王 波，林其斌

應(yīng)用型本科教育是以培養(yǎng)知識(shí)、能力和素質(zhì)全面而協(xié)調(diào)發(fā)展，面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)一線的高級(jí)應(yīng)用型人才為目標(biāo)定位的高等教育［1］。與其他高等教育不同，更加注重培養(yǎng)“重基礎(chǔ)、寬口徑”的一線應(yīng)用工程師。隨著現(xiàn)代制造業(yè)的迅猛發(fā)展，培養(yǎng)具有相應(yīng)專業(yè)的業(yè)務(wù)基礎(chǔ)、較寬領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力的機(jī)械類人才，更好地服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，是普通區(qū)域性應(yīng)用型本科院校機(jī)械類專業(yè)人才的培養(yǎng)方向。

滁州學(xué)院2004年由?？圃盒Ｉ秊閼?yīng)用型本科院校，為了服務(wù)當(dāng)?shù)貦C(jī)械行業(yè)發(fā)展的需求，申報(bào)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化本科專業(yè)。傳統(tǒng)的教育思想、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法已不能較好地適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要。為了盡快適應(yīng)本科教育教學(xué)工作的要求和機(jī)械類應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，《機(jī)械原理》課程的教學(xué)正經(jīng)歷著從?？平逃虮究平逃霓D(zhuǎn)變［2］。加強(qiáng)基礎(chǔ)、提高學(xué)生的工程素質(zhì)及工程實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力成為機(jī)械專業(yè)本科生《機(jī)械原理》課程研究的目標(biāo)［3］。因此，本文從《機(jī)械原理》的課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行探索性的改革研究。

1 《機(jī)械原理》課程特點(diǎn)

《機(jī)械原理》課程是一門以機(jī)器和機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象的科學(xué)，主要研究機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)，是機(jī)械類課程中最能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一門課程。本課程主要培養(yǎng)學(xué)生深入了解機(jī)械、正確使用機(jī)械的工程實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的實(shí)踐能力以及應(yīng)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法解決工程實(shí)際問題的能力，在機(jī)械類專業(yè)學(xué)生整個(gè)培養(yǎng)計(jì)劃中占據(jù)核心地位［4］。

作為一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，《機(jī)械原理》是以高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、普通物理等課程為基礎(chǔ)，但與這些基礎(chǔ)課相比，但其課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法等方面有著自身的特點(diǎn)［5］：

1.1 以掌握原理知識(shí)為主，并注意實(shí)際應(yīng)用

機(jī)械原理課程不僅原理知識(shí)較多，與實(shí)際工程問題結(jié)合得更為緊密，研究對(duì)象更有針對(duì)性和實(shí)際意義，如鉸鏈機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)以及間歇機(jī)構(gòu)等等。這些典型機(jī)構(gòu)是組成任何復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的基本單元在學(xué)習(xí)過程中，一方面要深刻理解這些原理和方法；另一方面更要注意這些原理和方法在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。

1.2 學(xué)生難以把握重點(diǎn)知識(shí)以及實(shí)際問題的求解方法

對(duì)于大多數(shù)沒有工程實(shí)踐經(jīng)歷的同學(xué)來說，這門課程的入門比較困難，特別是各種機(jī)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和效果，僅憑幾幅平面圖或照片是很難講解清楚的。另外，機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、分析方法也是同學(xué)們從沒有接觸過的。這些都是機(jī)械原理課程的難點(diǎn)所在。學(xué)生也普遍反映《機(jī)械原理》是一門“老師難教，學(xué)生難學(xué)，機(jī)構(gòu)原理聽得懂，創(chuàng)新機(jī)構(gòu)難下手”的課程。

通過以上分析討論可以看出，在教學(xué)過程中，不斷更新教學(xué)手段和方法，探索《機(jī)械原理》教學(xué)改革的新路，對(duì)于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)水平、適應(yīng)應(yīng)用性人才培養(yǎng)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 豐富教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)的機(jī)械原理課程內(nèi)容是建立在純機(jī)械系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上。課程體系則是以機(jī)構(gòu)的分析為主，側(cè)重對(duì)機(jī)械的認(rèn)知及其性能的分析。所以其課程教學(xué)內(nèi)容選擇、課堂講授和課外訓(xùn)練等教學(xué)環(huán)節(jié)也是緊緊圍繞知識(shí)的掌握而進(jìn)行的，并長期形成了自我封閉的教學(xué)內(nèi)容和體系，這不僅使其內(nèi)容相對(duì)較陳舊，而且導(dǎo)致與相關(guān)課程在內(nèi)容上存在有較大的重復(fù)或脫節(jié)。

