機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

孫國芹 許東來 趙 京

北京工業(yè)大學(xué) 北京 100124

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

孫國芹 許東來 趙 京

北京工業(yè)大學(xué) 北京 100124

對機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法、教學(xué)手段及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革和實(shí)踐，提出了具體的改革思路，為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、自我學(xué)習(xí)能力和工程素質(zhì)能力提供了參考途徑。

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)；教學(xué)改革；實(shí)踐環(huán)節(jié)

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程是近機(jī)械類各專業(yè)學(xué)生必修的技術(shù)基礎(chǔ)課，而且是實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用型課程。課程內(nèi)容來自實(shí)踐，服務(wù)于實(shí)踐，隨科技發(fā)展而不斷擴(kuò)展。這就要求教師在課堂上采用多種教學(xué)手段與方法，使學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中能更多地接觸實(shí)踐，更有興趣地學(xué)習(xí)這門課，更好地培養(yǎng)工程素質(zhì)。

針對學(xué)生剛進(jìn)入二、三年級，學(xué)生接觸實(shí)際少，而該課程的實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生不知如何學(xué)好這門課，或?qū)W生學(xué)習(xí)興趣不高，作業(yè)有部分人不能獨(dú)立完成等現(xiàn)狀。筆者總結(jié)近幾年該課程課堂教學(xué)經(jīng)驗，在教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)內(nèi)容上做了一些探索。

1 明確第一堂課在課程學(xué)習(xí)中的地位

好的開始是成功的一半。這句話用在教師講課上同樣適用。首先，新學(xué)期開始，第一堂課是第一次和學(xué)生接觸，第一次課講好了，學(xué)生對教師有個良好的印象，對課程也充滿了興趣和探索的欲望。所以在上第一堂課時，作為為人師表的教師首先應(yīng)注重儀表，但最重要的是準(zhǔn)備好這第一次課的內(nèi)容，用課堂內(nèi)容吸引學(xué)生有興趣去學(xué)習(xí)。

通常首先是通過講解課程有關(guān)的應(yīng)用實(shí)例，如：展示一些先進(jìn)機(jī)械設(shè)備、機(jī)械設(shè)計創(chuàng)新等內(nèi)容，告訴學(xué)生這門課程的工程和生活應(yīng)用。而后交代清楚這門課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，這門課的學(xué)習(xí)要求，及提出采用什么樣的學(xué)習(xí)方法最有效等建議。讓學(xué)生明白為什么要學(xué)習(xí)這門課，在這門課上他們將學(xué)到什么，以及這門課對他們的課程學(xué)習(xí)、能力培養(yǎng)等有什么幫助。要特別強(qiáng)調(diào)這門課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，注意學(xué)習(xí)方法上不能按以往數(shù)學(xué)、物理等知識課的學(xué)習(xí)方法，要注意在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中成長。

另外要明確教師對考勤、課后作業(yè)、課堂作業(yè)、實(shí)踐大作業(yè)及考試各環(huán)節(jié)的要求，如筆者對學(xué)生考核基本是按5%+10%+5%+15%+65%比例來評定綜合成績的。要求考勤一方面是學(xué)校教務(wù)的要求，一方面筆者認(rèn)為學(xué)生在課堂上聽講的學(xué)習(xí)效率要高于自學(xué)的效率，而且教師也會把自己的實(shí)踐體會和經(jīng)驗融入講課中，而這些在課本上未必能找得到。筆者對課后作業(yè)的要求，在第一課上就跟學(xué)生講明，作業(yè)可參考，但不可以照抄，尤其是設(shè)計性作業(yè)，如帶傳動設(shè)計等作業(yè)，同學(xué)如果是獨(dú)立完成，就不可能有完全相同的作業(yè)答卷。所以事先跟學(xué)生講明，一旦發(fā)現(xiàn)照抄，平時成績就比別人要低。只要教師作出這樣的要求，學(xué)生就能做到不抄襲。近年來這項措施的實(shí)施比較有效，同學(xué)自己做作業(yè)的學(xué)風(fēng)一直較好。另外由于課堂作業(yè)能起到適當(dāng)集中學(xué)生注意力和考驗近期學(xué)習(xí)效果的作用，所以近幾年一直在實(shí)施。實(shí)踐大作業(yè)就是在生活中尋找我們所學(xué)過的機(jī)構(gòu)或零件，這項任務(wù)在課程前期就會布置下去。課程考核的各個環(huán)節(jié)在第一次課就給大家交代清楚，讓同學(xué)們在課程學(xué)習(xí)初期就定好自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，做到心中有數(shù)。

