關(guān)于《機械設計基礎》課程教學(xué)模式探索論文
高等教育的任務(wù)是培養具有創(chuàng )新精神和實(shí)踐能力的高級專(zhuān)門(mén)人才，發(fā)展科學(xué)技術(shù)文化，促進(jìn)社會(huì )主義現代化建設。目前國內高教界正在積極探索培養學(xué)生創(chuàng )新思維、創(chuàng )新能力的方法和途徑，提高工科學(xué)生的綜合競爭能力，培養工程意識、創(chuàng )新意識和綜合設計能力。機械設計基礎這門(mén)課程是各高校培養機械類(lèi)以及近機類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)技術(shù)基礎課，是由理論基礎課程的學(xué)習通向專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習的橋梁和紐帶，是了解和掌握工程設計計算的開(kāi)端;它既有豐富的理論知識、同時(shí)也有利用這些知識解決工程實(shí)際問(wèn)題的方法，是工科院校的學(xué)生具有設計一般機械能力的重要實(shí)踐環(huán)節(實(shí)驗教學(xué)、課程設計，機械創(chuàng )新設計大賽、畢業(yè)設計)，是學(xué)生第一次較全面、綜合性的、理論聯(lián)系實(shí)際的設計能力訓練。針對目前的人才教育的培養目標，突出工程意識、綜合設計能力與創(chuàng )新意識，將此作為課程體系改革的總思路對機械設計基礎課程教學(xué)模式進(jìn)行探索和思考。
1課程教學(xué)的現狀及存在的主要問(wèn)題
機械設計基礎課程是機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)重要的技術(shù)基礎課，目前該系列課程的設置主要由以下幾大模塊組成：
(1)公差與配合
研究機械設計中是怎樣正確合理的確定各種零部件的幾何精度及相互間的配合關(guān)系，研究測量工具和儀器的測量原理及正確使用方法，掌握一定的測量技術(shù)。
(2)理論力學(xué)
研究質(zhì)點(diǎn)、剛體的靜力學(xué)、運動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)。靜力學(xué)研究物體在力作用下處于平衡的規律;運動(dòng)學(xué)研究物體運動(dòng)的幾何性質(zhì);動(dòng)力學(xué)研究物體在力作用下的運動(dòng)規律。
(3)材料力學(xué)
研究桿件材料在各種外力作用下產(chǎn)生的應變、應力、強度、剛度以及導致各種材料變形與破壞的規律;為受力構件提供強度，剛度和穩定性計算的理論基礎條件;解決結構設計安全可靠與經(jīng)濟合理的矛盾。
(4)機械原理
研究機械中機構的結構組成、運動(dòng)、以及機器結構的`受力和設計。
(5)機械設計
研究通用機械零件能量的傳遞方式、材料、形狀尺寸、潤滑方法的選擇與設計。
這些課程設置的目的是為了使學(xué)生具有機械設計的初步能力和為專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習起到鋪墊的作用。但是這些課程理論性強、概念抽象，涉及的基礎理論和知識面廣、系統性強、學(xué)時(shí)多，如果在教學(xué)過(guò)程中過(guò)分強調知識的系統性和理論的完整性，這種教學(xué)模式不能適應高職高專(zhuān)教育對應用型人才培養目標的要求。如果按照課程設置的方式，以“教”為中心，以知識的傳授為主要目的，可能會(huì )出現如下情況：忽視了學(xué)生創(chuàng )新意識、創(chuàng )造能力和創(chuàng )造個(gè)性的培養，往往學(xué)生理論考試成績(jì)較高，但實(shí)際設計和應用能力不強，這與企業(yè)需求脫節;課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節脫節;重視學(xué)習者知識的接受與理解，不重視知識建構和發(fā)現的方法;沒(méi)有充分發(fā)揮先進(jìn)的實(shí)驗技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )在支持個(gè)別化學(xué)習、發(fā)現學(xué)習、合作學(xué)習以及教學(xué)管理方面的巨大優(yōu)勢。
2課程教學(xué)模式探索
2.1學(xué)生學(xué)習興趣的激發(fā)
興趣是學(xué)生對學(xué)習活動(dòng)或學(xué)習對象的一種積極認識或意識傾向，當一個(gè)學(xué)生對某門(mén)學(xué)科發(fā)生興趣時(shí)，他總是愉快地學(xué)習，積極主動(dòng)獲取知識。但在課堂上學(xué)生的注意力的集中時(shí)間是有限的，長(cháng)時(shí)間集中注意力會(huì )引起他們思維疲勞，甚至厭煩。
針對本課程可從以下來(lái)展開(kāi)學(xué)習興趣的激發(fā)：