針對(duì)我校的本科生源總體上文化知識(shí)相對(duì)較差這一實(shí)際情況以及根據(jù)我校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型本科人才的需要，機(jī)械原理課程應(yīng)以增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力、提高分析和解決問題能力為課程建設(shè)目標(biāo)，該課程由原來課堂授課課時(shí)72學(xué)時(shí)壓縮到54學(xué)時(shí)。顯然，仍然沿用灌輸式、面面俱到傳統(tǒng)的教學(xué)手段已很難完成教學(xué)任務(wù)，難以提高教學(xué)質(zhì)量。為此，我們將教學(xué)內(nèi)容分化為5個(gè)模塊，及“機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析”、“平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析”、“常用機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)”、“機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)”和“機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)”五大知識(shí)模塊，其中在課堂上著重講解前三大模塊，其他兩個(gè)模塊的的知識(shí)主要在課程設(shè)計(jì)和課程實(shí)踐中講解，充分利用課堂時(shí)間講授重點(diǎn)知識(shí)。適當(dāng)刪除一些在工程實(shí)際中基本不再使用或已失去指導(dǎo)意義的內(nèi)容、與先修課程內(nèi)容重復(fù)的部分和一些繁瑣的公式推導(dǎo)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和手段，進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析、綜合與仿真等解決工程實(shí)際問題的思維方法和基本技能。如連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的圖譜法和實(shí)驗(yàn)法、連桿機(jī)構(gòu)力分析等。精簡一些理論上已很成熟或?qū)I(yè)性過強(qiáng)的內(nèi)容，如略去齒輪傳動(dòng)中無側(cè)隙嚙合條件、根切的形成過程和不根切最小齒數(shù)公式推導(dǎo)過程，重點(diǎn)突出結(jié)論的應(yīng)用。

隨著科學(xué)的發(fā)展，學(xué)科間的交叉和滲透，本學(xué)科也出現(xiàn)了許多新的理論和研究方法，涉及的領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。為了讓同學(xué)及時(shí)了解學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)，提高學(xué)習(xí)積極性，在授課過程中適時(shí)地將這些信息傳達(dá)給同學(xué)，培養(yǎng)他們的專業(yè)興趣和拓展視野。如微型機(jī)械、納米機(jī)械、機(jī)器人技術(shù)等機(jī)械學(xué)科最新發(fā)展動(dòng)態(tài)、研究內(nèi)容和成果，以及機(jī)械學(xué)科在航空航天、深海作業(yè)、生物工程等領(lǐng)域的應(yīng)用等。同時(shí)，CAD、CAE技術(shù)的發(fā)展和成熟為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)提供了有力的技術(shù)支撐，將三維虛擬樣機(jī)技術(shù)、參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)和計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)結(jié)合在《機(jī)械原理》中一同講授，使學(xué)生既可以及時(shí)掌握最先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)手段，加快設(shè)計(jì)進(jìn)程，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但引入這些內(nèi)容，僅限于介紹基本概念和基本思路，“點(diǎn)到為止”，目的是激發(fā)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的求知欲望和深入探索的熱情。

3 改進(jìn)教學(xué)方法

在傳統(tǒng)的知識(shí)傳授方式下，學(xué)生始終處于被動(dòng)接受的地位，嚴(yán)重限制了學(xué)生的思維能力，壓制了其創(chuàng)新精神，這不利于學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教會(huì)學(xué)生獲得知識(shí)的方法比傳授知識(shí)更重要。通過機(jī)械原理的教學(xué)活動(dòng)，把理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)相結(jié)合。將傳統(tǒng)課堂傳授知識(shí)的灌輸式教學(xué)觀念轉(zhuǎn)變到用教師講授的知識(shí)去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的創(chuàng)新式觀念上。采用有效的教學(xué)方法和手段，有利于課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，有利于培養(yǎng)一批以理性思維代替?zhèn)鹘y(tǒng)思維，具有較強(qiáng)分析和解決問題能力的創(chuàng)新人才，具體方法如下：

