應(yīng)用型本科院校的機械原理課程改革
——以滁州學院為例

王 偉，鄧景泉，王 波

（滁州學院 機械與汽車工程學院，安徽 滁州 239000）

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，人才供給與需求關(guān)系深刻變化，尤其在經(jīng)濟結(jié)構(gòu)深刻調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級加快步伐情況下，人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)和質(zhì)量達不到經(jīng)濟調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級的要求，因此教育部在2014年提出了引導(dǎo)一批普通本科院校向應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型.應(yīng)用型本科院校在人才培養(yǎng)過程中強調(diào)與實際生產(chǎn)相結(jié)合，注重培養(yǎng)學生的實踐應(yīng)用能力.

近年來伴隨著高校轉(zhuǎn)型發(fā)展，滁州學院逐步由原來的師范類院校轉(zhuǎn)變成工管為主的工科院校，尤其2014年滁州學院成為“安徽省地方應(yīng)用型高水平大學”建設(shè)學校之一，機械原理作為工科院校中機械專業(yè)一門非常重要的核心課程，以往課程的教學手段、教學內(nèi)容和教學方法已經(jīng)不能很好適應(yīng)應(yīng)用型本科院校對人才的要求.為了適應(yīng)機械專業(yè)對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，圍繞機械原理課程建設(shè)，在教學手段、教學內(nèi)容、教學方法等方面進行了多方位的改革和實踐.[1]

1 教學手段與內(nèi)容改革

1.1 教學手段改革

1.1.1 教師教學能力提升和工程背景

教師教學能力關(guān)系著課程建設(shè)是否有效，教學能力強的教師能夠?qū)⒄n程的精髓體現(xiàn)出來，尤其重難點知識，使得學生對課程理解更加深入，因此教師教學能力提升對課程建設(shè)起著重要作用.首先機械原理中涉及多種機構(gòu)知識，這對教師繪圖能力提出要求，要能快速簡潔繪制各機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；其次授課過程中不能簡單照本宣科，應(yīng)適當結(jié)合課本知識解釋現(xiàn)有現(xiàn)象，如四桿機構(gòu)在公交車車門中應(yīng)用，提高學生將理論知識與實踐應(yīng)用相結(jié)合；還有教師應(yīng)多參加教學基本功大賽，多與教學優(yōu)秀的教師討論和交流.

應(yīng)用型本科院校主要培養(yǎng)學生的實踐應(yīng)用能力，作為傳道授業(yè)解惑的教師更加需要實踐應(yīng)用能力，這就要求教師有一定工程背景.多數(shù)青年教師從研究型高校畢業(yè)直接進入學校工作，參與工程實踐的時間和精力有限，在教授機械原理過程中僅僅依靠課本知識顯得空洞和無趣，學生學習的積極性不高，影響教學效果.因此鼓勵教師走出教室到企業(yè)去掛職鍛煉，尤其機械原理課程中涉及多個典型機構(gòu)，只有教師經(jīng)歷整個機構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)以及裝配才能生動地將知識傳授給學生，其次鼓勵教師多參與橫向課題的研究以提高其工程背景，推動教師向著既有理論型又有實踐型的雙能型教師轉(zhuǎn)變.

1.1.2 多媒體課件、板書和教具結(jié)合

在機械原理授課過程中，教師應(yīng)充分發(fā)揮多媒體課件、板書和教具三種教學手段各自的優(yōu)勢，提高教學效果.首先多媒體課件能夠?qū)D片、文字、聲音、動畫等結(jié)合起來，尤其插入ADMAS或FLASH軟件能夠清楚演示機構(gòu)運動情況，同時通過改變參數(shù)設(shè)置觀察機構(gòu)不同演變情況，加深學生對機構(gòu)知識點理解和認識；其次板書雖然比較耗費時間，但是在用矢量方法分析機構(gòu)速度、加速度等過程中效果更加明顯；最后將機構(gòu)的教具帶入課堂輔助教學，使得原來枯燥無味的知識變得生動形象，如內(nèi)燃機教具很容易讓學生明白曲柄滑塊和凸輪機構(gòu)在內(nèi)燃機中的工作原理.因此多媒體課件、板書和教具多種教學手段相結(jié)合使得課堂氣氛更活躍、教學印象更深刻、提高了學生們學習效果.[2]

1.1.3 雙語教學手段開展

目前隨著學生考研或者出國留學日益增多，涉及考核機械原理英語方面知識也逐漸增多，在機械原理課程中引入雙語教學也就很有必要.在雙語教學過程首先要根據(jù)教學內(nèi)容選擇合適的教學用書，其次根據(jù)教學進度合理安排教學用書的章節(jié).在雙語教學初始階段，部分英語水平較弱的學生感覺學習較為吃力，這時候授課教師應(yīng)引導(dǎo)學生做好課前預(yù)習和課后復(fù)習的良好習慣.雙語教學過程中鼓勵學生在課堂上用英語回答教師問題，同時每章節(jié)過后讓學生用英文闡述本章節(jié)重點或重要概念的定義，并作為學生平時考評加分項.

