浅谈《机械设计基础》教学改革

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摘要：针对每个章节，重新制定新的教学计划，抓住每节的核心内容，在基础理论知识讲述完毕后，选取该章节的一款典型机构类型，参照机构模型或者机构原件，结合实际生产工作实例，对这一种典型机构进行详细的分析，包括其结构、作用、适用范围、设计参数，等等。通过这种书本理论和典型实例相结合的模式进行现场教学，比起普通的仅依靠书本的例题教学，更能引起学生的学习兴趣。学生通过对实体机构或模型的观察，能更直观地认识到它们的工作过程，巩固和加深理论知识，获得良好的教学效果。

关键词：课程标准；优化内容；实训改革；引导创新

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2013）29-0096-03

《机械设计基础》是机电类的专业基础课程，围绕着机械原理和机械设计的基本知识为主线进行讲解，属于一个综合性比较强的学科。主要内容包括：静力学及承载能力分析等相关理论，常用机构和通用零件的结构、工作原理、特点和应用及其设计方法。虽说只是一门专业基础课程，但是课程内容涉及面广泛，各个章节之间跨度大，学生掌握该课程难度较大。很大一部分的学生面对这门课程时犯了难，教师的教授也颇有些有力使不出的感觉。总体而言，这门课程的教学任务是不容易完成的。但是，这门课程的所处的学科专业基础的位置，又决定了它在以后所有相关课程学习中的重要地位，扮演着奠基石的重要角色。如若《机械设计基础》学习不到位，知识不完善，就会加大后续相关专业内容学习的负担，甚至影响到学生将来参加工作后的职业能力的提升空间。因此，改善《机械设计基础》的教学现状，提高教学成果，帮助学生进步，成为亟待解决的必要问题。

笔者有幸参与完成了湖北国土资源学院（以下简称“我院”）机电工程系关于《机械设计基础》的新的课程标准化设定和相关的教学改革，在这样一个逐渐学习、不断进步的过程中，有了一些收获，希望与读者分享。

教学方式和方法要改革，首先要确定改革的方向，明确改革的最终成效。《机械设计基础》的基本教学任务和最终需要实现的教学成果，是新课程改革的重要目的。首先是知识目标：学生通过该课程的理论学习，掌握机械原理的基本知识和机械设计的基本思想、方法，为深入学习本专业后续课程打下基础。其次是能力目标：培养学生的科学思维能力、自学能力、熟练查阅各类机械手册的能力。还有素质目标：通过有效地拓展课堂教学内容，提高了学生专业素质，培养他们对学习的热情、积极性和主动性；提高分析实际问题、解决问题的能力，使其面对机械零件时具有基本的认知能力，对于机械类设备都具有基本的分析能力；培养学生遵守国家标准、严谨认真、一丝不苟的工作作风。这些目的的实现，不仅仅需要教师在课堂上有效率地完成基本理论知识的灌输，更需要添加丰富的实践能力教学，使学生正真学会把专业知识记在心里，用在手上。

职业院校的大多数教师是学科型的，往往不自觉地把教学拉到传统学科教学模式上，往往忽视社会对职业学校学生的要求是理论和实践的结合。因此，在日常的教学过程中，教师不仅仅要注意提升学生的理论知识，还要培养指导他们实际工作的能力。职业院校的教学应该做到理论与实践能力兼顾，并且偏重于应用。笔者认为，对于《机械设计基础》的新课程标准的设定，就需要紧紧围绕这一个标准来完成，并以此展开相应教学方法的改革。

一、优化教学内容，提高课堂效率

本课程主体上分为三个部分：机械零件静力分析，机械常用零件的工艺性，各类常用机构。静力分析部分，主要讲述各类零件作为理想刚体情况下的受力分析方法，含有大量的计算，对于学生而言，掌握起来较为困难，教学难度比较大。常用零件工艺性部分，主要介绍了各种失效形式，各类钢种和材料的型号、功用、适用范围，以及相对应的工艺加工方法。因为涉及各类材料的代码编号比较多，要完全掌握这些代码所含信息难度较大。第三部分则是分别介绍连杆、齿轮、轴承等多种机构的类型，作用，运用方法等多方面内容，各个小章节独立成篇，相互之间关联不大，容易造成学生遗忘快的现象，影响教学成效。

在教学内容的优化上，最主要的就是要进行前面两个部分的优化。关于工艺性中那些复杂的工程材料牌号，其意义都是可以通过相关手册进行查询的，可以不用全部死记硬背。那么，要求背熟牢记的，只有学生在今后的学习工作中会经常用的到的那一部分。零件静力分析本身难度比较大，对于高职学生而言，掌握静力分析和拥有大量计算的能力是有些强人所难的。如果依然拘于循规蹈矩的教学，只会进入毫无意义的死循环，学生上课必将没有热情，教师也会毫无动力。所以，关于静力分析的内容，笔者将原本非常考验学生能力的单纯的量化计算，优化为简单的计算加上浅显易懂的定性分析比较。静力分析的课堂内容是让学生掌握分析零件各个位置受力情况的能力，这一能力通常在后面的学习中应用在对零件最易失效点的寻找和最终受力方向的判定上，而这种寻找和判断的结果，不依靠精确的计算数据也是可以很正确地完成的。通过新的内容进行教学，学生不再疲于枯燥的计算，定性的分析也较有效地加深他们的印象，最终大多数都掌握了受力分析的能力。以达到相同的学习成效为出发点，笔者完成了静力分析部分内容的优化革新，简化了学习内容，在让学生轻松学习的同时，达到甚至超越了原先的教学目标，让更多的学生较为容易地掌握了这一部分的运用能力。

