“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的創(chuàng)新教學(xué)改革探討

馬躍龍

摘 要 以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，對“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式提出教學(xué)改革建議。設(shè)計了一種基于魯布戈德堡機(jī)械的聯(lián)動思想的教具，用以提高教具的輔助教學(xué)功效。同時引導(dǎo)學(xué)生利用“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程知識進(jìn)行再設(shè)計，將回轉(zhuǎn)類傳動機(jī)構(gòu)和直線類傳動機(jī)構(gòu)交叉分布在一條傳動線上，輔助同學(xué)們理解記憶機(jī)械相關(guān)課程的知識點。

關(guān)鍵詞 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 課堂教學(xué) 教具創(chuàng)新 實驗教學(xué)

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.07.051

Investigation on the Teaching Innovation Reform of

Basis of Mechanical Design

MA Yuelong

（School of Mechanical Engineering， Zhengzhou University of Science and Technology， Zhengzhou， Henan 450064）

Abstract Aiming at training of application-oriented talent， teaching reform suggestions on the traditional teaching pattern of “basis of mechanical design” were proposed in the present work. Teaching aids based on the linkage thought of Rube Goldberg machine were designed to improve teaching effect. At the same time， students were guided to utilized acknowledges of “basis of mechanical design” to carry on the redesign. The rotary actuator and linear actuator distributed across a transmission line and assisted the students to understand and memorize the related knowledge of the course.

Keywords basis of mechanical design； classroom teaching； teaching aids innovation

0 引言

高等學(xué)校是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力人才的主要場所之一。創(chuàng)新教育是高等教育內(nèi)容的重要組成部分，是一種基于創(chuàng)新教育計劃的教育活動，在啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識的過程中，突出學(xué)生的主體性，注重學(xué)生的實踐性和個性化發(fā)展。在教學(xué)活動中鼓勵學(xué)生積極參與、思考、探索、實踐、創(chuàng)造。通過設(shè)定教學(xué)項目活動、任務(wù)分配。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生成為全面發(fā)展的應(yīng)用型人才。

“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”是工科類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，主要研究機(jī)械傳動過程中的常用機(jī)構(gòu)和部分通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本的設(shè)計理論和計算方法。[1-4]本文結(jié)合鄭州科技學(xué)院“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的教學(xué)實際，從教學(xué)理念、教學(xué)方法、教具應(yīng)用等方面，提出一些探討性的建議。

1 教學(xué)理念

（1）模塊式分工教學(xué)。單科課程的教學(xué)改革，應(yīng)在專業(yè)建設(shè)和課程改革之下進(jìn)行。然而，如果針對全系所有專業(yè)全面開展專業(yè)建設(shè)和課程改革將是一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要全系多個部門的協(xié)調(diào)和共同努力，制訂完善的計劃，而在短期內(nèi)制訂出周全的計劃也是十分困難的。因此，采用各取所長的方式，從教師個人研究領(lǐng)域選擇相關(guān)課程，分步驟、分模塊地進(jìn)行課程教學(xué)改革的研究和探索，積累經(jīng)驗。而后將其逐漸納入全系的課程體系建設(shè)和課程改革。[5-6]與之相對應(yīng)，模塊式分工的將全系各專業(yè)的課程進(jìn)行類似的建設(shè)，這樣就可以把多個教師的經(jīng)驗與成果互補(bǔ)與綜合。

（2）持續(xù)性教學(xué)改革。教學(xué)改革是一個不斷完善的過程，同時也是一個常提常新、不斷發(fā)展的課題，需要廣大教師持之以恒地進(jìn)行研究。當(dāng)然，教學(xué)改革本身也不是一蹴而就的事情。完善的教學(xué)改革方案不可能被一次性提出來，并保持持久的先進(jìn)性。理想的教學(xué)改革方案是不斷發(fā)展的，與時俱進(jìn)的。

