應(yīng)用型本科院校的機(jī)械原理課程改革
——以滁州學(xué)院為例

王 偉，鄧景泉，王 波

（滁州學(xué)院 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，安徽 滁州 239000）

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，人才供給與需求關(guān)系深刻變化，尤其在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)深刻調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級加快步伐情況下，人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)和質(zhì)量達(dá)不到經(jīng)濟(jì)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級的要求，因此教育部在2014年提出了引導(dǎo)一批普通本科院校向應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型.應(yīng)用型本科院校在人才培養(yǎng)過程中強(qiáng)調(diào)與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力.

近年來伴隨著高校轉(zhuǎn)型發(fā)展，滁州學(xué)院逐步由原來的師范類院校轉(zhuǎn)變成工管為主的工科院校，尤其2014年滁州學(xué)院成為“安徽省地方應(yīng)用型高水平大學(xué)”建設(shè)學(xué)校之一，機(jī)械原理作為工科院校中機(jī)械專業(yè)一門非常重要的核心課程，以往課程的教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法已經(jīng)不能很好適應(yīng)應(yīng)用型本科院校對人才的要求.為了適應(yīng)機(jī)械專業(yè)對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，圍繞機(jī)械原理課程建設(shè)，在教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行了多方位的改革和實(shí)踐.[1]

1 教學(xué)手段與內(nèi)容改革

1.1 教學(xué)手段改革

1.1.1 教師教學(xué)能力提升和工程背景

教師教學(xué)能力關(guān)系著課程建設(shè)是否有效，教學(xué)能力強(qiáng)的教師能夠?qū)⒄n程的精髓體現(xiàn)出來，尤其重難點(diǎn)知識(shí)，使得學(xué)生對課程理解更加深入，因此教師教學(xué)能力提升對課程建設(shè)起著重要作用.首先機(jī)械原理中涉及多種機(jī)構(gòu)知識(shí)，這對教師繪圖能力提出要求，要能快速簡潔繪制各機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；其次授課過程中不能簡單照本宣科，應(yīng)適當(dāng)結(jié)合課本知識(shí)解釋現(xiàn)有現(xiàn)象，如四桿機(jī)構(gòu)在公交車車門中應(yīng)用，提高學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合；還有教師應(yīng)多參加教學(xué)基本功大賽，多與教學(xué)優(yōu)秀的教師討論和交流.

應(yīng)用型本科院校主要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，作為傳道授業(yè)解惑的教師更加需要實(shí)踐應(yīng)用能力，這就要求教師有一定工程背景.多數(shù)青年教師從研究型高校畢業(yè)直接進(jìn)入學(xué)校工作，參與工程實(shí)踐的時(shí)間和精力有限，在教授機(jī)械原理過程中僅僅依靠課本知識(shí)顯得空洞和無趣，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高，影響教學(xué)效果.因此鼓勵(lì)教師走出教室到企業(yè)去掛職鍛煉，尤其機(jī)械原理課程中涉及多個(gè)典型機(jī)構(gòu)，只有教師經(jīng)歷整個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及裝配才能生動(dòng)地將知識(shí)傳授給學(xué)生，其次鼓勵(lì)教師多參與橫向課題的研究以提高其工程背景，推動(dòng)教師向著既有理論型又有實(shí)踐型的雙能型教師轉(zhuǎn)變.

1.1.2 多媒體課件、板書和教具結(jié)合

在機(jī)械原理授課過程中，教師應(yīng)充分發(fā)揮多媒體課件、板書和教具三種教學(xué)手段各自的優(yōu)勢，提高教學(xué)效果.首先多媒體課件能夠?qū)D片、文字、聲音、動(dòng)畫等結(jié)合起來，尤其插入ADMAS或FLASH軟件能夠清楚演示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況，同時(shí)通過改變參數(shù)設(shè)置觀察機(jī)構(gòu)不同演變情況，加深學(xué)生對機(jī)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)理解和認(rèn)識(shí)；其次板書雖然比較耗費(fèi)時(shí)間，但是在用矢量方法分析機(jī)構(gòu)速度、加速度等過程中效果更加明顯；最后將機(jī)構(gòu)的教具帶入課堂輔助教學(xué)，使得原來枯燥無味的知識(shí)變得生動(dòng)形象，如內(nèi)燃機(jī)教具很容易讓學(xué)生明白曲柄滑塊和凸輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)燃機(jī)中的工作原理.因此多媒體課件、板書和教具多種教學(xué)手段相結(jié)合使得課堂氣氛更活躍、教學(xué)印象更深刻、提高了學(xué)生們學(xué)習(xí)效果.[2]

1.1.3 雙語教學(xué)手段開展

目前隨著學(xué)生考研或者出國留學(xué)日益增多，涉及考核機(jī)械原理英語方面知識(shí)也逐漸增多，在機(jī)械原理課程中引入雙語教學(xué)也就很有必要.在雙語教學(xué)過程首先要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇合適的教學(xué)用書，其次根據(jù)教學(xué)進(jìn)度合理安排教學(xué)用書的章節(jié).在雙語教學(xué)初始階段，部分英語水平較弱的學(xué)生感覺學(xué)習(xí)較為吃力，這時(shí)候授課教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生做好課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)的良好習(xí)慣.雙語教學(xué)過程中鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上用英語回答教師問題，同時(shí)每章節(jié)過后讓學(xué)生用英文闡述本章節(jié)重點(diǎn)或重要概念的定義，并作為學(xué)生平時(shí)考評加分項(xiàng).