1.1.4 CAE軟件使用

應(yīng)用型本科院校主要培養(yǎng)學生的實踐應(yīng)用和創(chuàng)新能力，因此在教學上應(yīng)當多引導(dǎo)學生對CAE分析軟件的使用.如在ADMAS軟件中對機構(gòu)運動參數(shù)進行不同設(shè)置觀察其運動情況，在ANSYS軟件中對機構(gòu)零件進行應(yīng)力分析查看其危險點進行優(yōu)化，還有通過MATLAB編程觀察機構(gòu)運動軌跡，通過不同CAE軟件的使用提高學生對機械原理知識的認知，同時也為后續(xù)解決實際問題以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)打下良好基礎(chǔ).[3]

1.1.5 網(wǎng)絡(luò)教學平臺使用

近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學平臺在教學過程起著越來越重要作用.尤其目前機械原理課時普遍被壓縮，機械原理重難點較多，課堂教學過程中每名學生接受程度不同，導(dǎo)致學生學習進度不一致，通過網(wǎng)絡(luò)教學平臺可以打破時間和地域的限制，使得學生能夠在空余時間復(fù)習教師課件，向教師請教疑難重點補缺自己的不足，同時教師通過教學平臺使用很方便地掌握學生學習進度，節(jié)約時間有更多精力鉆研課程內(nèi)容，促進自己教學水平的提高.

1.2 教學內(nèi)容改革

1.2.1 教學內(nèi)容與時俱進

隨著科學技術(shù)不斷發(fā)展，機械原理課程的教學內(nèi)容也要緊跟時代潮流.2015年5月國務(wù)院正式印發(fā)《中國制造2025》，其中智能制造工程提出重點發(fā)展工業(yè)機器人行業(yè)，機械原理課程增設(shè)介紹機器人機構(gòu)及設(shè)計，主要從機器人分類、技術(shù)指標、機器人機構(gòu)運動分析、機器人結(jié)構(gòu)靜力和動力分析以及機器人機構(gòu)設(shè)計等五個方面闡述機器人相關(guān)知識.[4]機器人產(chǎn)業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)過程有著顯著優(yōu)點，如實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，提高了生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，便于管理，可以在危險的環(huán)境中工作，是一個國家科學技術(shù)水平發(fā)展的體現(xiàn).

1.2.2 教學計劃層層遞進

機械原理課程內(nèi)容繁多且復(fù)雜，涉及數(shù)學公式推導(dǎo)和幾何繪圖，既需要較強的數(shù)學基礎(chǔ)同時又要較強的動手能力，使得學生普遍反映此課程內(nèi)容比較枯燥難懂，對機構(gòu)運動形式和原理難以理解，嚴重打擊學生學習的積極性，因此教學過程注意教學計劃的層層遞進.首先介紹機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析，了解結(jié)構(gòu)運動簡圖以及機構(gòu)自由度；其次介紹常用的機構(gòu)結(jié)構(gòu)及其設(shè)計，如四桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)和齒輪系；最后介紹機構(gòu)結(jié)構(gòu)的動力學分析，包括運動和受力分析，這樣知識結(jié)構(gòu)和條理較為清楚.[5]

1.2.3 重視課堂總結(jié)

近年來由于地方應(yīng)用型本院院校在制定人才培養(yǎng)方案過程中對實踐環(huán)節(jié)傾向，導(dǎo)致機械原理理論課時普遍被壓縮，教師在教學過程中為了在有限時間內(nèi)盡可能完成教學任務(wù)，造成課堂節(jié)奏較快和知識點較多，學生一時難以接受，因此在課堂上應(yīng)重視課程內(nèi)容總結(jié)，一節(jié)課下來教師總結(jié)本節(jié)課重點和難點，找出關(guān)鍵的公式或原理讓學生在課后能夠有的放矢復(fù)習課程內(nèi)容，避免學生失去學習興趣和動力.

