機械原理自主學習體系的建立

于紅英 唐德威 陳明 陳照波

【摘要】自主學習是與接受學習相對應的一種學習方式，其以學生為主體，通過學生的獨立分析、探索與實踐以實現學習目標。培養學生的自學能力，既是學生成長的需要，又是教育的使命，更是未來社會對人才的需要，因此建立完善的自主學習體系非常重要。本文以哈爾濱工業大學機械原理教學為例，淺談如何建立學生的自主學習體系。

【關鍵詞】機械原理 自主學習體系

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）04-0230-02

一、選擇適合自學的教材

目前，國內可用于“機械原理”教學的教材有上百本，由于每一本教材的側重點不同，讓學生自己在這上百本書中去選擇適合于本校教學大綱的書比較困難，因此教師有必要為學生指定主教材及參考教材。在哈爾濱工業大學王知行、鄧宗全、于紅英教授的帶領下，組織從事機械原理教學的教師編寫了具有哈工大特色的“機械原理（第三版）[1]”主教材，與該主教材配套的輔助教材有“機械原理（第三版）多媒體課件[2]”、“械原理學習指導與習題解答”、“機械原理課程設計[3]”。主教材與輔助教材的內容一一對應，形成立體化的教材。該套教材是“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材，其具有如下特點：

1.傳授知識與培養能力并重

在闡述課程的基本內容時，不僅強調傳授課程的基本概念、基本理論和基本方法，而且還注意促使學生在掌握和運用基本理論和方法的過程中，能夠結合具體工程對象思考和研究問題。在配套的機械原理多媒體課件中能讓學生自主地改變參數生成各種他們未曾見過的“真實”機構模型（如槽輪機構、棘輪機構等的三維運動仿真圖，見文獻[2]），啟發學生思考和總結，以探索新設計方法，提高其創新能力。

2.邏輯思維能力與形象思維能力一體化培養

機械原理課程的許多基本理論都經過嚴密的推導和論證，以此來培養學生的邏輯思維能力。如在按急回運動特性進行連桿機構設計的圖解法設計過程中，機構運動的連續性是一個難點。教材在內容安排上做了周密的考慮，在講述“平面四桿機構有曲柄的條件及幾個基本概念”中拋出“連續性”的概念，而在“平面四桿機構設計”中運用“連續性”去解釋“為什么曲柄轉動中心A不能選擇在■弧內”，這樣前后呼應，學生更容易接受教材中所述的內容。

3.用可視化技術展示解析法和圖解法的各自優勢和特點

機械原理中的許多圖解法都具有概念清晰的特點，如凸輪輪廓設計和基本尺寸確定的圖解法等，而解析法又往往被認為難以給出形象的概念。本書通過計算機圖形功能和可視化技術，把許多解析法、數值法的計算過程和計算結果進行可視化處理，使之超出原來圖解法的概念清晰程度，并可以改變參數，做到舉一反三，使學生把機械原理的學習和研究提高到一個新水平。

4.引入科研成果更新傳統教學內容

本教材中引入我校在連桿機構方面的研究成果——數值比較法，其目的不只是提供一種連桿機構設計的新的實用方法，更主要的是促進學生去思考和探索用最新科技成果解決那些尚未很好解決的技術問題，以推動機械科學技術的發展。

二、建立完善的教學機制

培養學生的自學能力，并不等于全部由學生自學。為了完成培養自學的目標，在學校層面上應建立健全完善的教學機制。

完善的學習機制包括課前預習，課上解疑，課后復習，教師答疑，階段性檢驗等內容。每次課前要求學生預習，教師上課時首先了解學生在預習過程遇到的難點，并與學生一起討論并解決難點問題，然后講解重點及疑難問題并配以典型的例題以達到化難為易的目的，最后布置練習及下一次課預習的內容。

三、建立完善的實踐訓練環節

實踐訓練包括大作業、實驗、課程設計、創新設計等。大作業可在機構運動分析、連桿機構設計、凸輪機構設計、齒輪機構設計、槽輪機構設計、棘輪機構設計、不完全齒輪機構設計7個大作業中選做3個，同時配專任教師進行大作業輔導。

為了配合課程學習，除了課程教學大綱要求學生必作的機構運動簡圖測繪實驗，齒輪范成實驗及軸系部件拆裝實驗等，我校專門為學習“機械原理”的學生開設了18學時的開放性實驗。

課程考核結束后，學生還要進行一次課程設計。課程設計主要以自學為主，教師為學生指定專門的指導書“機械原理課程設計”，書中提供多種可選擇的設計題目，學生通過選題、方案論證、方案設計、寫說明書、答辯等一系列的訓練過程達到具備方案設計的能力。

同時，為了檢驗學生的學習效果，還鼓勵學生參加“機械設計”創新大賽。學生通過上述各環節的自學及訓練，能達到掌握課程內容，并能熟練運用，學習效果較好。

四、結語

本文從教材的選擇、教學機制的建立及實踐環節幾個方面淺談如何建立機械原理自主學習體系，實踐證明，這種教學體系有利于培養學生的自學能力，牢固地掌握課程內容。

參考文獻：

[1]鄧宗全，于紅英，王知行主編. 機械原理（第三版）. 北京：高等教育出版社， 2015

[2]于紅英，鄧宗全，王知行主編. 機械原理多媒體課件（第三版）. 北京：高等教育出版社， 高等教育電子音像出版社， 2015

[3]陳明主編. 機械原理課程設計. 武漢：華中科技大學出版社. 2014