呂 宏，劉大力，楊春梅

(東北林業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院，哈爾濱150040)

創(chuàng)新是人類進步的原動力，是社會發(fā)展的源泉，也是培養(yǎng)和造就科技人才的重要途徑［1］。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程是機械類及相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是一門設(shè)計性、實踐性較強的課程。本課程對于培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新能力起到十分重要的作用［2］。但目前由于多種原因使本課程的一些實踐環(huán)節(jié)不能充分發(fā)揮其作用，例如:實驗課學(xué)時減少、經(jīng)費投入不足、實驗設(shè)備陳舊、實驗臺套數(shù)不能滿足學(xué)生動手實驗、課程設(shè)計時間難以保證以及達不到預(yù)期效果等等。這些問題嚴(yán)重制約了學(xué)生掌握本課程要領(lǐng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為此筆者做了一些初步改革與探索，并收到較好的教學(xué)效果。

1 重視實驗教學(xué)

實驗教學(xué)是機械設(shè)計基礎(chǔ)課程中的重要組成部分，是學(xué)生獲得工程實踐知識的重要手段。在實驗過程中，學(xué)生可了解實驗的基本原理和基本方法，了解各種實驗設(shè)備的使用和調(diào)試、實驗數(shù)據(jù)的采集和處理，通過這些基本技能的訓(xùn)練，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和動手能力，而且為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)［3］。同時也啟迪了學(xué)生創(chuàng)新思維、激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)造潛能。

但傳統(tǒng)機械設(shè)計基礎(chǔ)試驗多為演示性和驗證性實驗，學(xué)生動手機會少，影響了學(xué)習(xí)積極性。由于缺乏研究性和創(chuàng)造性，對培養(yǎng)創(chuàng)新能力十分不利。為此我們在實驗內(nèi)容和實驗方法上進行了改革，實驗內(nèi)容由傳統(tǒng)的“單一型”向“綜合型”轉(zhuǎn)變，實驗方法上由傳統(tǒng)的“示范型”、 “驗證型”向“開發(fā)型”、“設(shè)計型”轉(zhuǎn)變。淘汰一些過時陳舊的實驗項目，保留了經(jīng)典的實驗內(nèi)容。例如，“機構(gòu)運動簡圖繪制”實驗是機械設(shè)計基礎(chǔ)實驗中的保留項目。因為通過這個實驗，學(xué)生可以全面地認(rèn)識機器及機構(gòu)組成，學(xué)會如何把實物機器和機構(gòu)抽象出幾何模型，并繪出其運動簡圖，從而表達出機構(gòu)中各構(gòu)件之間的運動關(guān)系，為今后研究機構(gòu)及機器奠定基礎(chǔ)。在做此實驗時，我們除了讓學(xué)生觀看傳統(tǒng)的機構(gòu)和零部件陳列柜外，還補充了一些與現(xiàn)實生活和實際生產(chǎn)有關(guān)的新型機構(gòu)、典型模型和實物，學(xué)生可以通過動手裝拆機構(gòu)和機器，加以直觀地認(rèn)識。例如購置一些機械玩具，讓學(xué)生來操作玩耍這些玩具并拆開玩具進行分析研究，明確某一個動作通過什么機構(gòu)實現(xiàn)、怎樣實現(xiàn)，并繪制機構(gòu)運動簡圖。機械玩具的趣味性，大大增加了學(xué)生的興趣，使學(xué)習(xí)更加主動。在學(xué)生學(xué)完一些典型機構(gòu)后，教師把這個實驗向綜合性創(chuàng)新性方面延伸拓展。形成綜合性設(shè)計性較強的機構(gòu)創(chuàng)新實驗，在機構(gòu)創(chuàng)新實驗中，準(zhǔn)備不同長度的軸、桿和滑塊等構(gòu)件及動力源讓學(xué)生展開探索，自己動腦思考、動手設(shè)計，組裝成各種形式、各種功能的運動機構(gòu)，在組裝這些機構(gòu)的過程中加深對課堂知識的理解，如曲柄存在條件、急回特性和四桿機構(gòu)的其它特性等。因為機械原理主要研究的是機構(gòu)，研究實質(zhì)是方案設(shè)計，正確的選擇和設(shè)計機構(gòu)方案是整個機械產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵，而方案設(shè)計又是創(chuàng)新的最主要環(huán)節(jié)。這個實驗激發(fā)了學(xué)生認(rèn)識機構(gòu)、設(shè)計機構(gòu)的熱情，很多學(xué)生做了多套方案，進行了多種搭接組合，從而更加熟悉了學(xué)習(xí)內(nèi)容，積累了一些機構(gòu)設(shè)計的經(jīng)驗，為課外創(chuàng)新活動，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力打下基礎(chǔ)。