1.2.4 適當?shù)牧曨}課講解

機械原理課程內(nèi)容較多，如僅靠日常課堂教學講解很難讓學生掌握知識，當每章節(jié)結(jié)束時應(yīng)適當安排2-3個課時進行習題課講解.習題課可以通過課后習題或者歷年來經(jīng)典考研題目講解，講解過程要注意考查知識點來源以及解題運用的原理，這樣一方面加深學生對章節(jié)知識點把握，同時為學生進一步深造打下基礎(chǔ).

2 實驗教學改革

2.1 實驗內(nèi)容改革

根據(jù)地方應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)的目標，機械原理實驗教學除了機構(gòu)簡圖繪制、齒輪范成儀測繪等驗證性實驗，增設(shè)了多個綜合性和設(shè)計性實驗，尤其實驗室近幾年來采購一批結(jié)構(gòu)組合儀器平臺，學生可以利用業(yè)余時間根據(jù)所學知識對平臺進行設(shè)計性實驗，然后用電腦仿真機構(gòu)運行軌跡和輸出運動參數(shù)，調(diào)動學生的積極性，增加學生的實踐動手能力.

2.2 機械創(chuàng)新實驗室開展

創(chuàng)新是一個民族發(fā)展的核心動力，多年來實驗室利用現(xiàn)有資源成立了機械創(chuàng)新實驗室，鼓勵學生利用機械原理知識對機構(gòu)進行設(shè)計和改造，目前已完成的草莓采摘機設(shè)計和無碳小車分別在安徽省第八屆機械創(chuàng)新設(shè)計大賽和安徽省第四屆大學生工程訓練大賽獲得不錯成績.

2.3 注重實踐基地建設(shè)

機械原理中涉及機構(gòu)較多，教學過程中學生只能觀看少量機構(gòu)模型，不能夠建立直觀印象，而實踐基地中有產(chǎn)品的整套生產(chǎn)流程，涉及多個典型機構(gòu)零件，學生到實踐基地實習能夠加深對典型機構(gòu)了解，尤其結(jié)構(gòu)零件在產(chǎn)品運動情況下的狀態(tài)以及各機構(gòu)組合形式.

3 課程設(shè)計改革

傳統(tǒng)人才培養(yǎng)方案中的機械原理和機械設(shè)計課程設(shè)計是分開，機械原理課程設(shè)計主要利用圖解法或解析法對機構(gòu)尺寸進行確定，機械設(shè)計主要對機械零件進行設(shè)計和校核，近年來根據(jù)應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)目標，將兩個課程設(shè)計綜合起來.

在實際的機械產(chǎn)品設(shè)計過程中，首先根據(jù)客戶的條件和要求選用合適機構(gòu)部件，然后對機構(gòu)中零件進行設(shè)計和校核，最終完成整個產(chǎn)品設(shè)計，符合將兩個課程設(shè)計綜合起來，通過這樣鍛煉學生能夠直接從事機械設(shè)計工作，符合應(yīng)用型本院院校人才培養(yǎng)目標.

在課程設(shè)計過程中提倡學生為主體，指導(dǎo)教師為輔助，學生根據(jù)設(shè)計題目完成設(shè)計方案、設(shè)計方法、設(shè)計進度等環(huán)節(jié)步驟，提倡多位同學在設(shè)計方案中采用不同機構(gòu)，然后開展小組討論，查找資料證明自己方案中采用機構(gòu)的優(yōu)點，在課程設(shè)計過程中指導(dǎo)教師主要負責解答學生在設(shè)計過程中的問題，并引導(dǎo)學生對問題進行深層次討論和研究，最終根據(jù)學生課程設(shè)計過程中表現(xiàn)進行評定分數(shù).

4 以學科競賽促進課程改革

近年來通過積極承辦學科競賽，鼓勵和引導(dǎo)學生參加學科競賽，帶著實際問題去學習，在解決實際問題中培養(yǎng)和提高了學生創(chuàng)新實踐能力，鍛煉了學生團結(jié)合作能力.[6]多次在機械創(chuàng)新設(shè)計大賽和大學生工程訓練大賽中取得一、二、三等獎好成績，有力促進課程改革發(fā)展.

5 結(jié)束語

隨著社會對應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求日益增多，本文根據(jù)應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)目標，對機械原理課程教學手段、內(nèi)容和實驗教學等方面進行了研究，推動課程建設(shè)發(fā)展.近幾年從效果來看教與學互動性較好，同時課程建設(shè)發(fā)展也有力促進教學效果的提高，多名學生在省級學科競賽獲得良好成績，并為后續(xù)深造打下堅實基礎(chǔ)，考研人數(shù)逐年增加.