在學(xué)生剛剛接觸該課程的時(shí)候，首先讓學(xué)生明白這門(mén)課程設立的目的;對后面其他的專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習有什么作用;對今后工作中可以用來(lái)解決那些技術(shù)上的問(wèn)題。這樣以來(lái)學(xué)生就會(huì )意識到這門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎課程的重要性，從而在學(xué)生心目中樹(shù)立起該課程在專(zhuān)業(yè)知識體系中的重要地位。通過(guò)動(dòng)態(tài)的多媒體電子課件，利用現代教育媒體的表現力，給學(xué)生一種具有新意的刺激，使學(xué)生從原來(lái)抑制狀態(tài)轉化為興奮狀態(tài)，從而提高學(xué)生學(xué)習的積極性;將書(shū)本知識還原于生活實(shí)踐，能夠激發(fā)學(xué)生參與探索的欲望，通過(guò)觀(guān)察生活中的各種常見(jiàn)機械、機電設備中的動(dòng)作、工作原理，讓學(xué)生找到其存在和應用了那些平面機構，進(jìn)一步增強學(xué)生的學(xué)習興趣;通過(guò)實(shí)例來(lái)提出問(wèn)題，讓學(xué)生思考，討論，最后教師進(jìn)行歸納總結。例如，在講解間歇運動(dòng)機構時(shí)，向學(xué)生提問(wèn)：為什么大家在看電影的時(shí)候，總感覺(jué)畫(huà)面有停頓感?學(xué)生開(kāi)始各種各樣的思考和討論，多數同學(xué)的意見(jiàn)是不完全正確的，這時(shí)老師再給予正確的引導式歸納總結：為了適應人們的視覺(jué)暫留現象，要求影片作間歇運動(dòng)，所以放映機采用四槽槽輪機構，當傳動(dòng)軸帶動(dòng)圓銷(xiāo)每旋轉一周，槽輪相應地轉過(guò)90°，因此能使影片的畫(huà)面作短暫的停留，這樣以來(lái)使學(xué)生聽(tīng)了以后興趣盎然。采用這些方法不僅能提高了學(xué)生的學(xué)習興趣和學(xué)習積極性，而且還拓展了學(xué)生的思路。
2.2創(chuàng )新能力的培養
創(chuàng )新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動(dòng)力，而高等學(xué)校是培養創(chuàng )新人才的基地和搖籃，因此，在學(xué)習專(zhuān)業(yè)課程的過(guò)程中應不時(shí)地培養學(xué)生的創(chuàng )新能力。就機械設計基礎而言，以培養學(xué)生綜合設計能力為最終目標，以學(xué)生能應用所學(xué)知識來(lái)解決工程中的實(shí)際問(wèn)題為目的，以“必須、夠用”為度，以講清概念、強化應用為重點(diǎn)的原則來(lái)確定本課程的主要內容和體系結構;通過(guò)引入現代設計理論和設計方法，以基本知識、原理部分作為基礎，發(fā)展平臺，注重設計與制造有機結合、機電液有機結合、理論與實(shí)踐有機結合，大膽創(chuàng )新。
在教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，不斷地培養學(xué)生的創(chuàng )新意識。通過(guò)變傳統的、被動(dòng)的、低效的實(shí)物模型來(lái)實(shí)現機構及裝置設計為先進(jìn)的、主動(dòng)的、高效的可視化CAD三維參數化建模來(lái)實(shí)現裝置乃至產(chǎn)品的創(chuàng )新設計;帶動(dòng)學(xué)生一起分析如何實(shí)現機構及零部件的優(yōu)化設計，從一些實(shí)際的問(wèn)題入手，來(lái)考慮那些部件的結構可以實(shí)現優(yōu)化設計，創(chuàng )新設計，分析新的設計會(huì )帶來(lái)機械裝置實(shí)現其功能方面具有哪些好處;改變傳統的考核模式促進(jìn)學(xué)生創(chuàng )新能力的培養，在學(xué)生做課程設計時(shí)，讓學(xué)生利用所學(xué)基本原理對日常生活中的機器、裝置的原理進(jìn)行分析，通過(guò)文獻查閱，加以改進(jìn)，或者提出自己的想法，并把自己的構思用論文或專(zhuān)利的形式加以表達，發(fā)揮學(xué)生的自主性和創(chuàng )新能力;在實(shí)驗課的講授方式上，著(zhù)重培養學(xué)生的工程實(shí)踐能力，讓學(xué)生知道某種結構為什么是這樣，動(dòng)力是否可以通過(guò)其他的傳動(dòng)方式實(shí)現。這樣既有助于學(xué)生認識事物的本質(zhì)規律，又使學(xué)生的實(shí)際能力得到鍛煉;通過(guò)開(kāi)展創(chuàng )新設計實(shí)踐活動(dòng)來(lái)提高學(xué)生的創(chuàng )新能力，例如，在講授撓性傳動(dòng)時(shí)，給學(xué)生提出問(wèn)題，大家都知道自行車(chē)采用了鏈傳動(dòng)的方式來(lái)驅動(dòng)車(chē)輪前進(jìn)。鏈傳動(dòng)具有瞬時(shí)的傳動(dòng)比不穩定、工作時(shí)有噪聲、易脫鏈等缺點(diǎn)，帶傳動(dòng)有承載能力不大、彈性滑動(dòng)和打滑現象的缺點(diǎn)。而它們的各自的缺點(diǎn)都是對方的優(yōu)點(diǎn)，那么能不能設計出一種撓性傳動(dòng)方式使得它們的特點(diǎn)得以均衡呢?因此就以此為作業(yè)任務(wù)讓學(xué)生自己去按所學(xué)的知識和創(chuàng )新的理念給出它們的設計方案來(lái)。教學(xué)效果表明，就出現了“帶式鏈條”比較好的創(chuàng )新方案。于此同時(shí)可以結合本課程的教學(xué)內容開(kāi)展機械設計競賽、鼓勵并指導學(xué)生參加全國的創(chuàng )新設計大賽。這樣以來(lái)學(xué)生的創(chuàng )新意識和創(chuàng )新能力將在很大程度上得到加強。
