關(guān)于《機械原理》課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生運動方案設(shè)計能力的探討與嘗試

董亞麗

[摘要]現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展對各門課程的教學(xué)提出了更多更高的要求，《機械原理》這門課程目前也面臨一些比較嚴峻的問題。機械運動方案設(shè)計在整個機械設(shè)計工作中占有重要地位，也是機械原理課程的重要任務(wù)之一。文章介紹了在教學(xué)過程中通過多種教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生運動方案設(shè)計能力的做法和效果。實踐結(jié)果表明，將機械運動方案設(shè)計能力的培養(yǎng)貫穿于教學(xué)過程的始終，對于培養(yǎng)學(xué)生的參與意識、創(chuàng)造能力和設(shè)計能力是大有裨益的。

[關(guān)鍵詞]《機械原理》；機械運動；教學(xué)設(shè)計；學(xué)生能力

1 前 言

中職機械專業(yè)教學(xué)的現(xiàn)狀不容樂觀，主要是其專業(yè)自身存在不足，但為了促進機械專業(yè)的發(fā)展，使其教學(xué)質(zhì)量得到可靠的保障，中職機械專業(yè)在教學(xué)方法等均展開了研究。

《機械原理》課程是機械專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，其任務(wù)之一就是為后續(xù)的專業(yè)課打好基礎(chǔ)，因此在教學(xué)計劃中占有重要地位。而機械運動方案設(shè)計是整個機械設(shè)計工作的第一步，它對于機械性能的優(yōu)劣及其在市場上的競爭能力都具有決定性的作用。在機械類各專業(yè)學(xué)生的整個教學(xué)計劃中，只有《機械原理》這門課講授機構(gòu)運動方案設(shè)計的內(nèi)容。因此，在教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生運動方案設(shè)計的能力，使學(xué)生得到這方面的鍛煉，是《機械原理》課程的一項重要任務(wù)。

在以往的《機械原理》教學(xué)過程中，機構(gòu)運動方案的設(shè)計是一個比較薄弱的環(huán)節(jié)，為了使學(xué)生及早地樹立工程設(shè)計觀點，培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力，近年來，我們在教學(xué)過程中采取了若干措施，力圖加強這一環(huán)節(jié)，取得了可喜的成果。

2 提高學(xué)生對機構(gòu)運動方案設(shè)計重要性的認識及學(xué)習(xí)興趣

課程開始，除了介紹本課程的研究對象、內(nèi)容，它在教學(xué)及國民經(jīng)濟中的地位和本課程的學(xué)習(xí)方法外，有意識地強調(diào)以下兩方面的內(nèi)容：

（1）本課程除了講解各種機構(gòu)進行分析以外，最主要的任務(wù)是設(shè)計，而分析是設(shè)計的第一步，也是設(shè)計的基礎(chǔ)。

（2）本課程是與工程密切聯(lián)系的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，在學(xué)習(xí)本課程的過程中，對日常生活中司空見慣的東西要注意觀察，注意用所學(xué)的知識對其加以分析，不僅能達到對所學(xué)知識的加深理解，靈活運用，舉一反三的目的，而且可以啟發(fā)創(chuàng)造靈感。例如，我們通過公共汽車車門和小轎車車門開、閉方法的對比以及載重汽車和人力平板三輪車實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎方法的對比，使學(xué)生對運動方案設(shè)計和工程實際應(yīng)用背景間的密切關(guān)系以及運動方案設(shè)計的重要性有了較初步的認識，所有這些都激發(fā)了對機構(gòu)運動方案設(shè)計的興趣。

3 通過“機構(gòu)方案小設(shè)計”的教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生得到運動方案設(shè)計的初步鍛煉

在本課程開始2～3周后，等學(xué)生對機械原理課程有了初步的了解后，開始這一教學(xué)環(huán)節(jié)。向?qū)W生提出幾個日常生活中司空見慣的用具，如：能自動打開而不能自動合攏的二折傘；只能用雙手打開而不能自動打開的三折傘；普通的用鏈條鏈輪傳動的自行車；只能在固定角度范圍內(nèi)搖頭的電風(fēng)扇等。要求學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程的過程中，結(jié)合所學(xué)知識對他們的優(yōu)缺點進行分析，研究做進一步改進設(shè)計。要求學(xué)期末每個學(xué)生交一張在A4圖紙上按比例繪制的、改進了的、用具的機構(gòu)運動簡圖和一份簡單說明書，在課程進行過程中，組織適當?shù)妮o導(dǎo)、討論。實踐結(jié)果表明，雖然有些改進設(shè)計還比較粗糙，存在一些缺點，但也確有一些設(shè)計構(gòu)思巧妙，有一定的獨創(chuàng)性和實用價值。

由于這個教學(xué)環(huán)節(jié)是在機械原理講課過程中進行的，教學(xué)內(nèi)容與改進設(shè)計有密切聯(lián)系，需要改進的用具既是學(xué)生們?nèi)粘Ｉ钪兴究找姂T的，又具有實用價值，因此是一次密切聯(lián)系實際的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，大大激發(fā)了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。課堂設(shè)計是學(xué)生將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為能力的重要實踐環(huán)節(jié)。以設(shè)計為中心，以培養(yǎng)能力為目的，安排教學(xué)內(nèi)容，按設(shè)計的順序安排教學(xué)順序，目的是使學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)，提出問題和解決問題的能力得到很好的鍛煉。可以說這一教學(xué)環(huán)節(jié)對培養(yǎng)學(xué)生運動方案設(shè)計的能力打下了一定的基礎(chǔ)。

