應用型本科《機械設計基礎》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型，原有的《機械設計基礎》課程教學模式、內容已不能適應課程的發展，需從多方面進行改革。通過改革教學內容、教學方法，注重培養學生工程意識，強化實踐教學，調動學生的積極性及學習興趣，提高學生的工程實踐能力、科研能力和創新能力，為畢業后成為一名出色的技術應用型人才打下堅實的基礎。

關鍵詞：應用型本科;機械設計基礎;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

《機械設計基礎》課程是機械類專業基礎主干課，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，主要培養學生機械設計能力及工程意識等。所以該課程的教學不能再以傳統的理論教學為主，應以提高學生實踐技能、科研能力和綜合素質為核心，對教學內容進一步充實和優化，教學方法和教學手段進行改進，在教學體系建設中體現“應用”二字，適應應用型人才培養。現結合多年的企業工作經歷及教學經驗，主要從以下幾方面來探討：

一、改革教學內容

1.理論教學。從培養應用型人才的要求來看，原來的機械設計教學注重理論，且內容陳舊、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。比如講解平面機構一章，簡介平面機構的運動分析和力分析（對于類似內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），重點講解平面機構的設計及應用，并多引入工程實際典型的例子，比如：汽車、機械手、打印機等，使學生對現代機械有更深刻的認識，提高學生的機械設計能力及創新能力。當今機械類應用人才，應具有機器的使用、維護、管理及設計能力，這都應從教學過程中體現出來。另外，任何一個機器都不是孤立的，大部分機械產品都是機、電、液一體的組合，應增加以電、液為動力源的機構組合的講解。

2.實驗教學。應明確實驗目的。機械設計實驗不僅僅是對某一結論的驗證及對所學理論知識的理解，還是培養學生的動手能力、創造思維能力及創新能力的強有力的手段。因此，應該改革傳統的實驗方法，增加自主設計實驗、機械裝置組合設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，發揮其主觀能動性。傳統的實驗方法由實驗老師一人代辦，學生只是觀察過程、記錄實驗數據、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備，親自完成實驗過程，實驗內容可分為必做、選做、自由設計等，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，學校應加大硬件設施的投入，為學生搭建一個鍛煉的平臺。傳統、較單一的實驗設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機構的運動，一方面提高學生學習的興趣，另一方鍛煉學生自主學習、創新的意識。總之，機械設計實驗應真正的成為廣大學生科技創新、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.采用啟發式、互動式教學方法。為使學生由被動學習轉為主動學習，可采用啟發式教學，這樣可以有效地調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下自制三種基本類型的鉸鏈四桿機構，然后讓學生通過變換其中特定桿的長度使這些機構發生改變，悟出其中內在的原理，從而加深對基本原理的領悟。在講解帶傳動設計時，拿出帶傳動的教具，并讓其運動起來。然后啟發學生，如果這個帶傳動系統由我們來設計，那需要設計什么？學生通過思考可知主要是設計傳動帶和帶輪兩大部分，接著引導學生設計帶的型號、長度及根數，帶輪的中心距及帶輪的大小等，讓學生思考為什么這樣設計，參數改變會發生什么？這種步步引導啟發，與學生互動，可以集中學生的注意力，激發學生的想象力。啟發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容比較枯燥，再加上學生普遍沒有相關的基礎，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，并結合學生的基礎找出問題進行討論，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構圖（設置好錯誤），讓學生把自己想象成某企業課題組中的工程師，模擬設計論證會在課堂上（教室為模擬技術部辦公室）討論，指出圖中結構不合理的地方，并說出為什么不合理，最后再由老師（模擬技術部部長）進行補充和更正。再如滾動軸承的組合設計這一章節，我們可給學生一些軸系組合設計的方案，讓學生在查閱相關資料的基礎上，就各種方案的優缺點進行討論。這種隨堂討論的形式，充分調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.將信息技術手段運用在課堂教學中。大量的網絡信息資源的合理利用，可以改變學生的學習方法，從接受學習轉為主動學習、探究學習。多媒體、錄像、網絡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構、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境中動腦，提高學生的學習質量。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、培養學生機械工程意識

在講解機械設計基礎時，應注重培養學生的創新意識、安全意識、質量意識、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：如果空間或結構允許，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，質量是企業長遠發展的關鍵因素之一。在講聯接一章時，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。讓學生牢記機械設計過程中，一個小小零件不合格，可能會造成重大的安全、質量事故。任何一個機械產品的生產，不僅只是機械，可能包含有電子及其他學科知識，需要部門間通力協作、互相幫助，時刻培養學生的謙虛態度及團隊精神。在學生設計機械產品時，要理解“折中”的概念。要想達到優異的質量以及完善的功能，勢必增加設計與制造的成本，而一個產品的售價過高會使該產品很難銷售。為此，就要根據用戶需求有所側重，對不必須的功能有所取舍，對不影響產品總體質量的環節可降低要求。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，機械設計的許多公式及各章的表格、數據，是前人經驗的總結，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，有企業人的責任感與擔當精神。

四、加強實踐教學

學好《機械設計基礎》這門課程是進行機械設計的前提和基礎，可以采用“教學—生產—研究—實訓”教學方法，充分利用校內外人才和教育資源，主動把教學與生產結合起來，利用校內實訓基地，盡可能把教學、生產和新產品研發、實訓相結合。在真實的設計、生產環境中，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，看一個企業質量好與壞，首先看檢測設備，如果連最基本檢測手段都沒有，何談產品質量的好壞。通過該類實驗課，不僅培養學生的動手能力，更重要的是培養學生的質量意識，進一步拉近了學生與企業之間的距離;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構特點;講棘輪機構運動時，同樣以自行車下坡為例，引出棘輪機構的特點，使學生感受深刻;在講解機構運動簡圖時，拿出生活中比較熟悉的產品，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計創新大賽，培養學生的設計能力和創新意識。

五、結語

總之，每門課程的教學改革都是無止境的，都應經過實踐、總結、提高、再實踐的不斷循環，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合起來，提高其工程實踐能力和創新能力，培養了學生的工程意識，為使學生畢業后成為一名出色的技術應用型人才打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]尹來容，黃娟，等.基于信息技術的機械設計基礎課程改革研究[J].教育教學論壇，2014，7（28）：229-230.

[2]饒水林.辦好高職院校的思考[M].武漢：華中科技大學出版社，2007：11.

[3]陳立德.機械設計基礎[M].北京：高等教育出版社，2007：8.