2.3理論聯(lián)系實(shí)踐的教學(xué)方法
從機械設計基礎的課程設置模塊來(lái)看，公差與配合、理論力學(xué)及材料力學(xué)、機械原理這些內容大多為理論性較強的知識內容，而機械設計則是研究機械零件能量的傳遞方式、材料、形狀尺寸、潤滑方法的選擇與設計。機械設計部分的特點(diǎn)在于各章內容看似相互沒(méi)有關(guān)聯(lián)，如聯(lián)接中的鍵、銷(xiāo)、螺栓、聯(lián)軸器;帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng);齒輪傳動(dòng)、軸、軸承等各類(lèi)零件，但運用機械原理方法、理論及材料力學(xué)知識以及公差配合規則將這些零件匯合才能設計出一個(gè)完整的機械裝備。如果在給學(xué)生講解理論知識的時(shí)候，能將其對應的機械零部件的設計、機器設備中標準件的選擇和應用，讓學(xué)生自己通過(guò)實(shí)踐來(lái)完成，真正實(shí)現“理論用于實(shí)踐”、“實(shí)踐鞏固理論”，這樣效果將會(huì )更好。
以培養學(xué)生機械系統方案創(chuàng )新設計能力為目標，以設計為主線(xiàn)，建立理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)為主體的新教學(xué)模式。
該教學(xué)模式注重理論與實(shí)踐、理論講授與實(shí)驗操作相結合，合理地確定課堂和實(shí)踐重點(diǎn)，著(zhù)眼于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養。該教學(xué)模式提倡學(xué)生帶著(zhù)問(wèn)題學(xué)習的理念，突出以學(xué)生為主體的教育模式，以工程設計實(shí)例為載體，貫穿教學(xué)過(guò)程始終，體現學(xué)習、設計、再學(xué)習、再設計的循環(huán)漸進(jìn)的學(xué)習過(guò)程。在機械設計基礎課程教學(xué)中只有密切聯(lián)系工程實(shí)際，不斷加強對機構及機器的研究和分析能力，才能更有效地激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習興趣，培養和提高學(xué)生的設計與創(chuàng )新能力。在教授的過(guò)程中通過(guò)更新教材內容、增加實(shí)踐環(huán)節，使理論教學(xué)的第一課堂與實(shí)踐教學(xué)的第二課堂有機結合，相互協(xié)調，從而營(yíng)造理論學(xué)習、設計實(shí)踐、實(shí)驗三維一體的學(xué)習氛圍，以培養綜合素質(zhì)高、專(zhuān)業(yè)面寬廣、創(chuàng )新設計能力強的實(shí)用性、技能型機械工程專(zhuān)業(yè)復合型人才。
3小結
通過(guò)對機械設計基礎課程的現狀及教學(xué)中存在的問(wèn)題分析，提出了幾種課程教學(xué)模式的探討：從學(xué)生學(xué)習興趣的激發(fā)、教學(xué)方法的改革以及在教學(xué)過(guò)程中對學(xué)生創(chuàng )新能力的培養方面加以重視和探索。教學(xué)實(shí)踐表明，這些教學(xué)舉措在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和提高教學(xué)質(zhì)量、培養學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng )新能力及綜合知識運用的能力方面取得了良好的效果。如果能將其余后續專(zhuān)業(yè)課課程教學(xué)方法同該門(mén)基礎課程教學(xué)模式結合起來(lái)，使整體的教學(xué)計劃形成通暢脈絡(luò )，學(xué)生的思維方式和學(xué)習模式將得到進(jìn)一步鞏固和實(shí)踐，有利于提高學(xué)生的創(chuàng )造性思維、形成專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的綜合的設計能力，能夠為進(jìn)一步培養學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng )新設計能力奠定基礎。
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