进行机械机构部分教学时，首先可以从教学方法上加以改善。学会采用多种多样的教学模式，灵活运用各类教学手段，活跃课堂气氛，带动学生自主学习，起到事半功倍的教学效果。

一是讲练结合：教师在课堂上精讲基本概念、基本理论和设计思想，然后布置学生进行课堂练习，现场解决问题，以提高学生学习的积极性。

二是直观教学：利用多媒体技术制作的电子课件进行直观教学，帮助认识机械设计的过程，熟悉各种机构的实际应用范围。

三是讨论式教学：对于不同运动机构的特点、联系和应用范围，教师将学生分成几个小组进行讨论，然后由每个小组的代表发言，提出自己的方案和理由，最后由教师进行评议。

四是案例教学：以日常生活中常见的机构和传动装置为例题、引导学生进行思考，拓展其思想空间。逐渐培养起学生将理论知识的运用在实际生活中的能力。

例如，笔者在进行平面连杆机构章节的教学时，将基本理论知识讲述完毕后，并没有像往常那样给他们举例分析，而是布置给学生一个设计任务：用连杆机构的相关知识设计出电动摇摆童车的机械原理图。这样的童车，学生平时都能看见，贴近他们的生活，能引起他们的学习兴趣。这些设计原理要通过对课堂知识的活学活用来完成。最终提出的设计方案多种多样，通过各个方案之间的优劣比较，学生对这一章节的内容有了比较深刻的认识，也加强了记忆，比起循规蹈矩的普通教学方法，课堂效果显著提高。通过各种教学方法的合理使用，既提高了课堂效率，同时无形中也锻炼了学生对课堂知识的运用能力。

每个章节的教学脱离了原有的只是依靠课件的普通教学模式，将单一的课堂讲解丰富起来，穿入大量的实践内容，让课堂教学不再拘泥于书本上的理论知识。每个章节重新制定新的教学计划，抓住每节的核心内容，在基础理论知识讲述完毕后，选取该章节的一款典型机构类型，参照机构模型或者机构原件，结合实际生产工作实例，对这一种典型机构进行详细的分析，包括其结构、作用、适用范围、设计参数，等等。通过这种书本理论和典型实例相结合的模式进行现场教学，比起普通的、仅依靠书本例题的教学，更能引起学生的学习兴趣。学生通过对实体机构或模型的观察，能更直观地认识到它们的工作过程，巩固和加深了理论知识，可以获得良好的教学效果。

二、理论结合实践，提高应用能力

高等职业院校课堂理论知识的教学固然必不可少，但实践教学的展开同样是非常重要的。和《机械设计基础》相关的实践实训教学项目一共安排有三个，分别为机床拆装、发动机拆装、减速器设计，这三项实习教学中，两项拆装实习更偏重于动手实践，一项设计实习则偏重于理论运用。

拆装实习的主要目的是引导学生学会装配工具正确使用，使用正确方法拆卸组件，制定装配工艺，使用正确方法装配组件，学会初步的分析运转过程和原理。拆装实习是一个很好的帮助学生提升能力的机会。如果仅仅给学生传授拆装方法等工艺手段，简单地介绍机器中的各个零件，然后让学生自行联系拆装，是远远达不到两周拆装实习的教学目的的。课堂上所讲授的都是单独的机构个体，相互之间关联不大，而一台机器的运转完全是依靠这些机构的相互组合配合来完成的。在这样一个机器整体中，每个机构就成了有联系的部分。在拆装实习的过程中，对机器的工作原理进行精细的分析，对每一步的工作过程进行详细的讲解，就能够让学生学习到零件相互组合的方法，观察到机构相互配合的原理，而这些知识是小范围的独立讲解所不能完整概括的。以成品的大型机械为依托，就可以将所有的机构有顺序、有条理地串接起来，更有助于学生理解各机构的功效，也可以帮助他们认识到各机构的适用范围、设计参数等特性的产生依据。将书本知识切实地运用于实际工作机器的运行，首先能够提升学生兴趣，使他们认识到自己所学的知识具有实际运用意义，是实践所需要的；其次能够培养学生实践动手能力，通过对每个零件的拆装，熟悉它们在工作中所处的位置和发挥的作用，掌握各种拆装方法和安装工艺，极大地锻炼了动手能力。

设计实习偏重于理论运用较多，主要内容为通过先观察拆装体积较小的减速器模型，然后设计出实体减速器的尺寸、所用零件类型等参数，有别于拆装实习的动手观察。设计实习偏重于查阅机械手册和参数分析，由表及里地逐渐体验到机械设计的魅力，从观察成品机器的运行状况，到通过自己努力完成一套产品的所有设计参数，学生获得的是成就、信心和能力。在设计实习中，他们能更精准地理解到各个零件参数的依据、零件的材料、尺寸、安装方位，懂得每个细小的部位都对整体产品的工作特性有着重大的影响。设计实习完成后，学生对于机械的认知，就不会只停留在表面的观察和单一机构的分析上，而能学会从最本质的要素出发，用整体全面的角度去理解所有机构的功能和关系，这些就是他们经过锻炼获得的实践应用能力的提升。

通过新的课程标准的设定，教学方式的改革，实训任务的完善，《机械设计基础》课程的教学成果较以往而言有了一个大的提高，更有利于教师教学计划任务的完成，也更有助于学生理论知识的掌握和实践能力的提高，达到做中学、学中做、学做一体的目的。

参考文献：

[1]杨可侦，程光蕴.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]张国庆，何克祥.机械设计基础[M].上海：同济大学出版社，2009.

[3]林承全.汽车机械基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2011.