機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新模式探索

李方

【摘 要】機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是機(jī)械原理課程教學(xué)中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，為了符合21世紀(jì)社會(huì)對(duì)機(jī)械工程人才的需求，工作在一線的老師從沒停止過(guò)探索提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的方法和模式。本文在前人取得成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合本校教學(xué)的具體情況，對(duì)機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出創(chuàng)新教學(xué)理念。該教學(xué)模式提出把實(shí)驗(yàn)室打造成一個(gè)“小型工廠”，在實(shí)驗(yàn)室提供理論講解同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)手段，使學(xué)生從看動(dòng)畫到做動(dòng)畫再到動(dòng)手做模型，一步步加深學(xué)生對(duì)機(jī)械原理基本理論和概念的理解，使學(xué)生真正的能將所學(xué)用于實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械原理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革

機(jī)械原理作為機(jī)械與近機(jī)類重要的理論基礎(chǔ)課程，在整個(gè)專業(yè)教學(xué)過(guò)程中占有重要的地位，不少學(xué)者提出了機(jī)械原理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法[1]。機(jī)械原理是在已學(xué)的工程制圖、理論力學(xué)等基礎(chǔ)課后開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，通過(guò)機(jī)械原理的學(xué)習(xí)，逐步擁有把本專業(yè)所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐的能力。學(xué)生對(duì)機(jī)械原理基本概論與原理掌握程度直接影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。而面對(duì)機(jī)械原理枯燥的概念性知識(shí)的講解，雖然可以借助多媒體等一些現(xiàn)代化手段進(jìn)行課堂生動(dòng)講解，但學(xué)生將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際的能力較差。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一環(huán)節(jié)可很好的深化學(xué)生對(duì)基本概念的理解和掌握。傳統(tǒng)的機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)[2]多采用先對(duì)模型以及典型機(jī)構(gòu)的觀摩加深學(xué)生的印象，也有采用創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方式讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中動(dòng)手做自己的實(shí)驗(yàn)，在部分學(xué)校實(shí)踐教學(xué)中取得了較好教學(xué)效果[3]。針對(duì)我校現(xiàn)階段所處的發(fā)展時(shí)期，在機(jī)械原理教學(xué)過(guò)程中為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深課堂所學(xué)概念和原理的理解，提出了一種實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)模式。

1 合理的利用學(xué)?，F(xiàn)有資源

我校目前正處于機(jī)械專業(yè)發(fā)展的初期，在資源有限的條件下，為了給學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我們?cè)谧鱿嚓P(guān)專業(yè)的某一個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，同時(shí)會(huì)向?qū)W生開放所有的實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室所有的設(shè)備器材都可以使用，例如我們?cè)谶M(jìn)行機(jī)械原理齒輪凸輪創(chuàng)新機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，我們會(huì)提供齒輪凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，以及齒輪的表達(dá)符號(hào)，同時(shí)開放齒輪凸輪柜（包括各種類型的齒輪與凸輪），齒輪范成法制造過(guò)程實(shí)驗(yàn)室，以及減速箱拆卸組裝實(shí)驗(yàn)室參觀具體的運(yùn)動(dòng)模型等等。這樣整合所有實(shí)驗(yàn)室的資源，把實(shí)驗(yàn)室變成一個(gè)類似小工廠的模式。盡可能多的包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的所有模型。其次，充分利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室配備的多媒體教學(xué)資源，在模型進(jìn)行講解的同時(shí)，作為實(shí)驗(yàn)老師，還會(huì)對(duì)所認(rèn)識(shí)的機(jī)械結(jié)構(gòu)或機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)畫演示，然后讓學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)模型的動(dòng)畫制作。同樣以齒輪凸輪創(chuàng)新機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，我們不但給學(xué)生講解動(dòng)畫運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理，并教學(xué)生運(yùn)用軟件進(jìn)行動(dòng)畫制作（采用軟件進(jìn)行動(dòng)畫制作教學(xué)過(guò)程使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有明顯的提高），讓學(xué)生在看演示聽講解的過(guò)程進(jìn)一步對(duì)其工作原理有充分理解。

這樣在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，不只是老師單調(diào)乏味的講解自己的觀點(diǎn)，通過(guò)這種動(dòng)畫制作的方式，增加了師生之間的交流，具有很好的互動(dòng)性，使得實(shí)驗(yàn)氣氛活躍，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 充分利用學(xué)生的資源