3.1 盡量與工程實(shí)際相結(jié)合

隨著計(jì)算機(jī)的普及，機(jī)械原理中增加了許多解析法的內(nèi)容，例如，平面連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)兩章中，教科書都用了很多篇幅介紹作圖法和解析法。事實(shí)上，對(duì)于平面連桿機(jī)構(gòu)，利用作圖法或圖譜曲線，已經(jīng)可以滿足一般工程設(shè)計(jì)的需要，解析法所能解決的位置對(duì)應(yīng)（或軌跡點(diǎn)）并沒有超過作圖法所能解決的范圍，只是精度有所提高而已，所以我們?cè)诮虒W(xué)中側(cè)重作圖法。而凸輪機(jī)構(gòu)的情況恰恰相反，隨著數(shù)控機(jī)床的大量應(yīng)用，凸輪（或靠模原型）現(xiàn)在多用線切割加工，早以改變了傳統(tǒng)的加工方法，因此用解析法算出凸輪的廓線坐標(biāo)值就顯得重要了，所以教學(xué)中側(cè)重解析法。

3.2 加強(qiáng)分析討論

一般的教材中，對(duì)公式的推導(dǎo)大都作了較詳盡的介紹，但公式中參數(shù)的變化對(duì)機(jī)構(gòu)性能和結(jié)構(gòu)的影響介紹得較少，所以學(xué)生大都只會(huì)死套公式，不會(huì)靈活應(yīng)用。我們除對(duì)少數(shù)重要公式作必要的推導(dǎo)外，將注意力主要放在對(duì)公式的討論上。例如，齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)，其齒數(shù)、齒寬系數(shù)對(duì)齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)影響較大，因此應(yīng)作詳盡的討論。

3.3 注意演化引導(dǎo)

對(duì)普通蝸桿傳動(dòng)來說，就其原理來說，完全可看作斜齒輪－螺旋傳動(dòng)－蝸桿傳動(dòng)演變而得到，因此普通蝸桿傳動(dòng)就其本質(zhì)來說，仍可看作是一對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，所以也有法面、端面、軸面之分，這是它們的共性，由于演變本身的特點(diǎn)，就使蝸桿傳動(dòng)有了自己的特性。這樣引導(dǎo)容易使學(xué)生理解斜齒輪傳動(dòng)與蝸桿傳動(dòng)的異同點(diǎn)，對(duì)蝸桿傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、失效形式、選材原則有清晰的輪廓。所以具體講解時(shí)，就用不著再對(duì)設(shè)計(jì)公式多作介紹，只要將重點(diǎn)針對(duì)蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)，講清楚設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)就可以了。

3.4 引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)

除了搞好課堂講解外，應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效的自學(xué)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。其中包括：課前自學(xué)，教師預(yù)先告知學(xué)生下次講課的內(nèi)容、重點(diǎn)所在，有意識(shí)地出些思考題，以使學(xué)生自學(xué)有較強(qiáng)的針對(duì)性，提高預(yù)習(xí)的效果；課后自學(xué)，教師除精選作業(yè)，還引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)加以整理和消化。例如，學(xué)生在學(xué)完各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)后，列出一些表格，讓學(xué)生翻書或者查資料來比較各類傳動(dòng)的特點(diǎn)。以使學(xué)生通過各類傳動(dòng)的互相比較，自己的主動(dòng)搜集，對(duì)所學(xué)的知識(shí)加以深刻的理解；課內(nèi)自學(xué)，教師有意識(shí)地在課堂上安排小塊內(nèi)容、小塊時(shí)間自學(xué)，自由討論，改變學(xué)生長時(shí)間被動(dòng)聽課的狀態(tài)，活躍課堂的氣氛，其實(shí)際效果要比教師連續(xù)講解好得多。

4 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

4.1 課程實(shí)驗(yàn)層次化

《機(jī)械原理》實(shí)驗(yàn)一般是以單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，為了破除學(xué)生對(duì)創(chuàng)造發(fā)明的神秘感，開闊視野，提高創(chuàng)新思維能力，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上，減少驗(yàn)證性項(xiàng)目，開設(shè)設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在實(shí)驗(yàn)方法上，實(shí)現(xiàn)由示范性、驗(yàn)證型向參與型、研究型轉(zhuǎn)變。在管理上，突出以學(xué)生為主，對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行開放，為學(xué)生提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)。為此，我們把課程實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)層次：

4.1.1 認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)