（3）擺脫資源等待式教學(xué)。特定課程的教學(xué)改革內(nèi)容主要依賴于授課教師的主觀思想，但是同時與學(xué)校所提供的教學(xué)條件是密不可分的，如課程教材建設(shè)、實驗課建設(shè)、教學(xué)管理、教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督與評價等多個方面。由于其屬于學(xué)校的多個管理部門，往往會出現(xiàn)部門間的協(xié)調(diào)不一致等問題。部分教師過分依賴于教學(xué)條件，不能根據(jù)學(xué)?，F(xiàn)有條件進(jìn)行課程改革。但其實這樣是非常不利于課程改革的推進(jìn)的。[7]我們必須充分調(diào)動可利用資源，依托于現(xiàn)有教學(xué)條件，積極主動的進(jìn)行教學(xué)改革，避免資源等待式教學(xué)。

（4）個性與共性并存的教學(xué)模式。教學(xué)課程的改革，尤其是專業(yè)基礎(chǔ)課程，內(nèi)容涉及面廣、應(yīng)用細(xì)節(jié)繁雜，此外，由于教師之間的專業(yè)背景、工作經(jīng)歷的不甚相同，每位教師都會根據(jù)自身想法提出自己的教學(xué)改革方案。另外，每個教師對項目化教學(xué)又有不盡相同的觀點，這些都可能產(chǎn)生一定的爭議和分歧。個性與共性的沖突時難免的。因此我們建議個性與共性并存，堅持求同存異的原則，正所謂無爭論則無高論，爭論是有利于完善方案的。但是不能困于爭論而停滯不前，亦不可等待全體意見統(tǒng)一之后再進(jìn)行，而是應(yīng)該擱置爭議，保持個性與共性，促進(jìn)教改完善。

2 教學(xué)方法

課程的整體規(guī)劃以“機(jī)構(gòu)分析和零件結(jié)構(gòu)設(shè)計”這兩個方面為重點，即培養(yǎng)學(xué)生對常用機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、受力分析、運動分析；對常用機(jī)械零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與選型能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。endprint

通過設(shè)置項目驅(qū)動對常用機(jī)械傳動裝置結(jié)構(gòu)分析設(shè)計及綜合實訓(xùn)項目的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生形成對微型機(jī)械及簡單機(jī)械傳動裝置的設(shè)計能力。[8-9]同時，強(qiáng)調(diào)綜合應(yīng)用能力和技能的訓(xùn)練。

綜合應(yīng)用能力和技能的訓(xùn)練：理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，結(jié)合生產(chǎn)解決工程實際問題的能力；進(jìn)行“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的單元分項設(shè)計，再分解成小項目（或者各個任務(wù)）來進(jìn)行，制訂合理的設(shè)計方案，選擇傳動機(jī)構(gòu)和零件類型，正確計算零件工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護(hù)等要求，繪制工程圖?；驹O(shè)計技能：計算、繪圖、熟悉和運用設(shè)計資料（手冊、圖冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)、進(jìn)行經(jīng)驗估算和處理數(shù)據(jù)的能力等。

3 教具應(yīng)用研究

為了幫助教師課堂講解及學(xué)生的快速理解，機(jī)械類教具通過幾年的研究發(fā)展已經(jīng)慢慢出現(xiàn)在課堂之中，[10]但其種類多數(shù)為靜態(tài)模型，材料也多采用非金屬PVC塑料，這樣做出的教具模型大多數(shù)無法達(dá)到動態(tài)演示的功能，且操作也不方便，強(qiáng)度要求上也達(dá)不到，容易損壞且不易修復(fù)。這種教具雖然可以展示單一機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)，但是不能運動仿真，學(xué)生缺乏動手實踐機(jī)會，學(xué)習(xí)積極性不高。雖然有些教具可以進(jìn)行運動展示，但這類教具普遍體積大，造價高、不可拆卸。為了改善教具現(xiàn)有的不足，我們設(shè)計了一種基于魯布戈德堡機(jī)械的聯(lián)動思想的教具，用以提高教具的輔助作用。

