基于大學生科創大賽的機械原理課程教學改革

侯懷書

摘? ?要：目前國家大力發展制造業，而機械行業作為制造業發展的基石。本文通過參加上海市大學生創新設計大賽，將從準備階段到現場參賽全程中學生創新能力的表現和所需要的理論知識、專業技能反饋到機械原理教學的各個環節中，探討如何改革授課內容、授課方法及授課模式，從而提高學生的創新的能力。

關鍵詞：科創? 機械原理? 教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（c）-0194-02

Abstract：At present， the country vigorously develops the manufacturing industry， and the machinery industry as the cornerstone of the development of manufacturing industry. By participating in the Shanghai university student innovation design competition， this paper feedback the performance of students' innovation ability and the required theoretical knowledge and professional skills to each link of mechanical principle teaching， and discusses how to improve students' innovation ability from the classroom and practice to reform the course of mechanical principle.

Key Words： Science and technology;Mechanical principle;Teaching reform

《機械原理》是機械大類專業中一門非常重要的專業基礎課程。在機械專業的學生的學習中起著啟發作用。這門課主要對常用機構的結構及其運動原理做出了介紹，培養學生設計機械系統運動方案的能力[1]。但是隨著各個學校的發展，本課程長期以來課程的教學時間不斷壓縮，導致授課教師不得不為了完成教學任務提高授課速度，導致該課程內容緊湊枯燥難懂，使得學生們對本課程的學習興趣減弱。對于該課程本身所應起到的啟發作用很難實現。并且隨著科學技術的迅速發展，學生的學習生活日漸豐富，各種比賽社會實踐越來越多，雖然機械原理課程的教學內容和方法進行了不少改革，同時也增加很多新的內容，但該課程在教學改革的過程中仍然面臨著很多的問題[2-5]。本文結合本校的大學生科技創新項目的實施及帶隊參加大學生創新大賽實踐體會，探討機械原理課程的教學改革問題，提出了三點教學改革方案。

1? 重組教學內容

《機械原理》這門課作為機械大類專業學生必修的基礎課程，教學內容繁多，但是教學方法單一。并且，由于學院專業課程設置改革，增加了很多新課程，從而不得不減少傳統的基礎課程學時，這就要求任課教師必須在有限的課堂教學時間內，完成該課程需授予學生的基礎知識。授課教師在授課時，基本需課堂理論講授為主，抓緊授課才能完成該課程教學計劃，這樣的教學方式單一枯燥，學生完全就是被動地接受，也沒有興趣自主學習。嚴重的束縛了學生的創新意識。當學生參加比賽和申報大學生創新項目時，他們的創新思維受到了很大的局限性。為改變這種現狀，需要對現有教學內容進行重新設計。在教學內容方面，授課教師可以圍繞一條教學主線展開，即從機械系統的總體方案設計展開，到機構結構的基本知識、機構的運動分析、常用結構的分析與設計。授課中涉及到與其他課程重復的教學內容時可以適當簡化。并著重講解如何運用學過的知識解決工程實際問題。授課內容中還可以添加當代先進的機械科技新成果，例如3D打印等。教學內容的著重點還可以結合當前機械專業學生參加的一系列科技創新大賽，例如上海市大學生工程訓練綜合能力競賽。該比賽題目主要圍繞無碳小車的設計，參賽者們需要對小車結構進行設計，使其在行走過程中走出“S”型或“8”字型。在指導參賽的過程中發現學生對小車結構設計方面存在很多問題，對機構設計無從下手。那么授課教師就可以在機構設計部分做詳細展開講解，讓學生能夠清晰的認識機構，靈活運用已經掌握的機構相關知識。在教學內容的選擇方面應圍繞主線展開。加強學生綜合能力的培養，通過以機構設計為主線，分析為輔助，培養學生的創新設計能力。