2 以舊引新，注重課前復(fù)習(xí)和課后作業(yè)

每次課的開始，教師都將采用一些方法或手段引導(dǎo)學(xué)生到新的教學(xué)內(nèi)容之中，如何引導(dǎo)，有各種不同的方法。筆者通常采用復(fù)習(xí)引入、提問引入和實(shí)物導(dǎo)入這樣幾種方式，收效很好。目的是為了使學(xué)生能更好地接受新知識，有更多的感性認(rèn)識。復(fù)習(xí)導(dǎo)入比較常見，通過回顧上一次講解的內(nèi)容，承上啟下地引出這次課的內(nèi)容。而且隨著一個學(xué)期周期的縮短、課程學(xué)時的壓縮，在課前把上次課講解的重點(diǎn)內(nèi)容以板書形式展現(xiàn)，越來越得到學(xué)生的認(rèn)可。上課鈴響，就帶著大家一起回顧上次課的學(xué)習(xí)重點(diǎn)，對課程要求掌握的內(nèi)容在黑板上做明確標(biāo)示，之后在前面內(nèi)容基礎(chǔ)上引出這次課要講解的知識點(diǎn)。這種做法對于學(xué)生來說，第一，溫故而知新；第二，解決了課程知識點(diǎn)多，學(xué)習(xí)無頭緒的問題，方便了復(fù)習(xí)總結(jié)，為期末的復(fù)習(xí)打下基礎(chǔ)。既節(jié)省了時間，又提高了學(xué)習(xí)效率，這種方法得到了學(xué)生的肯定。

對于課后作業(yè)，筆者曾嘗試過單獨(dú)上習(xí)題課和及時講解習(xí)題兩種方式教學(xué)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在批改完作業(yè)后，及時講解課后作業(yè)效果更好，因為這些作業(yè)是他們最近剛剛完成的，對作業(yè)和書中相關(guān)內(nèi)容比較熟悉，對于出現(xiàn)的錯誤也比較在意，希望教師及時解惑。所以如果學(xué)生做作業(yè)有難度,就利用課堂的前5～10分鐘時間來講解大家集中出現(xiàn)的問題，學(xué)生也比較認(rèn)可這種方式。

3 教學(xué)手段多樣化

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，對于缺乏工程實(shí)踐知識和動手能力的大學(xué)生來講，除了通過實(shí)踐環(huán)節(jié)，如實(shí)驗、實(shí)習(xí)及課程設(shè)計等環(huán)節(jié)來彌補(bǔ)外，教師充分利用好每次90分鐘的課堂時間非常重要。在多媒體技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，上課使用多媒體已是非常普遍的事情。該課程除了用多媒體技術(shù)外，通過實(shí)物教具或現(xiàn)場教學(xué)方式對提高學(xué)生感性認(rèn)識，提高學(xué)習(xí)主動性都有很大幫助。

教師通過在課堂上展示一些實(shí)物教具可讓學(xué)生有直觀和感性認(rèn)識，更可以通過更多的實(shí)物或接近真實(shí)的三維動畫來開闊學(xué)生視野，了解更多實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生認(rèn)識到課程的實(shí)用性，有興趣來學(xué)習(xí)。興趣是最好的老師。甚至針對有些章節(jié)的學(xué)習(xí)，可直接讓他們通過參觀講解的方式來完成，如聯(lián)軸器和離合器一章，該部分內(nèi)容可利用大量實(shí)物圖例或三維動畫在課堂完成，但更好的方式是把同學(xué)們帶到實(shí)驗室，面對不同類型的聯(lián)軸器進(jìn)行現(xiàn)場講解。另外還可以把教師的一些與課程相關(guān)的科研應(yīng)用、學(xué)生的科技創(chuàng)新成果展示給他們。讓他們在對課程有更大學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上有更多主動性、積極性來學(xué)習(xí)這門課程。在實(shí)物動畫搜集上，教師除了從實(shí)際生活中拍攝外，可充分利用網(wǎng)絡(luò)，挖掘更多的教學(xué)資源。