現(xiàn)在的大學(xué)生基本上都有自己的學(xué)習(xí)電腦，遇到不會(huì)的問(wèn)題第一時(shí)間都會(huì)到網(wǎng)上搜索，因此充分利用學(xué)生自己的資源也相當(dāng)重要。機(jī)械原理主要側(cè)重在對(duì)基本概論、符號(hào)、字母以及基本原理的理解掌握。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，將參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生采用分組合作的方式，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的第一步講解，以及動(dòng)畫的觀看，課后會(huì)讓學(xué)生回去制作自己設(shè)計(jì)方案，一般每4-5人一組設(shè)計(jì)一個(gè)可行的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案不限制任何機(jī)構(gòu)的選擇，提倡學(xué)生在課外進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，并把自己的想法用簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)符號(hào)繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并對(duì)其是否干涉以及自由度等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)原理的計(jì)算。同樣像齒輪凸輪機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，每一個(gè)小組的人員首先提出自己的設(shè)計(jì)意圖包括自己設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，在一起進(jìn)行討論，然后選擇一個(gè)較為好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫的制作以及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制。并在下一次實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)各組做好的機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行拼接。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生課后自主設(shè)計(jì)過(guò)程的實(shí)施，提供了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)作的廣闊平臺(tái)，使學(xué)生對(duì)所運(yùn)用到的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷牡谋硎痉?hào)，機(jī)械運(yùn)動(dòng)原理的設(shè)計(jì)方法以及合理性計(jì)算有了更加深厚的理解和掌握。

3 實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手實(shí)踐

機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程理論和實(shí)踐存在一定的差異，因此雖然每一組都有自己繪制好的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，但在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行具體拼接和裝配的過(guò)程中，總是會(huì)存在這樣或那樣的問(wèn)題。像齒輪凸輪機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)組提出的設(shè)計(jì)方案各不相同，但都會(huì)存在問(wèn)題，最常見的問(wèn)題有部分機(jī)構(gòu)雖然原理上能行，一個(gè)自由度一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)，但凸輪就是不能動(dòng)；還有就是有的同學(xué)在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)由于運(yùn)動(dòng)鏈條數(shù)過(guò)多造成計(jì)算自由度選擇原動(dòng)機(jī)數(shù)目不準(zhǔn)確。在這種情況下，一方面，促使學(xué)生反思自己設(shè)計(jì)方案上的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)小組內(nèi)進(jìn)行的討論，以尋找解決問(wèn)題的方法，另一方面，指導(dǎo)老師根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)積累，指導(dǎo)幫助他們從哪些地方去尋找問(wèn)題的根源并解決問(wèn)題，從而使所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能到達(dá)預(yù)期的目標(biāo)。

通過(guò)講解和學(xué)生自己動(dòng)手創(chuàng)作過(guò)程后，在實(shí)踐過(guò)程中讓學(xué)生感受理論知識(shí)與實(shí)踐工程操作的區(qū)別，體會(huì)工程實(shí)踐中并不是所有設(shè)計(jì)好的機(jī)械原理圖都能轉(zhuǎn)化成所需要的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，促使學(xué)生從實(shí)踐中不停的反思，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維與解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐當(dāng)中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，增加師生之間的互動(dòng)，在通過(guò)這樣一系列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)課程鍛煉后，加深學(xué)生對(duì)機(jī)械原理中知識(shí)鏈的理解和掌握。

4 總結(jié)

通過(guò)采用上述的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，一方面，充分利用了學(xué)校對(duì)學(xué)生開放的實(shí)驗(yàn)室資源和學(xué)生自己擁有的資源。另一方面，通過(guò)分組自主創(chuàng)作的方式，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提供學(xué)生課后創(chuàng)新創(chuàng)作的廣闊天空，提高學(xué)生的創(chuàng)作興趣，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，增加師生互動(dòng)提高學(xué)習(xí)效率。通過(guò)多組機(jī)械班的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)其中創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，取得了較為滿意的教學(xué)效果。明顯提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生表現(xiàn)出對(duì)機(jī)械原理中基本概念理解清晰，對(duì)常見符號(hào)以及對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的識(shí)圖制圖能力運(yùn)用自如，并能根據(jù)工程實(shí)踐合理的選擇相應(yīng)的機(jī)構(gòu)?；灸苓_(dá)到學(xué)以致用的效果，使學(xué)生具有根據(jù)實(shí)際問(wèn)題提出具體可行的解決方案的能力。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：王楠]