1.1.4 CAE軟件使用

應(yīng)用型本科院校主要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用和創(chuàng)新能力，因此在教學(xué)上應(yīng)當(dāng)多引導(dǎo)學(xué)生對CAE分析軟件的使用.如在ADMAS軟件中對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行不同設(shè)置觀察其運(yùn)動(dòng)情況，在ANSYS軟件中對機(jī)構(gòu)零件進(jìn)行應(yīng)力分析查看其危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，還有通過MATLAB編程觀察機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡，通過不同CAE軟件的使用提高學(xué)生對機(jī)械原理知識(shí)的認(rèn)知，同時(shí)也為后續(xù)解決實(shí)際問題以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)打下良好基礎(chǔ).[3]

1.1.5 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)使用

近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)在教學(xué)過程起著越來越重要作用.尤其目前機(jī)械原理課時(shí)普遍被壓縮，機(jī)械原理重難點(diǎn)較多，課堂教學(xué)過程中每名學(xué)生接受程度不同，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度不一致，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可以打破時(shí)間和地域的限制，使得學(xué)生能夠在空余時(shí)間復(fù)習(xí)教師課件，向教師請教疑難重點(diǎn)補(bǔ)缺自己的不足，同時(shí)教師通過教學(xué)平臺(tái)使用很方便地掌握學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，節(jié)約時(shí)間有更多精力鉆研課程內(nèi)容，促進(jìn)自己教學(xué)水平的提高.

1.2 教學(xué)內(nèi)容改革

1.2.1 教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，機(jī)械原理課程的教學(xué)內(nèi)容也要緊跟時(shí)代潮流.2015年5月國務(wù)院正式印發(fā)《中國制造2025》，其中智能制造工程提出重點(diǎn)發(fā)展工業(yè)機(jī)器人行業(yè)，機(jī)械原理課程增設(shè)介紹機(jī)器人機(jī)構(gòu)及設(shè)計(jì)，主要從機(jī)器人分類、技術(shù)指標(biāo)、機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、機(jī)器人結(jié)構(gòu)靜力和動(dòng)力分析以及機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等五個(gè)方面闡述機(jī)器人相關(guān)知識(shí).[4]機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)過程有著顯著優(yōu)點(diǎn)，如實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，便于管理，可以在危險(xiǎn)的環(huán)境中工作，是一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展的體現(xiàn).

1.2.2 教學(xué)計(jì)劃層層遞進(jìn)

機(jī)械原理課程內(nèi)容繁多且復(fù)雜，涉及數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)和幾何繪圖，既需要較強(qiáng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)同時(shí)又要較強(qiáng)的動(dòng)手能力，使得學(xué)生普遍反映此課程內(nèi)容比較枯燥難懂，對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式和原理難以理解，嚴(yán)重打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，因此教學(xué)過程注意教學(xué)計(jì)劃的層層遞進(jìn).首先介紹機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析，了解結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖以及機(jī)構(gòu)自由度；其次介紹常用的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)，如四桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和齒輪系；最后介紹機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析，包括運(yùn)動(dòng)和受力分析，這樣知識(shí)結(jié)構(gòu)和條理較為清楚.[5]

1.2.3 重視課堂總結(jié)

近年來由于地方應(yīng)用型本院院校在制定人才培養(yǎng)方案過程中對實(shí)踐環(huán)節(jié)傾向，導(dǎo)致機(jī)械原理理論課時(shí)普遍被壓縮，教師在教學(xué)過程中為了在有限時(shí)間內(nèi)盡可能完成教學(xué)任務(wù)，造成課堂節(jié)奏較快和知識(shí)點(diǎn)較多，學(xué)生一時(shí)難以接受，因此在課堂上應(yīng)重視課程內(nèi)容總結(jié)，一節(jié)課下來教師總結(jié)本節(jié)課重點(diǎn)和難點(diǎn)，找出關(guān)鍵的公式或原理讓學(xué)生在課后能夠有的放矢復(fù)習(xí)課程內(nèi)容，避免學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力.