（1）與《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教材緊密結(jié)合，設(shè)計出實物仿真運動教具，讓書本上枯燥無味的圖形結(jié)構(gòu)，變?yōu)檎鎸嵉膶嵨镎宫F(xiàn)在課堂上，讓學(xué)生近距離觀察，加深理解記憶，理論聯(lián)系實踐，使教學(xué)更加生動化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和激情。

（2）充分利用學(xué)校資源制造，利用學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新實驗室的3D打印快速成型設(shè)備，制作實物模型，這樣便可降低制作成本，讓教具更加貼近日常生產(chǎn)生活，讓學(xué)生充分體驗實踐的樂趣。

（3）在裝置整體布局的設(shè)計上，做到在不影響整體傳動的前提下合理分配各機(jī)構(gòu)的位置空間，使學(xué)生能多角度、無死角地觀看。在操作上做到人性化的原則，操作簡單，避免復(fù)雜的組裝調(diào)試過程。

（4）在設(shè)計的過程中設(shè)計者本人也得到了很多收獲，能結(jié)合到自己已學(xué)的理論知識，如機(jī)械設(shè)計、機(jī)械原理、CAD制圖、機(jī)械制造工藝學(xué)、理論力學(xué)等，把它們運用到實際的實體設(shè)計當(dāng)中去，理論結(jié)合實踐，讓學(xué)到的知識更加牢固。同時也學(xué)到了在實際課堂中學(xué)不到的一些設(shè)計常識，比如在一個裝置的整體設(shè)計時，要更多地去聯(lián)系在實際運用當(dāng)中，它所面對的人群，所工作的環(huán)境，以及主要面臨的技術(shù)和使用瓶頸，這樣設(shè)計出來的產(chǎn)品才能更好地去投入使用。

（5）此套機(jī)械教具能很好地幫助教師在課堂上為學(xué)生演示和講解機(jī)械課程中常用的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，這樣使同學(xué)們對理論知識掌握得更扎實，為以后工作時的真實設(shè)計提供基礎(chǔ)，這樣也可以打開學(xué)生的視野，接觸一些實物模型，擺脫課本的束縛，跳出高分低能的誤區(qū)。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文通過課程教學(xué)改革，促進(jìn)學(xué)生理論知識與實踐應(yīng)用能力的結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生利用“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程知識進(jìn)行基于魯布戈德堡機(jī)械的聯(lián)動思想的教具設(shè)計，將回轉(zhuǎn)類傳動機(jī)構(gòu)和直線類傳動機(jī)構(gòu)交叉分布在一條傳動線上，增強(qiáng)學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。輔助同學(xué)們理解記憶“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”相關(guān)知識點。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐曉蓮.《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)方法探討[J].職業(yè)教育研究，2009（1）：83-84.

[2] 宋正和，曹燕.《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革的基本思路[J].泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006（5）：90-92.

[3] 邵園園，玄冠濤，候加林.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)改革探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2012（5）：132-134.

[4] 徐林林，陳家慶，朱江.基于任務(wù)驅(qū)動的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)改革[J].化工高等教育，2009（6）：72-73+108.

[5] 高虹霓，王和明，劉海平，徐曉東.《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革研究與實踐[J].教育教學(xué)論壇，2016（11）：157-159.

[6] 胡鳳英.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式初探[J].重慶文理學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2012（2）：94-96+101.

[7] 劉必榮，咸斌.《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)探討[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2011（5）：73-75.

[8] 張鄂.應(yīng)用型本科院?！皺C(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的教學(xué)改革與探索[J].教育教學(xué)論壇，2015（13）：120-122.

[9] 龔厚仙.基于項目驅(qū)動的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程改革[J].職業(yè)技術(shù)教育，2011（17）：31-33.

[10] 賀生明，郭靜靜.基于任務(wù)驅(qū)動的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革實踐[J].當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究，2015（12）：176.endprint