4 開闊學(xué)生視野，幫助學(xué)生較系統(tǒng)地了解和掌握機構(gòu)運動方案設(shè)計的知識

在講述各種常用機構(gòu)的分析和設(shè)計后，安排了一章“機構(gòu)的組合及機構(gòu)總體方案設(shè)計”的教學(xué)，目的在于使學(xué)生較系統(tǒng)地了解和掌握機構(gòu)運動方案設(shè)計的知識。這一章的內(nèi)容從基本機構(gòu)固有的局限性講起，講述了機構(gòu)的組合方式，通過工程實際中的若干實例，介紹了常用組合機構(gòu)的類型及應(yīng)用，使學(xué)生們開闊了視野，明白了機構(gòu)的組合是發(fā)展新機構(gòu)的重要方法，在此基礎(chǔ)上介紹了各種常用組合機構(gòu)的設(shè)計方法。

在機構(gòu)總體方案設(shè)計一節(jié)中，我們結(jié)合具體實例從工藝動作的分解講到機械運動方案的選擇，機構(gòu)選型應(yīng)遵循的原則及注意事項。如盡量簡化和縮短運動鏈；盡可能選擇較簡單的機構(gòu)；盡量減少機構(gòu)尺寸，選擇合適的運動副形式；選擇合理的動力源形式；合理安排傳動機構(gòu)的順序；合理分配傳動比；使機械具有有利的傳力條件和良好的動力特性；使機械具有調(diào)節(jié)運動參數(shù)的能力，保證機械安全運轉(zhuǎn)，等等。此外，還介紹了機械中各執(zhí)行構(gòu)件之間的運動協(xié)調(diào)配合和機械運動循環(huán)圖，并舉例說明了機械總體運動方案設(shè)計的步驟。

如果說“機構(gòu)方案小設(shè)計”這一教學(xué)環(huán)節(jié)還只是一個單一機構(gòu)運動方案設(shè)計的鍛煉的話，那么這一步就是為向綜合性的機械運動方案設(shè)計打基礎(chǔ)，為進一步在機械原理課程設(shè)計中進行機械總體運動方案設(shè)計作準備。

5 在課程設(shè)計中進一步加強對機械運動方案設(shè)計能力的培養(yǎng)

同以前的課程設(shè)計相比，我們大大加強了運動方案設(shè)計能力的培養(yǎng)，具體做法：第一步，課程設(shè)計開始，在教師布置了設(shè)計題目和設(shè)計要求后，組織同學(xué)觀看有關(guān)課程設(shè)計的短片。這一步主要是使學(xué)生了解所要設(shè)計的機械的工藝動作要求，教給同學(xué)工藝動作的分解方法。第二步，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)各種機構(gòu)的運動形式和特點進行全面分析比較，并盡可能結(jié)合工程實際中的問題，如加工難易、摩擦和效率等，根據(jù)“機械總體方案設(shè)計”一節(jié)中所學(xué)過的有關(guān)機構(gòu)選型的知識，自己提出自己的方案，然后畫出方案草圖，計算自由度，并對所選方案的理由及其優(yōu)缺點加以說明，交給老師，作為最后評分的部分依據(jù)。第三步，組織全班同學(xué)討論，每個學(xué)生到黑板上講述自己的方案，大家提問題，經(jīng)過相互交流和補充修改后每個同學(xué)確定自己的最后方案。最后同學(xué)們根據(jù)自己所選擇的方案上機優(yōu)化設(shè)計，進行運動和動力分析，飛輪轉(zhuǎn)動的慣量計算等，直到畫出設(shè)計圖寫好說明書，完成整個課程設(shè)計。在此設(shè)計過程中，同學(xué)們的積極性很高，在自己制訂方案階段，同學(xué)們不僅查看了教科書的有關(guān)章節(jié)，而且主動翻閱查找資料，充分發(fā)揮了各自的主觀能動性。實踐表明在機械原理課程設(shè)計中進一步加強機構(gòu)運動方案設(shè)計能力的培養(yǎng)不僅是必要的，而且是可能的。機械原理課程設(shè)計是學(xué)生第一次接觸機械設(shè)計，通過在課程設(shè)計中進一步加強運動方案設(shè)計的訓(xùn)練，對培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的理論知識解決工程實際的設(shè)計問題是大有好處的。

綜上所述，機構(gòu)運動方案的設(shè)計能使學(xué)生綜合和靈活運用所學(xué)過的理論，真正做到理論與實際相結(jié)合，它是一項富有創(chuàng)造性的工作，最能激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過在整個教學(xué)過程中采取一系列措施加強這一環(huán)節(jié)，使其貫穿教學(xué)過程的始終，對培養(yǎng)學(xué)生的能力具有重要意義。