非機類“機械工程基礎”教學中的問題與對策

張建勛　徐志敏　王芳文

摘 要 “機械工程基礎”課程與工程實際密切相關，拓寬學生知識面的同時，可以培養學生的創新思維。教學過程中，作者發現在非機類“機械工程基礎”課程中存在著課程內容繁多，課程結構緊密度不夠;學生不夠重視這門課程;課程缺少實驗環節;課程的課后討論環節較少等問題。并針對這些問題提出了一系列的對策措施，以期提高本課程的教學質量。

關鍵詞 非機類“機械工程基礎” 問題 對策措施

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.01.074

Abstract "Mechanical engineering foundation" course is closely related to engineering practice， which can broaden students' knowledge and cultivate students' innovative thinking. In the process of teaching， the author found that there are many problems in the non mechanical "mechanical engineering foundation" course， such as the course content is various， the course structure is not close enough; students do not pay enough attention to this course; the course is lack of experiment link; the course after class discussion link is less. And put forward a series of countermeasures to solve these problems， in order to improve the teaching quality of this course.

Keywords non mechanical "mechanical engineering foundation"; problems; countermeasures

非機類“機械工程基礎”的授課對象為電氣、管理、經濟、化工等專業學生。這些學生此前沒有學習過機械和力學相關課程;通過這門課程的學習，要對機械及其相關學科專業知識有較為深入的了解。學生在未來工作中可能會遇到很多機械工程相關問題，是否掌握這門課知識影響著學生在工作崗位上能力的發揮，同時也反映了高校的辦學水平。

1 “機械工程基礎”教學中存在的問題

1.1課程內容繁多，課程知識面廣，導致結構緊密度不夠

這門課程涵蓋了理論力學、材料力學、機械設計基礎、機械原理四門課的部分知識。課程內容包括：機械的靜力分析、零件基本變形時的承載能力、強度理論與零件的組合變形、壓桿的穩定性、平面機構的運動分析、機械動力分析及零件的動應力、機械傳動的基本形式、常用連接等。[1]課程的任務是掌握機械工程相關的基本概念、基本理論和解決問題的基本思想方法，對常用平面機構和簡單的機械工程問題具有初步分析與選用能力;豐富機械工程常識，培養邏輯思維能力、抽象化能力。近年來，我校非機械類“機械工程基礎”的授課學時為48學時。由于教學內容繁雜，課時顯得捉襟見肘。這門課各部分知識的跨度很大，課程知識面廣，結構緊密度不夠。如何合理調整課程體系，保留課程主干內容，舍去相關次要內容;既兼顧課程內容的有機結合，又考慮各部分內容的銜接，需要授課教師進行合理的構思和課程安排。

1.2學生對課程重視度不夠

由于這門課程不是非機類專業學生的主干課程，學生不夠重視這門課程。因此如何調動學生的學習興趣，提高課堂效率，是授課教師的一個較為重要的任務。

1.3課程缺少實驗環節

實驗環節是機類課程中的重要環節，既有助于學生更好地理解理論教學內容，掌握必要的工程測試方法，又是提高學生創新思維和實踐能力的重要途徑。[2]對于理論力學和材料力學課程，都有相關8學時左右的實驗教學環節。由于本門課教學內容繁多、學時有限，沒有設置實驗環節。怎樣用相對有效地方法替代實驗環節，又成為授課教師的一個重要任務。

1.4課程的課后討論環節較少

由于這門課程是通識課程，學生在課后的學習時間較少。這就造成了學生不能及時消化課堂內容，學生帶著問題聽講后續的課程，形成惡性循環，聽課效果不好。

2 提高“機械工程基礎”教學質量的對策措施

（1）針對“課程知識面廣，結構緊密度不夠”的問題，以“機械概述-受力分析-變形形式-承載能力-運動分析-動荷影響-傳動方式-設計方法”這一主線[1]串講課程，將課程涵蓋的理論力學、材料力學、機械設計基礎、機械原理四門課的基本內容進行銜接、貫通與融合，不讓學生感到內容割裂，力圖用有限學時講授課程。此外，由于課程內容龐雜，在每節課前用5分鐘對上節課程進行總結回顧，讓學生更加明晰課程的脈絡，有利于學生對這門課程知識的理解。將課程大綱發給學生，使學生更好地掌握課程脈絡，也便于學生課前預習課程。