4 重視課程實(shí)踐環(huán)節(jié)

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力、動手能力、綜合設(shè)計能力及創(chuàng)新意識培養(yǎng)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程設(shè)置了3個實(shí)踐環(huán)節(jié)：課程實(shí)驗、實(shí)踐性大作業(yè)和課程設(shè)計。

4.1 課程實(shí)驗

盡管課堂教學(xué)學(xué)時壓縮為48學(xué)時，但在實(shí)驗教學(xué)上堅持2個實(shí)驗不能丟：機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪制與分析，減速器拆裝與結(jié)構(gòu)分析。這2個實(shí)驗一個是教材所學(xué)機(jī)構(gòu)知識的綜合，一個是機(jī)械零件知識的綜合，很有代表性。在實(shí)驗中學(xué)生有更多的動手機(jī)會，對書本知識有了更深層次的理解。特別是減速器拆裝與結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗，它的開展為后續(xù)的課程設(shè)計工作奠定了很好的基礎(chǔ)。

4.2 實(shí)踐性大作業(yè)

為了讓學(xué)生有更多主動性積極性去學(xué)習(xí)課程內(nèi)容和更好地培養(yǎng)工程實(shí)踐能力，教師在第一次課就提出了課程大作業(yè)，題目是尋找生活和工程中課堂學(xué)過的機(jī)構(gòu)或零部件。要求學(xué)生在自己身邊、企業(yè)或?qū)嵙?xí)車間等場所，尋找課堂學(xué)過的機(jī)構(gòu)或機(jī)械零部件，要求用手中的相機(jī)拍下來，對其中的機(jī)構(gòu)繪制機(jī)構(gòu)簡圖，對零部件繪制平面圖，說明該機(jī)械用途及該部分機(jī)構(gòu)或零部件在該機(jī)械中所起作用，最后以書面報告形式提交，1～2人為一組。如課堂有時間，會讓他們做交流報告。因筆者一直同時帶2個班，所以就明確是以2個班中做得最好的一組為該部分成績滿分。學(xué)生的主動性得到了極大地調(diào)動，他們紛紛在自己的周圍尋找機(jī)械，并用相機(jī)記錄下來。這樣他們走到哪兒，看到了某種機(jī)械，就會停下腳步去觀察思考，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)。這些實(shí)物圖片對教師也有一定的幫助，豐富了教師的課件素材。另外在此基礎(chǔ)上也提出了選做大作業(yè)：根據(jù)自己的興趣愛好，自己設(shè)計一個機(jī)構(gòu)或機(jī)器來完成某一目標(biāo)。這2項作業(yè)的布置，使勤奮好學(xué)的同學(xué)的積極性得到了較大的發(fā)揮，也使學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的同學(xué)在課程學(xué)習(xí)中有更多的學(xué)習(xí)和發(fā)展空間。更重要的是讓學(xué)生走出課堂，更多地接觸工程實(shí)踐，在課外時間得到更多課程學(xué)習(xí)。

4.3 課程設(shè)計

機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計是本課程的最后一個重要實(shí)踐環(huán)節(jié)之一。也是高等工科院校機(jī)械類學(xué)生進(jìn)行的第一次較全面的、綜合性的、理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。通過該環(huán)節(jié)的鍛煉，不僅能使學(xué)生鞏固、加深和擴(kuò)展已學(xué)過的知識，而且培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計的能力。