主要是為了使學(xué)生對(duì)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力狀況產(chǎn)生一些感性的認(rèn)識(shí)。本層次實(shí)驗(yàn)主要以典型行業(yè)機(jī)械為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，如減速器、內(nèi)燃機(jī)等。學(xué)生首先要熟悉機(jī)器的使用說明書，仔細(xì)觀察機(jī)器的總體結(jié)構(gòu)，并觀察機(jī)器的運(yùn)動(dòng)，從而明確機(jī)器的總功能；然后仔細(xì)觀察機(jī)器的各個(gè)工作部分，理解機(jī)器的工作原理，討論并完成功能分析和各個(gè)部分結(jié)構(gòu)圖的繪制；最終分組討論完成繪制本機(jī)的機(jī)構(gòu)簡圖。通過此類實(shí)驗(yàn)，可以鍛煉提高學(xué)生觀察能力、動(dòng)手能力和知識(shí)綜合應(yīng)用能力，同時(shí)接觸了解典型機(jī)械產(chǎn)品的工作原理，拓寬了知識(shí)面。

4.1.2 探究性實(shí)驗(yàn)

主要使學(xué)生思考和研究在改變實(shí)驗(yàn)條件下，機(jī)械的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力狀況。我們實(shí)驗(yàn)是基于UG開發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)，采編了在工程中常用的幾十多種運(yùn)動(dòng)副的形式，學(xué)生在計(jì)算機(jī)上拆出各個(gè)構(gòu)件，仔細(xì)觀察構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，再將構(gòu)件組裝到一起，觀察構(gòu)件之間的接觸和相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況，確定運(yùn)動(dòng)副的類型。同時(shí)，學(xué)生通過改變機(jī)構(gòu)的尺寸，實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)方式。該實(shí)驗(yàn)可以加深學(xué)生對(duì)構(gòu)件結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)副的認(rèn)識(shí)，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

4.1.3 自主開放式實(shí)驗(yàn)

為了提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力以及創(chuàng)新能力，我們?yōu)閷W(xué)生提供了各種機(jī)械零部件、電機(jī)、傳輸零部件、聯(lián)接零部件等。主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及動(dòng)手搭建機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，使自己的設(shè)計(jì)可以得到實(shí)現(xiàn)，體現(xiàn)自己對(duì)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的能力。本實(shí)驗(yàn)可提高參加者的動(dòng)手能力、機(jī)械設(shè)計(jì)能力以及對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的理解能力。

4.2 課程設(shè)計(jì)自主化

傳統(tǒng)的《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)中設(shè)計(jì)題目類型較單一，訓(xùn)練內(nèi)容基本上是圍繞系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制、凸輪或連桿機(jī)構(gòu)的圖解法和解析法設(shè)計(jì)、編寫課程設(shè)計(jì)說明書等進(jìn)行。但千篇一律的內(nèi)容，使學(xué)生感覺這一訓(xùn)練環(huán)節(jié)枯燥無味，激不起學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也束縛了學(xué)生的思維，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性未得到充分發(fā)揮。

我們提倡以學(xué)生自主設(shè)計(jì)為主，教師輔助指導(dǎo)，學(xué)生和教師協(xié)商完成一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)申請(qǐng)表，落實(shí)設(shè)計(jì)的任務(wù)、分析和設(shè)計(jì)的方法、進(jìn)度安排等。然后，由學(xué)生自主進(jìn)行調(diào)研、設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)要求學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)問題提出2～3個(gè)方案構(gòu)思并進(jìn)行比較。教師要及時(shí)針對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行引導(dǎo)，必要時(shí)組織相關(guān)人員進(jìn)行討論。還為學(xué)生提供了ADAMS軟件和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)意設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)儀，學(xué)生可以根據(jù)自己的情況進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真或?qū)嵨锝M裝，驗(yàn)證自己設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況。最后，學(xué)生需提交設(shè)計(jì)計(jì)算說明書并進(jìn)行答辯。答辯以6個(gè)學(xué)生為一組，學(xué)生首先要在規(guī)定的設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)對(duì)自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行陳述，然后，回答同學(xué)和老師所提出的問題。課程設(shè)計(jì)的成績根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)、答辯、提出問題等方面的情況，由其他同學(xué)和教師確定。

5 結(jié)束語

隨著技術(shù)的進(jìn)步和我國現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，傳統(tǒng)的機(jī)械原理的課程體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法已不能較好地適應(yīng)新形勢(shì)下對(duì)技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要。本文結(jié)合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)《機(jī)械原理》課程教學(xué)內(nèi)容、方法及實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行了探索，并在實(shí)際的教學(xué)過程中取到較好的教學(xué)效果，但在學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等方面上有待進(jìn)一步的研究。

［1］ 劉迎春.應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)定位及其知識(shí)、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2004（10）：56－57.

［2］ 鮑莉，康紅艷.《機(jī)械原理》課程教學(xué)研究與實(shí)踐［J］.重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（18）：178－179.

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