在課程主線的牽引下，精心組織好教學，最大限度地利用好有限學時。[3]在教學過程中，保留課程主干內容，舍去相關次要內容。比如：在“材料力學”課程中“壓桿穩定性”的歐拉公式部分要詳細講解公式的推導過程。但是在機械工程基礎課程中，由于學時有限，不能詳細講解公式的推導過程，也不能直接給出公式。于是，首先分析壓桿臨界力的相關因素，比如：材料、橫截面的尺寸和形狀、桿長、約束情況等，然后再給出歐拉公式。此外，可以把次要內容錄制成視頻，供學生課后學習。

（2）適當引入工程實例和生活中與課程相關的趣味現象。比如：講解“壓桿穩定性”部分，給學生介紹魁北克大橋的工程悲劇，以及科學家對壓桿穩定問題的研究歷程。通過這些舉例增加學生對課程工程應用的思考，從而提高學生的學習興趣。授課教師可以錄制關于工程實例和趣味現象的視頻，讓學生自己在課下觀看，從而節約課堂時間。結合學生的專業，講解與本門課程相關的內容。比如：對于電氣專業學生，在講授受力分析時，可以給學生講輸電塔的受力分析題目，其中電塔的桿件可以看作二力桿，這樣學生會增加學習的熱情。

通過板書和PPT的有機結合，能有效提高教學質量，調動學生的學習興趣。PPT能夠有效提高教學效率，[4]節約課堂時間，但是板書能夠提高學生的注意力，使學生跟著老師的講解思路掌握知識。雖然課程任務較重，但是仍然要用板書講解課程的重要部分。比如：在復合運動的基本概念部分，在黑板上畫出動點、動系、定系三者關系圖，加深學生對這部分內容的理解。在課程PPT中增加生動形象的動畫內容，[5]使學生能迅速明晰講課內容，還可以在一定程度上節約課堂時間。這門課程中有很多部分適合放置動畫，比如：平面機構運動分析部分的平面連桿機構、凸輪機構、間歇運動等，機械傳動部分的帶傳動、齒輪傳動等。

（3）課堂上開展一些簡易實驗，播放實驗視頻，彌補課程缺少實驗環節的缺憾。比如：在“壓桿的穩定性”部分，可以用鋼板尺做研究壓桿約束情況的簡易實驗，比較一端固定一端自由、兩端絞支、兩端固定的約束情況。再比如：在“材料拉伸和壓縮時的力學性能”部分，由于缺少實驗學時，可以在課堂上給學生播放材料應力-應變曲線和試件變形過程的同步視頻，使學生能同時看到應力-應變曲線和試件的變形特性，加深對應力-應變曲線關鍵點的理解。

（4）針對“課程的課后討論環節較少”的問題，增加了課后答疑時間。此外，由于微信和QQ交流的便利性，可建立課程微信群和QQ群。在群里給學生進行答疑，學生之間也可以在群里進行充分討論問題，使得學生討論問題更加便捷，能夠充分吸收所學知識。

3 結語

“機械工程基礎”是相關非機械類專業較為重要的課程，是高校培養人才的重要教育教學環節。本文提出了這門課程存在的問題，并針對這些問題提出了一系列的對策措施，促進學生的綜合素質與創新能力以及教學質量的提高。

參考文獻

[1] 張克猛.機械工程基礎[M].西安：西安交通大學出版社，2016.

[2] 徐志敏，吳瑩.基于“創新能力培養”的基礎力學實驗教學模式探索與實踐[C].2018年全國力學課程報告論壇，2018.

[3] 張亞紅，劉睫，趙玉成.非力學專業理論力學教學改革的思考[J].力學與實踐， 2003，（25）.

[4] 陳富，王嘉毅.大學教學中PPT應用效果研究[J].電化教育研究，2015（01）.

[5] 肖天燦. PPT動畫設計教學案例探討[J].課程教育研究，2020（20）.