2? 優化教學方法

教學內容的繁多加上傳統的教學方法導致學生的學習興趣減弱，改革了教學內容后相應的教學方式也得做出改變。結合每位授課老師自己的獨特的授課方式在機械原理課堂教學的過程中采用小組式、討論式和實例式等教學方式，通過學生科創及競賽中遇到的實際問題，在教學的過程中，重點提出采用講授、小組討論相結合的方法，實現課程的全覆蓋。對于授課內容中的重點章節，深入講解探討貫穿整個教學過程。同時在授課時要善于借助現代化教學設備，依據教材內容，將視頻、圖片、動畫、文字結合起來，特別是凸輪機構和齒輪機構等一些復雜機構，采用多媒體教學將機構的運動模型展示給學生看，對學生學習這些復雜機構有很大的帶入作用。同時教研室可以采購一批教學用具，將那些復雜機構的實物模型帶入課堂，讓學生自己拆裝研究其運動原理，這就使得原本枯燥的理論授課變得形象生動。進一步提高課堂氣氛，激發學生的學習興趣，強化學生進行自主學習的能力，達到培養學生的創新能力的目的。另外，在教學過程中，授課教師也要注意板書教學的合理運用。通過板書過程同時分步講解課程習題的具體運算教學效果更好。給學生留下充分時間自己思考，理清解題思路。記憶更加深刻。

3? 構建實踐指導教學的教學模式

理論可以很好的指導實踐，但是實踐又是檢驗理論的標準，我們可以構建實踐指導教學的教學模式，通過實踐來指導設計教學內容的改革重組，還可以通過實踐取得的成果來檢測教學內容的合理性，檢測我們所采用的教學方法的合理性。授課教師就可以基于的學生的創新項目和競賽對教學內容方法做出改革。基于大學生工程訓練綜合能力競賽，我們在教學的過程中可以引用該競賽的案例進行教學改革。競賽中的無碳小車通過將重力勢能轉變為動能驅動小車前進，并按照比賽規則走出一定形狀的行車軌跡。這就需要參賽選手設計小車的動力傳動機構和轉向機構。可以將設計比賽小車的案例穿插在教學過程中。例如，講解可能齒輪機構、齒輪系時，這些結構可以作為小車的動力傳遞機構，后續還可以介紹到機械的效率。可以基于小車的轉向機構設計來講解平面機構、凸輪機構。講解到機械系統的方案設計時，可以把整個小車的設計提出來。包括了機械系統的總體方案設計、傳動系統的方案設計等。通過這樣結合案例組合教學，可以極大的提高學生的學習興趣，降低學生認識機械原理各基本理論的難度。也就是引導學生首先掌握機構的基本運動原理及其組成和常用的設計方法，然后設計幾種合適的機構，將這些機構結合到一起，完成整體結構的設計，最后對其進行運動分析，協調各部分之間的運動配合，確定最終設計方案。

利用實踐案例指導教學再反過來檢測教學的模式，可以使學生對自主學習感到更新鮮，更有興趣自主創新。不會再感到機械原理的學習枯燥空洞。讓他們充分的感受到自己學習的東西是有價值的。本教學模式在教學內容方面突出重點，減低難點，符合工程技術創新人才的培養，可以很大的提高學生的創新能力和動手能力，實踐效果顯著。實踐證明，通過一年的改革教學也取得了顯著的成果。取得上海市學生工程訓練綜合能力競賽一個一等獎一個二等獎。取得上海市學生機械工程創新大賽二等獎。

4? 結語

《機械原理》課程可以很好的培養學生的綜合設計能力，培養其創新能力和實踐動手能力。是一門重要的基礎課程。重組機械原理的教學內容，優化教學方法，可以極大的提高學生自主學習興趣，培養學生的創新設計能力，保證教學效果。鼓勵學生參加機械類競賽。結合比賽中遇到各種問題案例，進行引導教學，能夠培養學生自主設計，解決問題的能力。

參考文獻

[1] 趙永杰，程西云.機械原理課程探究式教學改革與探索[J].大學教育，2014（9）：141-143.

[2] 周永清.機械原理創新教具學具進課堂[J].實驗技術與管理， 2016，33（2）：11-13.

[3] 徐廣紅，劉靜，付群峰，等.基于創新能力培養的機械設計類課程教學體系改革與實踐[J].江西理工大學學報，2009（2）：61-63.

[4] 匡兵，何玉林，楊運澤.機械原理課程教學與課程設計一體化改革實踐[J].教育教學論壇， 2017（19）：133-134.

[5] 何玉林.“機械原理”課程實驗教學的現狀分析與改革[J].高教論壇，2014（10）：25-27.