在機械設(shè)計實驗方面，購置了機械傳動綜合試驗工作臺，讓學(xué)生自己構(gòu)思，自己設(shè)計傳動部分，把學(xué)過的齒輪傳動、蝸桿傳動、帶傳動、鏈傳動等傳動裝置和四桿機構(gòu)及凸輪機構(gòu)等常用機構(gòu)組合出相應(yīng)的機械系統(tǒng)，并進行運轉(zhuǎn)調(diào)試，觀察其運動情況，然后進行綜合比較，分析各自的優(yōu)缺點，評價設(shè)計方案。這樣不僅鍛煉了動手能力，同時也把各章節(jié)學(xué)過的知識有機地結(jié)合起來。

另外，在實驗過程中按照培養(yǎng)目標(biāo)的要求，對于原有實驗臺套數(shù)不足的實驗項目，增加了臺套數(shù)，更新了儀器和設(shè)備，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，盡可能做到人人都能動手操作，扭轉(zhuǎn)了以前少數(shù)學(xué)生操作實驗，多數(shù)學(xué)生在旁觀看的局面，取得了較好的實驗效果。并按照學(xué)生的愿望，積極創(chuàng)造條件，使機械設(shè)計基礎(chǔ)的各個實驗?zāi)茉谡n余時間向?qū)W生開放。

2 重視課程設(shè)計

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的的重要組成部分，也是機械類及相關(guān)專業(yè)學(xué)生第一次綜合以前所學(xué)知識，解決工程實際問題的訓(xùn)練。此時課堂教學(xué)的那種教師講、學(xué)生聽的教學(xué)模式被改變，取而代之的是學(xué)生要獨立完成設(shè)計任務(wù)［4］。設(shè)計時，學(xué)生是設(shè)計者，教師是指導(dǎo)者或幫助者，學(xué)生習(xí)慣的被動學(xué)習(xí)方式消失了。對于設(shè)計中遇到的各種問題，學(xué)生必須通過自己分析，與同學(xué)討論，向教師請教以及查閱有關(guān)資料等方式來解決，從而使教學(xué)以教師為中心轉(zhuǎn)變到以學(xué)生為中心，對學(xué)生能從各種渠道獲取知識是一次有效的鍛煉。

但以往課程設(shè)計都集中在課程設(shè)計專用周中完成，課程設(shè)計題目一般是帶式運輸機，主要設(shè)計傳動部分，要求學(xué)生完成的設(shè)計內(nèi)容主要有:運動學(xué)計算 (選電機)、傳動件設(shè)計 (帶傳動、齒輪傳動);軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核;軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇及校核;減速器箱體和附件的設(shè)計等等，畫圖方面要求學(xué)生繪制一張減速器的裝配圖 (0號圖)、兩張零件圖 (傳動零件和軸)。由于設(shè)計內(nèi)容較多，畫圖量較大，設(shè)計周又不停課，加上此時又處于期末復(fù)習(xí)考試階段，學(xué)生的精力不能全部放在課程設(shè)計上，使得一些學(xué)生設(shè)計任務(wù)不明確，設(shè)計思路不清晰，整個設(shè)計過程稀里糊涂，有個別學(xué)生只是抄張圖交差了事，課程設(shè)計效果大打折扣。而目前授課過程中，將課程設(shè)計中的一些內(nèi)容如帶傳動、齒輪傳動、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和軸承的選擇等設(shè)計內(nèi)容在講授機械設(shè)計基礎(chǔ)課程中作為相應(yīng)章節(jié)的作業(yè)來布置，穿插在整個理論教學(xué)過程中，使得理論教學(xué)和課程設(shè)計有機結(jié)合起來，與工程實踐有機結(jié)合起來，使學(xué)生在理論教學(xué)過程中通過實例真正熟悉了機器的組成，熟悉了原動機、傳動裝置和工作機之間的功率、效率等關(guān)系，對設(shè)計機器有了整體的概念。又使得學(xué)生在課程設(shè)計專用周能集中精力進行減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和整體設(shè)計。當(dāng)理論教學(xué)結(jié)束時，課程設(shè)計部分中的設(shè)計計算部分也相繼完成。在設(shè)計周正式畫圖前，要求學(xué)生對各部分計算理清思路，并進行適當(dāng)?shù)臋z查和調(diào)整，以便于繪圖。這樣處理后，使學(xué)生在設(shè)計周，有充分時間應(yīng)用以前所學(xué)的知識來解決減速器中軸與軸上零件的安裝和固定、軸承的潤滑、密封和間隙調(diào)整、減速器箱體以及附件等問題，把以前學(xué)過的有關(guān)材料、熱處理、公差和制造工藝等問題應(yīng)用到減速器設(shè)計中。

