應用型本科《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學改革探討

金桂芹+閻濤

摘要：隨著學院從普通本科向應用型本科轉(zhuǎn)型，原有的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學模式、內(nèi)容已不能適應課程的發(fā)展，需從多方面進行改革。通過改革教學內(nèi)容、教學方法，注重培養(yǎng)學生工程意識，強化實踐教學，調(diào)動學生的積極性及學習興趣，提高學生的工程實踐能力、科研能力和創(chuàng)新能力，為畢業(yè)后成為一名出色的技術(shù)應用型人才打下堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：應用型本科;機械設(shè)計基礎(chǔ);教學方法

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）20-0118-02

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程是機械類專業(yè)基礎(chǔ)主干課，是涉及工程材料、工程力學、公差與配合、機械制圖及機械設(shè)計等知識的一門課程，在機械學科教學改革中，具有重要的地位。對于應用型本科學生來說，通過該課程的學習，主要培養(yǎng)學生機械設(shè)計能力及工程意識等。所以該課程的教學不能再以傳統(tǒng)的理論教學為主，應以提高學生實踐技能、科研能力和綜合素質(zhì)為核心，對教學內(nèi)容進一步充實和優(yōu)化，教學方法和教學手段進行改進，在教學體系建設(shè)中體現(xiàn)“應用”二字，適應應用型人才培養(yǎng)。現(xiàn)結(jié)合多年的企業(yè)工作經(jīng)歷及教學經(jīng)驗，主要從以下幾方面來探討：

一、改革教學內(nèi)容

1.理論教學。從培養(yǎng)應用型人才的要求來看，原來的機械設(shè)計教學注重理論，且內(nèi)容陳舊、枯燥，概念多抽象，缺乏實踐性，學生較難理解，學習起來非常困難。為此應減少煩瑣公式的推導過程，多利用結(jié)論于實際工程計算中，少分析原理，代之以具體應用的演練。比如講解平面機構(gòu)一章，簡介平面機構(gòu)的運動分析和力分析（對于類似內(nèi)容感興趣的同學可在課下深入研究，教師采用晚輔導的方式答疑），重點講解平面機構(gòu)的設(shè)計及應用，并多引入工程實際典型的例子，比如：汽車、機械手、打印機等，使學生對現(xiàn)代機械有更深刻的認識，提高學生的機械設(shè)計能力及創(chuàng)新能力。當今機械類應用人才，應具有機器的使用、維護、管理及設(shè)計能力，這都應從教學過程中體現(xiàn)出來。另外，任何一個機器都不是孤立的，大部分機械產(chǎn)品都是機、電、液一體的組合，應增加以電、液為動力源的機構(gòu)組合的講解。

2.實驗教學。應明確實驗目的。機械設(shè)計實驗不僅僅是對某一結(jié)論的驗證及對所學理論知識的理解，還是培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)造思維能力及創(chuàng)新能力的強有力的手段。因此，應該改革傳統(tǒng)的實驗方法，增加自主設(shè)計實驗、機械裝置組合設(shè)計實驗及解決工程實際問題的實驗，增加學生自己動手做實驗的機會，發(fā)揮其主觀能動性。傳統(tǒng)的實驗方法由實驗老師一人代辦，學生只是觀察過程、記錄實驗數(shù)據(jù)、填寫實驗報告。在新的教學實踐中，應讓學生自己操作實驗儀器及設(shè)備，親自完成實驗過程，實驗內(nèi)容可分為必做、選做、自由設(shè)計等，實驗室應實行開放式或半開放式管理，來增加學生自主學習及實踐的機會。最后，學校應加大硬件設(shè)施的投入，為學生搭建一個鍛煉的平臺。傳統(tǒng)、較單一的實驗設(shè)施及落后的實驗項目應取消，取而代之的是以先進、具有時代前沿的實驗。比如建立機械運動仿真實驗室，通過計算機編程來實現(xiàn)機構(gòu)的運動，一方面提高學生學習的興趣，另一方鍛煉學生自主學習、創(chuàng)新的意識。總之，機械設(shè)計實驗應真正的成為廣大學生科技創(chuàng)新、實驗實訓的一個平臺，為將來走上工作崗位鋪好路，搭好橋。

