽的熱情才不會減退，才能最大化地激發學生的自主學習和創新能力的發揮。

四、開放式教學

一方面可在有序管理的前提下對學生實行“開放式實訓教學”，校內綜合實訓基地可接受學生課后應個人要求對部分設備機臺、實驗內容進行開放。要求學生先寫申請、制訂具體實驗方案，經相關人員審批后，在實驗管理人員的監管下進行相關作業，這樣由學生自己制訂方案，綜合運用所學的機、電、液等專業知識獨立作業，對培養學生的職業技能和綜合素質大有好處。

另一方面充分利用CAXA三維實體設計軟件輔助教學，筆者預先設計了大量的機械零件三維模型并形成元器件庫，交給學生存貯在他們自己的電腦中，課堂創新設計環節允許學生用自帶的電腦打開CAXA三維實體設計軟件進行創作，學生可調用庫中元件快速搭建模型，實現動畫演示，各創作團隊將設計結果進行評比，這種教學方法能極大滿足學生求學心切的心理需求，從而提高學習興趣。而且體現了教師與學生人格上的平等性，不再是誰主誰次的地位。只有真正尊重學生，把學生當成一個成熟的、理性的社會個體來看待，充分相信學生有自覺管理、自覺遵守課堂紀律的能力，才能形成良好的學風、和諧的學習氛圍。

總之，面對高職學生生源差異性日漸增大，教學學時減少的環境，積極運用各種教學方法努力提高教學效果，培養學生的學習興趣，積極開拓學生的創新能力是當下教師刻不容緩的責任。提倡以工作過程為導向的教學改革思路能更好地貼近學生日后的實踐活動，采用靈活多變的教學方法本身就體現了教師的創新精神，這為積極引導、鼓勵學生創新做出了良好的表率作用。這同時對教師綜合素質也提出了更高的要求，教師能力的不斷提高才能更好地開創新的教學局面，以滿足社會日新月異的人才需求。

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[4]馬學友，廖建剛.機械設計基礎[M].北京：科學出版社，2009

【基金項目】2011年度新世紀廣西高等教育教學改革工程立項項目（2011JGB250）

【作者簡介】劉 鷹（1972- ），女，廣西農業職業技術學院專任教師，中級職稱，研究方向：機械類學科的高等職業教育，遠紅外發熱器的創新性應用。

（責編 丁 夢）