另外由于學(xué)生的知識接受能力不同，因此掌握知識水平上出現(xiàn)了不同的層次，如果課程設(shè)計題目完全相同的話，必然造成成績好的學(xué)生不能夠完全發(fā)揮自己的水平，所以對知識掌握較好或者有創(chuàng)造能力的學(xué)生，可以分級命題，做到物盡其用，人盡其才［5］。充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

應(yīng)該特別指出的是，在設(shè)計周集中設(shè)計之前，讓學(xué)生對減速器裝置進行安裝和拆卸是非常必要的，可以使學(xué)生熟悉減速器裝置的基本構(gòu)造，各個零部件之間的連接特點、布置形式和空間位置關(guān)系等［6］。并重點強調(diào)在設(shè)計過程中，許多參數(shù)不可能完全由計算決定，而是要借助畫圖及考慮多方面因素初選或初估等手段來確定。同時告訴學(xué)生設(shè)計時應(yīng)遵照邊畫圖、邊計算和邊修改，交叉進行的“三邊原則”，讓學(xué)生有反復(fù)修改的心理準(zhǔn)備。只有這樣，才能更加熟悉設(shè)計過程，熟能生巧，為將來創(chuàng)新機械打下基礎(chǔ)。

3 重視課外創(chuàng)新活動

為培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新能力，在重視課堂教學(xué)質(zhì)量，上好每一堂課的同時，利用課余時間，將本課程的課堂教學(xué)內(nèi)容擴展到課堂以外，建立第二課堂［7］。在教室非常緊張的條件下，學(xué)院建立了幾個創(chuàng)新實驗室，滿足創(chuàng)新活動的開展。鼓勵廣大學(xué)生積極參加校級、省級和國家級機械設(shè)計創(chuàng)新大賽，積極參加課外科技活動。在創(chuàng)新實驗室，幫助學(xué)生建立科學(xué)的思維方式和完整的現(xiàn)代工程設(shè)計理念，營造科技創(chuàng)新氛圍，注重學(xué)生動手能力的培養(yǎng)以及學(xué)生的優(yōu)良個性發(fā)展。教師積極承擔(dān)機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的指導(dǎo)工作，為科技創(chuàng)新奠基了理論基礎(chǔ)。許多學(xué)生的科技成果的雛形就是來自這門課的引導(dǎo)課題，到目前為止，很多學(xué)生在全省和全國機械設(shè)計大賽中獲獎。由于學(xué)生在參與機械設(shè)計創(chuàng)新大賽中理論知識、動手能力及創(chuàng)新思維都得到了鍛煉和提升，使得這些學(xué)生在就業(yè)時得到用人單位的認(rèn)可，有了更廣闊的發(fā)展空間。

總之以上這些改革各有側(cè)重又相互聯(lián)系，圍繞著實踐性環(huán)節(jié)組成一個不可分割的整體，在機械設(shè)計基礎(chǔ)實踐教學(xué)中，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力起到積極的作用。

［1］呂 宏，馬 巖.淺談機械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2010(5):162 －163.

［2］胡玲鳳.工業(yè)設(shè)計機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)的設(shè)計與實踐［J］.機械設(shè)計與制造，2005(12):8－9.

［3］朱維兵，蔡長韜，陳衛(wèi)澤.機械基礎(chǔ)系列課程實驗教學(xué)的設(shè)計與實踐［J］.高等教育研究(成都)，2007，23(1):55 －56.

［4］王紅閣.《機械設(shè)計基礎(chǔ)》實踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革探究［J］.長江大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)理工卷，2009，6(4):336 －337.

［5］杜 韌，高振玲.機械設(shè)計課程實踐環(huán)節(jié)的改革與創(chuàng)新機械設(shè)計教學(xué)研究［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2008.

［6］薛 偉，辛 穎，侯衛(wèi)萍.基于持色專業(yè)的森林工程人才質(zhì)量培養(yǎng)體系的研究［J］.森林工程，2011，27(5):87 －89.

［7］王 玉.“機械設(shè)計基礎(chǔ)”教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的研究與實踐［J］.教育與職業(yè)，2010(12):103－104.