二、改革教學方法

1.采用啟發(fā)式、互動式教學方法。為使學生由被動學習轉(zhuǎn)為主動學習，可采用啟發(fā)式教學，這樣可以有效地調(diào)動學生的學習積極性。例如：課前，讓學生準備出圖釘、硬紙板以及剪刀等物品，在課堂上讓學生用這些物品在老師的啟發(fā)下自制三種基本類型的鉸鏈四桿機構(gòu)，然后讓學生通過變換其中特定桿的長度使這些機構(gòu)發(fā)生改變，悟出其中內(nèi)在的原理，從而加深對基本原理的領(lǐng)悟。在講解帶傳動設(shè)計時，拿出帶傳動的教具，并讓其運動起來。然后啟發(fā)學生，如果這個帶傳動系統(tǒng)由我們來設(shè)計，那需要設(shè)計什么？學生通過思考可知主要是設(shè)計傳動帶和帶輪兩大部分，接著引導學生設(shè)計帶的型號、長度及根數(shù)，帶輪的中心距及帶輪的大小等，讓學生思考為什么這樣設(shè)計，參數(shù)改變會發(fā)生什么？這種步步引導啟發(fā)，與學生互動，可以集中學生的注意力，激發(fā)學生的想象力。啟發(fā)互動式教學可使學生充分參與進來，讓學生對本門課程的教學內(nèi)容掌握的更深入。

2.把課堂討論運用到課堂教學中。由于本課程相對來說內(nèi)容比較枯燥，再加上學生普遍沒有相關(guān)的基礎(chǔ)，使初學的學生難以適應，嚴重地影響了學生的學習積極性及學習效果。在講授時，如能從生活中的實例逐步引伸出機械工程的實際問題，并結(jié)合學生的基礎(chǔ)找出問題進行討論，就能使學生有成就感，確實體會到學以致用。與此同時改變傳統(tǒng)的教學方法（講授—習題—輔導），進行習題課的改革。例如：在講解減速器時，給出幾組二級齒輪減速器中間軸的結(jié)構(gòu)圖（設(shè)置好錯誤），讓學生把自己想象成某企業(yè)課題組中的工程師，模擬設(shè)計論證會在課堂上（教室為模擬技術(shù)部辦公室）討論，指出圖中結(jié)構(gòu)不合理的地方，并說出為什么不合理，最后再由老師（模擬技術(shù)部部長）進行補充和更正。再如滾動軸承的組合設(shè)計這一章節(jié)，我們可給學生一些軸系組合設(shè)計的方案，讓學生在查閱相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，就各種方案的優(yōu)缺點進行討論。這種隨堂討論的形式，充分調(diào)動了學生的積極性和主動性，使每個學生都能主動或被動地融入到討論中，也使得知識的掌握變得更加容易。

3.將信息技術(shù)手段運用在課堂教學中。大量的網(wǎng)絡(luò)信息資源的合理利用，可以改變學生的學習方法，從接受學習轉(zhuǎn)為主動學習、探究學習。多媒體、錄像、網(wǎng)絡(luò)等媒介具有無窮的魅力以及極強的感染力，可以使抽象的零件結(jié)構(gòu)、工作原理直觀化，枯燥的知識趣味化，使學生在輕松愉快的環(huán)境中動腦，提高學生的學習質(zhì)量。比如在講解直齒圓柱齒輪漸開線的形成時，如果只有老師枯燥的講解，學生不好理解;如果再加上一段漸開線的形成動畫，學生則一目了然。講解插齒、滾齒及切齒時，通過動畫或錄像放映，使得學生得以直觀的感受，讓難點不難。