在2周的課程設(shè)計環(huán)節(jié)，盡管大家做的都是減速器設(shè)計，但每個學(xué)生是不同的題目，或是同一題目不同傳動方案或不同數(shù)據(jù)，教師提出考核要求，避免簡單照抄。教師在草稿計算、裝配草圖繪制2個關(guān)鍵環(huán)節(jié)上要嚴(yán)把關(guān)。在畫裝配草圖時讓學(xué)生充分利用實(shí)驗室減速器模型，弄懂自己畫的每條線都代表什么，教師通過考核答辯環(huán)節(jié)加以監(jiān)督。另外在這個環(huán)節(jié)，提出三維設(shè)計作為選做的教學(xué)要求，讓學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的同學(xué)有發(fā)展的空間。當(dāng)然教師對應(yīng)的激勵措施就是在學(xué)生成績上體現(xiàn)。2周的課程設(shè)計對學(xué)生來說非常辛苦，他們收獲和體會也很多，有很多同學(xué)都表達(dá)了他們對課程設(shè)計的體會，其中一位同學(xué)的話具有一定的代表性，他寫道：“短短兩周課設(shè)即將結(jié)束，但給我?guī)砹朔潜葘こ５膬芍軐W(xué)習(xí)生活，本打算像往常一樣，把課設(shè)生活糊弄過去，趕緊迎接充滿快樂的暑假生活。但計劃趕不上變化，從課設(shè)開始的第一天起，我就深深地意識到課設(shè)并沒有想象的那么簡單容易。需要投入120分的熱情，加入120分的辛勤，融進(jìn)120分的智慧，才能真正體會到機(jī)械課設(shè)的精髓所在”。

課程設(shè)計的最后一個環(huán)節(jié)是答辯環(huán)節(jié)，教師通過一對一答辯環(huán)節(jié)，掌握每位同學(xué)學(xué)習(xí)程度，在綜合草稿計算、草圖繪制、機(jī)圖繪制、說明書編寫及答辯各環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)情況，給出公平合理的分?jǐn)?shù)。

5 教學(xué)效果

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程及課程設(shè)計的逐項改革實(shí)踐自實(shí)施以來，學(xué)生課程考試的及格率基本在85%以上。近幾年教務(wù)處組織學(xué)生對教師的網(wǎng)上評分一直保持在90分以上，這些成績說明了改革措施得到學(xué)生的肯定，對教師的工作也是一種支持和鼓勵。在課程設(shè)計環(huán)節(jié)，在教師嚴(yán)格監(jiān)管和檢查措施下，同學(xué)們通過艱苦的學(xué)習(xí)過程，一般只要能從頭堅持到尾，成績都可以達(dá)標(biāo)，各個環(huán)節(jié)完成較好的同學(xué)還可以得到優(yōu)良的好成績。由于課程設(shè)計中同學(xué)之間討論得多，也培養(yǎng)了同學(xué)們的團(tuán)結(jié)合作和互幫互助精神，因此他們認(rèn)為“兩周的課設(shè)生活雖然是艱苦的，但也是快樂的?！?/p>

總之，機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)作為一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容實(shí)踐性很強(qiáng)，在教學(xué)中，教師需要積極探索各種教學(xué)方法和教學(xué)手段，緊密結(jié)合工程實(shí)際，采取多種方法培養(yǎng)學(xué)生對機(jī)械的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和實(shí)踐動手能力。

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[2]王利華，陳麗艷.淺析面向素質(zhì)教育與機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)改革[J].中國農(nóng)機(jī)化，2007，1：88～90

[3]葛文杰.以新的教學(xué)理念打造機(jī)械原理國家精品課程[J].中國大學(xué)教學(xué)，2005，7：10～12

Abstract: The paper reformed and practiced on teaching methods, teaching means and practical teaching for the mechanical design foundation course and specific reform measures were proposed. The reference ways were provided for cultivating learning interest, self-learning ability and the engineering quality ability of students.

Key words: mechanical design foundation; teaching reform; practice

Teaching reform and practice for mechanical design foundation course

Sun Guoqin, Xu Donglai, Zhao Jing
Beijing university of technology, Beijing, 100124, China

2010-09-21

孫國芹，博士，副教授。許東來，博士，副教授。趙京，博士，教授。