管 鋒 周傳喜

(長江大學 機械工程學院,湖北 荊州 434023)

機械原理課程實踐性環(huán)節(jié)的教學改革與實踐①

管 鋒 周傳喜

(長江大學 機械工程學院,湖北 荊州 434023)

長江大學機械原理課程實踐性環(huán)節(jié)的教學改革主要圍繞實驗教學、課程設計及第二課堂3個方面展開,經(jīng)過幾年的探索與實踐,取得了較好的效果。

機械原理;實踐教學;教學改革

機械原理課程是從理論性很強的基礎課向?qū)嵺`性較強的專業(yè)課過渡的一門重要的專業(yè)基礎課。為了更好地理解、鞏固及應用機械課程的理論知識,為后續(xù)課程及生產(chǎn)實踐服務,長江大學機械原理課程實踐性環(huán)節(jié)的教學改革主要圍繞實驗教學、課程設計、第二課堂3個環(huán)節(jié)展開。筆者主要就機械原理課程實踐性環(huán)節(jié)的改革做一些探討,以期更好地指導該課程的教學實踐。

一、實驗教學改革與實踐

長江大學機械原理課程傳統(tǒng)的實驗教學學時為6學時,一般包括3個實驗項目:即認知實驗及機構(gòu)運動簡圖的測繪,要求學生參觀機構(gòu)陳列柜及常用機構(gòu)(牛頭刨床機構(gòu)、插齒機機構(gòu)及齒輪油泵機構(gòu))的模型,根據(jù)實物及以上3類模型進行機構(gòu)運動測繪;機構(gòu)運動參數(shù)測量,該實驗項目主要是針對連桿機構(gòu)來設定的,要求學生利用授課教師所編的一個小軟件來觀察連桿上點的運動軌跡,從而判斷多種桿長組合會產(chǎn)生何種類型的連桿機構(gòu);漸開線齒輪的范成實驗,要求學生用范成儀在圓形圖紙上依次用鉛筆描繪出齒條刀具相對于輪胚在各個位置的包絡線,據(jù)此形成被切削齒輪的齒廓。以上3個實驗主要是演示實驗及驗證性實驗,對學生掌握課堂知識具有一定的幫助,但這些實驗教學方式比較死板,學生一般按照指導書上的步驟進行操作,甚至實驗報告的格式都是固定不變的,這樣很難激發(fā)他們的創(chuàng)新欲望。

隨著教學改革的深化,機械原理課程的教材和教學內(nèi)容都會增加一些新的知識點,傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容已經(jīng)不能適應新的課程教學模式,這就要求實驗教學內(nèi)容也要做出相應的調(diào)整。由于實驗設備、師資等方面的原因,實驗教學內(nèi)容往往不能及時調(diào)整。

針對以上傳統(tǒng)實驗的弊端,我們保留了原有的認知實驗及機構(gòu)運動簡圖的測繪項目,讓學生首先認知專業(yè)機構(gòu)模型,但在運動測繪方面加大了難度,要求每位學生繪制實驗室沒有的機構(gòu)模型運動簡圖。這樣一來學生不得不動手搜索相關的機構(gòu)模型資料,完成模型機構(gòu)運動簡圖的繪制。

我們將傳統(tǒng)的機構(gòu)運動參數(shù)測量項目轉(zhuǎn)變?yōu)闄C構(gòu)運動方案創(chuàng)新設計實驗。課程組根據(jù)課程內(nèi)容要求,購買了一批桿件組合模型。在學習連桿機構(gòu)這章內(nèi)容后,實驗課上教師要求學生動手把不同的桿件模型組裝在一起,實現(xiàn)不同的運動傳遞形式。比如,可拼成曲柄搖桿機構(gòu),將曲柄的勻速轉(zhuǎn)動變成搖桿的變速擺動;還可以拼成曲柄滑塊機構(gòu),將曲柄的勻速轉(zhuǎn)動變成滑塊的直移運動;還有部分學生將四根以上桿件組合成五桿機構(gòu)、六桿機構(gòu),據(jù)此實現(xiàn)的運動形式將更加復雜。

另外,我們還在不增加實驗學時的前提下,增加了一些選做項目,讓學生采用選修學分的形式進行漸開線齒輪的范成實驗、剛性轉(zhuǎn)子的動平衡實驗、機械系統(tǒng)動力學調(diào)速實驗及摩擦磨損性能測定實驗。通過這一舉措,學生參與實驗教學的積極性提高了,親自動手實踐的機會增加了,實驗效果明顯增強。