三、培養(yǎng)學生機械工程意識

在講解機械設(shè)計基礎(chǔ)時，應注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、安全意識、質(zhì)量意識、責任意識、團體意識、市場意識以及管理意識等。諸如安全意識，讓學生首先明白安全第一，安全是生產(chǎn)的保證。比如講解齒輪嚙合傳動的防護時，通過分析可知，兩輪開始嚙合的地方最危險，讓學生思考怎樣避免該類危險，通常的做法是：如果空間或結(jié)構(gòu)允許，盡可能將齒輪裝入齒輪箱中封閉起來;如果不允許，那么盡可能加防護裝置。其次，質(zhì)量是企業(yè)長遠發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。在講聯(lián)接一章時，講到鍵連接、銷連接及螺栓連接時，讓學生分析為什么必須要進行強度校核。讓學生牢記機械設(shè)計過程中，一個小小零件不合格，可能會造成重大的安全、質(zhì)量事故。任何一個機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，不僅只是機械，可能包含有電子及其他學科知識，需要部門間通力協(xié)作、互相幫助，時刻培養(yǎng)學生的謙虛態(tài)度及團隊精神。在學生設(shè)計機械產(chǎn)品時，要理解“折中”的概念。要想達到優(yōu)異的質(zhì)量以及完善的功能，勢必增加設(shè)計與制造的成本，而一個產(chǎn)品的售價過高會使該產(chǎn)品很難銷售。為此，就要根據(jù)用戶需求有所側(cè)重，對不必須的功能有所取舍，對不影響產(chǎn)品總體質(zhì)量的環(huán)節(jié)可降低要求。玻璃刀就是一個典型的例子。硬度要求最高的部分用金剛石來制造，只是鑲嵌在金屬頭上，而不是通體都為金剛石，而刀柄則使用塑料或木材制作，這樣既保證了硬度又降低了制造成本。另外，機械設(shè)計的許多公式及各章的表格、數(shù)據(jù)，是前人經(jīng)驗的總結(jié)，學生應該學會應用。只有在實際授課當中自始至終的灌輸機械工程意識，才能讓學生更順利的融入社會，有企業(yè)人的責任感與擔當精神。

四、加強實踐教學

學好《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課程是進行機械設(shè)計的前提和基礎(chǔ)，可以采用“教學—生產(chǎn)—研究—實訓”教學方法，充分利用校內(nèi)外人才和教育資源，主動把教學與生產(chǎn)結(jié)合起來，利用校內(nèi)實訓基地，盡可能把教學、生產(chǎn)和新產(chǎn)品研發(fā)、實訓相結(jié)合。在真實的設(shè)計、生產(chǎn)環(huán)境中，學生所得到的知識及鍛煉是課堂及普通實訓難以比擬的。除此以外，還可從以下幾個方面著手：①注重實驗課程：建立健全機械性能檢測實驗室。因為在企業(yè)，看一個企業(yè)質(zhì)量好與壞，首先看檢測設(shè)備，如果連最基本檢測手段都沒有，何談產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。通過該類實驗課，不僅培養(yǎng)學生的動手能力，更重要的是培養(yǎng)學生的質(zhì)量意識，進一步拉近了學生與企業(yè)之間的距離;②增加教具，幫助提高學生的感性認識，同時提高學生的學習興趣;③理論聯(lián)系實際。在講鏈傳動時，我們以自行車鏈條為例，引出滾子鏈及鏈輪的結(jié)構(gòu)特點;講棘輪機構(gòu)運動時，同樣以自行車下坡為例，引出棘輪機構(gòu)的特點，使學生感受深刻;在講解機構(gòu)運動簡圖時，拿出生活中比較熟悉的產(chǎn)品，如：折疊雨傘、公共汽車門、縫紉機等;④進行機械拆裝實習。培養(yǎng)學生認識機械、分析機械及動手能力。比如：減速器的拆裝、軸的拆裝;⑤組織學生參加機械設(shè)計創(chuàng)新大賽，培養(yǎng)學生的設(shè)計能力和創(chuàng)新意識。

五、結(jié)語

總之，每門課程的教學改革都是無止境的，都應經(jīng)過實踐、總結(jié)、提高、再實踐的不斷循環(huán)，從而得到合適的教學方法。通過以上教學方法的綜合運用，使得學生學習的目的更明確，提高了學習興趣，能夠更主動更扎實的學好本門課程;理論與實踐有機的結(jié)合起來，提高其工程實踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了學生的工程意識，為使學生畢業(yè)后成為一名出色的技術(shù)應用型人才打下堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

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