1.2.4 適當(dāng)?shù)牧?xí)題課講解

機(jī)械原理課程內(nèi)容較多，如僅靠日常課堂教學(xué)講解很難讓學(xué)生掌握知識(shí)，當(dāng)每章節(jié)結(jié)束時(shí)應(yīng)適當(dāng)安排2-3個(gè)課時(shí)進(jìn)行習(xí)題課講解.習(xí)題課可以通過課后習(xí)題或者歷年來經(jīng)典考研題目講解，講解過程要注意考查知識(shí)點(diǎn)來源以及解題運(yùn)用的原理，這樣一方面加深學(xué)生對章節(jié)知識(shí)點(diǎn)把握，同時(shí)為學(xué)生進(jìn)一步深造打下基礎(chǔ).

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革

根據(jù)地方應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)的目標(biāo)，機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)除了機(jī)構(gòu)簡圖繪制、齒輪范成儀測繪等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增設(shè)了多個(gè)綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，尤其實(shí)驗(yàn)室近幾年來采購一批結(jié)構(gòu)組合儀器平臺(tái)，學(xué)生可以利用業(yè)余時(shí)間根據(jù)所學(xué)知識(shí)對平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，然后用電腦仿真機(jī)構(gòu)運(yùn)行軌跡和輸出運(yùn)動(dòng)參數(shù)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，增加學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力.

2.2 機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室開展

創(chuàng)新是一個(gè)民族發(fā)展的核心動(dòng)力，多年來實(shí)驗(yàn)室利用現(xiàn)有資源成立了機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)學(xué)生利用機(jī)械原理知識(shí)對機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造，目前已完成的草莓采摘機(jī)設(shè)計(jì)和無碳小車分別在安徽省第八屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽和安徽省第四屆大學(xué)生工程訓(xùn)練大賽獲得不錯(cuò)成績.

2.3 注重實(shí)踐基地建設(shè)

機(jī)械原理中涉及機(jī)構(gòu)較多，教學(xué)過程中學(xué)生只能觀看少量機(jī)構(gòu)模型，不能夠建立直觀印象，而實(shí)踐基地中有產(chǎn)品的整套生產(chǎn)流程，涉及多個(gè)典型機(jī)構(gòu)零件，學(xué)生到實(shí)踐基地實(shí)習(xí)能夠加深對典型機(jī)構(gòu)了解，尤其結(jié)構(gòu)零件在產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)情況下的狀態(tài)以及各機(jī)構(gòu)組合形式.

3 課程設(shè)計(jì)改革

傳統(tǒng)人才培養(yǎng)方案中的機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是分開，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)主要利用圖解法或解析法對機(jī)構(gòu)尺寸進(jìn)行確定，機(jī)械設(shè)計(jì)主要對機(jī)械零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核，近年來根據(jù)應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)目標(biāo)，將兩個(gè)課程設(shè)計(jì)綜合起來.

在實(shí)際的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，首先根據(jù)客戶的條件和要求選用合適機(jī)構(gòu)部件，然后對機(jī)構(gòu)中零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核，最終完成整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，符合將兩個(gè)課程設(shè)計(jì)綜合起來，通過這樣鍛煉學(xué)生能夠直接從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作，符合應(yīng)用型本院院校人才培養(yǎng)目標(biāo).

在課程設(shè)計(jì)過程中提倡學(xué)生為主體，指導(dǎo)教師為輔助，學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)題目完成設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)進(jìn)度等環(huán)節(jié)步驟，提倡多位同學(xué)在設(shè)計(jì)方案中采用不同機(jī)構(gòu)，然后開展小組討論，查找資料證明自己方案中采用機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，在課程設(shè)計(jì)過程中指導(dǎo)教師主要負(fù)責(zé)解答學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中的問題，并引導(dǎo)學(xué)生對問題進(jìn)行深層次討論和研究，最終根據(jù)學(xué)生課程設(shè)計(jì)過程中表現(xiàn)進(jìn)行評定分?jǐn)?shù).

4 以學(xué)科競賽促進(jìn)課程改革

近年來通過積極承辦學(xué)科競賽，鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)科競賽，帶著實(shí)際問題去學(xué)習(xí)，在解決實(shí)際問題中培養(yǎng)和提高了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力，鍛煉了學(xué)生團(tuán)結(jié)合作能力.[6]多次在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽和大學(xué)生工程訓(xùn)練大賽中取得一、二、三等獎(jiǎng)好成績，有力促進(jìn)課程改革發(fā)展.

5 結(jié)束語

隨著社會(huì)對應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求日益增多，本文根據(jù)應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)，對機(jī)械原理課程教學(xué)手段、內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面進(jìn)行了研究，推動(dòng)課程建設(shè)發(fā)展.近幾年從效果來看教與學(xué)互動(dòng)性較好，同時(shí)課程建設(shè)發(fā)展也有力促進(jìn)教學(xué)效果的提高，多名學(xué)生在省級學(xué)科競賽獲得良好成績，并為后續(xù)深造打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，考研人數(shù)逐年增加.