二、課程設計改革與實踐

(一)課程設計題目

傳統(tǒng)的機械原理課程設計題目主要局限于牛頭刨床機構(gòu)、蜂窩煤沖壓成型機及自動打印機等。為了體現(xiàn)專業(yè)特色,同時又兼顧課程教學理論知識,我們對機械原理課程設計的題目進行了改革,針對不同專業(yè),采用不同的課程設計題目。比如:對于具有石油特色的機械設計理論及其自動化專業(yè),主要采用游梁式抽油機、往復泵、泥漿泵等體現(xiàn)石油特色的典型機構(gòu)進行課程設計;對于材料成型專業(yè),則主要圍繞曲柄壓力機、鋼筋切斷機等體現(xiàn)成型特色的系列機構(gòu)來指導學生進行課程設計。課程設計題目要求3年不重復,每年一種類型,每位學生的設計參數(shù)完全不同,將課程設計成績與學生的設計數(shù)據(jù)掛鉤,若用別人的設計數(shù)據(jù),成績視為無效,這在很大程度上避免了學生之間相互抄襲的現(xiàn)象。

(二)課程設計教學手段

傳統(tǒng)的課程設計結(jié)果往往只停留在幾份圖紙和書面報告上,學生對他們所設計的方案是否可行不得而知,所以積極性不是很高,更不用說創(chuàng)新了。近幾年來,課程設計分專業(yè)出題,學生要采用計算機軟件對自己所設計的方案進行三維虛擬造型,進行運動學仿真及可行性驗證。學生們對三維虛擬造型都很感興趣,學習Solidworks、3Dmax、U G等相關三維設計軟件的積極性也較高。通過這一環(huán)節(jié)的訓練,不僅提高了學生對三維設計軟件的熟悉程度,而且還調(diào)動了他們的創(chuàng)新積極性,擴大了他們的思考空間,激勵他們改進設計,大膽創(chuàng)新。

三、第二課堂實踐教學

人才培養(yǎng)計劃要求實踐教學要做到與理論相結(jié)合,與生產(chǎn)、科研相結(jié)合,課內(nèi)課外相結(jié)合,校內(nèi)校外相結(jié)合,充分調(diào)動學生實踐的積極性。圍繞這一宗旨,我們將機械原理課程實踐教學與學生的第二課堂相結(jié)合。長江大學的第二課堂活動非常豐富,學校組織的三維設計大賽、機械創(chuàng)新設計大賽等活動都跟機械原理課程有關。因此,我們將這些第二課堂活動與機械原理課程教學相結(jié)合,讓學生進行該門課程的實踐訓練,他們可以利用所學知識進行三維虛擬設計,實現(xiàn)大賽要求的某種特定的功能。參加第二課堂活動,深化了學生對機械原理課程理論知識的理解和認識,開闊了他們的視野,為他們參加系列省級、國家級比賽奠定了堅實的基礎。

自2006年以來,湖北省機械創(chuàng)新設計大賽已經(jīng)舉行了3屆,我校的參賽作品越來越多,取得的成績越來越好,特別是2010年我校還有一項作品入圍國家獎。長江大學機械原理課程組的所有老師均為大賽的指導教師,參賽的學生大多已學過機械原理課程,其中有相當部分學生參加過學校組織的三維設計大賽、機械創(chuàng)新設計大賽等第二課堂活動。以上情況說明,將第二課堂與課程實踐教學相結(jié)合,可以激發(fā)學生的創(chuàng)新積極性,開闊他們的思路,提高他們的動手實踐能力。另外,我們還以第二課堂的諸多平臺為基礎,組織學生參加國家級的制圖大賽、挑戰(zhàn)杯大賽,學生從這些活動中獲得的知識是他們在課堂上所不能學到的,將成為他們?nèi)松幸还P寶貴的財富。

四、結(jié)語

機械原理課程的實踐環(huán)節(jié)教學改革主要圍繞實驗教學、課程設計及第二課堂3個方面進行,經(jīng)過幾年的探索與實踐,取得了較好的效果。一方面,充分發(fā)揮了學生獨立思考問題、分析問題的主動性;另一方面,也激發(fā)了學生的學習興趣,培養(yǎng)了他們的工程意識和創(chuàng)新設計概念。

[1]賈曉紅,權英華,黃振華.機械原理實驗教學的改革與實踐[J].實驗技術與管理,2004(6).

[2]孫志宏,單洪波,莊幼敏.提高學生創(chuàng)新能力改革機械原理課程設計[J].實驗室研究與探索,2007(11).

G642

A

1673-1395(2011)04-0121-02

2011-03-01

教育部“質(zhì)量工程”建設項目(TS12287)

管鋒(1976—),男,山西懷仁人,副教授,碩士,主要從事石油機械教學與研究。

① 本文系長江大學教學研究重點項目(J Y2010007)產(chǎn)出論文。

責任編輯 葉利榮 E-mail:yelirong@126.com