《機械原理》教學中的思考和嘗試

【摘要】：為提升教學效果，培養高素質的人才，《機械原理》教學中，筆者做了如下嘗試：講緒論時，通過簡要分析，應用立體思維，使學生對該課程形成立體化的認識；機構概念的拓展，使學生正確理解機構，避免對機構理解的狹隘化；適時插入一些課外話題，以育人為導向，一定程度地活躍課堂氣氛。經與學生交流，多數同學支持并贊同以上教學做法。

【關鍵詞】：機械原理 教學 立體思維 機構

1.引言

《機械原理》是機械類專業學生的一門主干技術基礎課，它是以機器和機構為研究對象的學科。該課程的內容，歸納成機構的結構和運動學以及機構和機器的動力學兩大部分。由于多數學生基本沒有工程實踐經驗，缺乏對機構的感性認識，不少學生對此課程學習缺乏興趣，感到費力、不好接受。

在“教育部關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見”中，提到“改革和創新工程教育人才培養模式，創立高校與行業企業聯合培養人才的新機制，著力提高學生服務國家和人民的社會責任感、勇于探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力。”

作為授課教師，如何幫助學生提升的學習興趣，降低學習難度，為國家培養高素質的人才，這是非常重要的話題。根據講授課程的具體情況，教師本人盡力去創新拓寬，教書同時適時兼育人，無疑會給學生以示范和導向作用，一定程度上促進學生的成長，創新精神的培養。機械原理教學中，筆者經反復思考，做了如下一些嘗試：

2.《機械原理》教學的思考和幾點嘗試：

（1） 應用立體思維，使學生立體認識《機械原理》

立體思維也叫整體思維或空間思維，是指對人們從多角度、多方位、多層次、多學科地考察研究，力圖真實地反映認識對象的整體以及這個整體和其他周圍事物構成的立體畫面的思維方法。或者說，當人們跳出點、線、面的限制，有意識地從上下左右、四面八方各個方向去考慮問題時，就是要“立起來思考”，以期達到認識事物整體真相的目的。

大學四年課程設置情況， 《機械原理》在大學四年課程體系中，處于何種位置？若學生大概能了解，則如一人前往一陌生地前 查看交通圖一樣，內心不至于迷糊茫然。 故第一次課講緒論時，先對大學四年課程作簡要介紹、并解釋這樣安排的原因，以及《機械原理》所處位置和作用。大學課程按課程性質分為：基礎課、專業基礎課、專業課。如大一、大二時開設的高數、英語、物理、體育、哲學等屬于基礎課；而后針對機械類專業開設的課程：如機械制圖、理論力學、材料力學等是專業基礎課（注：機械制圖一般大一時開課）；大三下學期和大四上學期會開設專業課。這樣安排是基于前面的課程作為后開課程的基礎，即基礎課是專業基礎課、專業課的基礎，專業基礎課是相關后續專業基礎課或專業課的基礎；故開設的時間不是隨意定的，是有先后次序的，因為專業基礎課和專業課都需要相關課程的基礎。《機械原理》屬于機械類的專業基礎課，除了一般基礎課作為它的基礎，還需要用到機械制圖、理論力學等知識。故機械原理在大學課程體系處于中間位置，開設的時間應在機械制圖、理論力學之后，《機械原理》后一般機械類專業開設《機械設計》、《機械制造工藝學》等專業基礎課、以及機械類專業課，他們都需要《機械原理》的知識。故《機械原理》在大學課程體系中處于承上啟下的中間位置，是非常重要的專業基礎課。

（2） 機構的概念與廣義機構

《機械原理》中，機構是非常重要的概念， 教材中，“機構是能實現預期機械運動的各構件的基本組合體”，課程中只介紹了“平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、輪系、間歇機構等”傳統機構，若不拓展，很多學生可能就會認為機構就是 平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、輪系、間歇機構等，容易形成對機構的狹隘認識。，實際上，機構的內涵遠遠不止于此。

對機構的定義，從廣義機構綜合的角度：機構是一個強制運動鏈，它能作重復的運動循環。或者說能作重復的運動循環的強制運動鏈，即是機構。由于運動是唯一反映機構最本質的東西，因此，機構就不應再局限于平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、輪系、間歇機構等傳統的剛體機構，而應包括更多，如液動機構、氣動機構、電磁機構、光電機構、柔順機構等。現在隨著科學技術的迅速發展，利用液、氣、聲、光、電、磁等工作原理的這類機構應用日益廣泛。這類機構統稱為廣義機構。而傳統的機構如齒輪機構、四桿機構、凸輪機構等，為了與廣義的非剛體機構區別，暫稱為狹義機構。在廣義機構中，由于利用一些新的工作介質和工作原理，較傳統純剛體機構（狹義機構）更能方便地實現運動和動力的轉換，并能實現某些傳統機構難以完成的復雜運動。故機構的概念理解，不能只限于狹義機構（剛體機構），還包括更廣的范圍。《機械原理》中，側重介紹“狹義機構”，但不能認為機構就是指齒輪機構、四桿機構、凸輪機構等狹義機構。

（3） 根據教學內容，適時插入一些課外話題，教書兼育人

例如，《機械原理》講第四章凸輪機構 “從動件運動規律，”，從動件運動規律，其位移線圖，一般呈現“升—停—回—停 ”，即凸輪機構的運動在一個循環中，凸輪一直轉動，把從動件從離凸輪回轉中心最近處推到最遠處，而后從動件休止 ，之后，從動件從最遠處返回到距離凸輪回轉中心最近處。下一圈，凸輪回轉，重復前面的運動，這樣從動件的運動：升—停—回—停。俗話說，“隔行如隔山，隔行不隔理”，實際人生的軌跡莫不如此，起起伏伏乃是常理，不可能永遠不變。當我們成功幸運時，不可能永遠如此，如凸輪從動件，到達最高處，停歇過后就必然下降，當處于最低處時，同時蘊含著上升的希望，故幸福發達時勿得意忘形；失敗低谷時切莫失去希望。變化乃是永恒的規律，沒有什么能夠恒常，此道理看似容易明白，但很多人并沒有認真思考，更沒有想到應用到自己身上。插入這種內容的時機，需把握好，需要注意一是不能時間太長免得影響授課進度，再者看學生狀態，當他們狀態不佳時插入，效果最好。

3、結論：

《機械原理》教學中，筆者做了如下實踐：（1）緒論時，通過簡要分析，旨在使學生對該課程形成立體化的認識；（2）、機構概念的拓展，使學生正確理解機構，避免對機構理解的狹隘化；（3）、適時插入一些課外話題，以育人為導向，可以一定程度地活躍課堂氣氛。經與學生交流，多數同學贊同以上教學做法，其他同行們若感興趣，不妨試一試。

參考文獻：

[1] 鄭文緯，吳克堅.機械原理[M].北京：高等教育出版社，1997

[2] 李學榮. 新機器機構的創造發明[M].重慶：重慶出版社，1988

作者簡介：

作者：王紅梅（1970-3），女，漢族，山東省蘭陵縣人，學位：碩士，職稱：副教授，研究方向：機械設計及理論。