朱孫科 羅天洪 鐘 厲 趙樹恩

（重慶交通大學(xué) 機(jī)電與汽車工程學(xué)院，中國(guó)重慶400074）

機(jī)械原理課程教學(xué)方法探索與實(shí)踐

朱孫科 羅天洪 鐘 厲 趙樹恩

（重慶交通大學(xué) 機(jī)電與汽車工程學(xué)院，中國(guó)重慶400074）

為提高機(jī)械原理課程的教學(xué)質(zhì)量，本文分析了機(jī)械原理課程在機(jī)械類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中的重要地位；針對(duì)該課程承前啟后、內(nèi)容豐富的特點(diǎn)，結(jié)合我校相關(guān)專業(yè)特色，本文研究了機(jī)械原理課程教學(xué)模式，提出了機(jī)械原理課程緒論課引導(dǎo)、實(shí)踐環(huán)節(jié)強(qiáng)化、內(nèi)容體系構(gòu)建、教材講義編寫、多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相統(tǒng)一等方面的見解與嘗試。

機(jī)械原理；教學(xué)方法；教學(xué)研究

0 引言

機(jī)械原理課程是一門研究機(jī)械的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析和設(shè)計(jì)基本理論問題的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)與車輛工程專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中均為必修的主干課程。作為機(jī)械類專業(yè)中一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它具有較強(qiáng)的工程性、實(shí)踐應(yīng)用性、創(chuàng)新性，在整個(gè)教學(xué)體系中起著承上啟下的作用。本課程任務(wù)是使學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)械動(dòng)力學(xué)的基本理論知識(shí)和基本技能，并初步具有擬定機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案、分析和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的能力。該課程工程特色明顯，是學(xué)生使用機(jī)械、設(shè)計(jì)機(jī)械的根本，它在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械技術(shù)工作的適應(yīng)能力、開發(fā)創(chuàng)造能力，特別是在培養(yǎng)學(xué)生分析與解決工程實(shí)際問題能力方面有著重要的作用。

為提高機(jī)械原理課程教學(xué)質(zhì)量，國(guó)內(nèi)從事該課程教學(xué)的教師對(duì)其教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方式等方面進(jìn)行了有益的改革嘗試[1-3]。本文結(jié)合我校學(xué)科專業(yè)的特色，考慮學(xué)生的能力素質(zhì)要求，在機(jī)械原理課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、講義教程選擇等方面提出了探討。

1 注重培養(yǎng)激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)精神

1.1 緒論課的設(shè)計(jì)與引導(dǎo)

緒論課作為機(jī)械原理的首堂課，是課程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，在本門課程的教學(xué)中有著不可忽視的作用。通過緒論課講述，應(yīng)使學(xué)生明白本門課程學(xué)習(xí)的目的、內(nèi)容和重要性，并建立起機(jī)械原理這門課整體概念、全面認(rèn)識(shí)，清楚該課程與自己所學(xué)專業(yè)間的關(guān)系以及與已修課程和后續(xù)課程間的關(guān)系。經(jīng)過緒論課的學(xué)習(xí)，應(yīng)該能夠使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，激發(fā)起學(xué)習(xí)興趣與熱情，創(chuàng)造一個(gè)良好的開端，達(dá)到事半功倍的效果。

和絕大多數(shù)教材一樣，我校選用的孫桓主編《機(jī)械原理》緒論部分也是作為單獨(dú)章節(jié)編寫，主要內(nèi)容包含：機(jī)械原理課程的研究對(duì)象及內(nèi)容、學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程的目的與方法、機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀等。教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)可以在介紹上述內(nèi)容的同時(shí)，采取穿插的形式重點(diǎn)闡述貫穿全課程易混淆而又非常重要的，如構(gòu)件、零件、機(jī)構(gòu)、機(jī)器、機(jī)械、運(yùn)動(dòng)鏈等概念。另外，采用介紹與機(jī)械原理相關(guān)的科研項(xiàng)目、機(jī)械課外競(jìng)賽等多種手段來進(jìn)行引導(dǎo)，課外競(jìng)賽可以選取機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的相關(guān)參賽作品，如第五屆全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽我校獲獎(jiǎng)作品進(jìn)行介紹，讓學(xué)生體會(huì)到機(jī)械原理其實(shí)就在身邊，以期激發(fā)其學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，為今后學(xué)習(xí)做好有益鋪墊。

1.2 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

為使學(xué)生更深刻地理解掌握機(jī)械原理基本理論知識(shí)，針對(duì)我院相關(guān)專業(yè)學(xué)生，除課內(nèi)機(jī)構(gòu)測(cè)繪、齒輪范成法等教學(xué)實(shí)驗(yàn)外，將教師手中的合適項(xiàng)目，進(jìn)行分解、拆分作為若干個(gè)子項(xiàng)目讓學(xué)生自己動(dòng)手，通過一人或者幾個(gè)人一組的方式完成，這種方式可以有效的提升學(xué)生資料檢索、工程圖繪制、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等方面能力，同時(shí)也有利于培養(yǎng)學(xué)生間的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。這在培養(yǎng)工科學(xué)生的創(chuàng)新能力、創(chuàng)新思維以及工程實(shí)踐能力方面是一種很好的嘗試。此外，通過教師、輔導(dǎo)員等途徑鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間采用三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維虛擬造型設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析教學(xué)中常用分析方法的不足?？梢蕴岣邔W(xué)生對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件的操作熟練度、調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新積極性。積極鼓勵(lì)本班學(xué)生參加“大學(xué)生創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練大賽”、“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”等有益賽事，以“傳幫帶”的模式讓卓越工程師班中優(yōu)秀同學(xué)與高年級(jí)學(xué)生組隊(duì)，激發(fā)了學(xué)生對(duì)機(jī)械原理學(xué)習(xí)興趣，也培養(yǎng)了他們的工程實(shí)踐能力。同時(shí)，以某幾個(gè)同學(xué)為核心，可以產(chǎn)生輻射效應(yīng)，帶動(dòng)更多同學(xué)參與到此類科技活動(dòng)中來，以期增加學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力、提高對(duì)機(jī)械原理的認(rèn)識(shí)、增加課程的學(xué)習(xí)興趣。

2 教學(xué)內(nèi)容的合理構(gòu)建與教材選擇

2.1 教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建

機(jī)械原理課程有與物理、理論力學(xué)等課程相同的知識(shí)點(diǎn)，如機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、力分析等，也有其獨(dú)有的知識(shí)點(diǎn)，如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)中的“反轉(zhuǎn)法”等。為使機(jī)械原理的專業(yè)知識(shí)與本專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力達(dá)到有機(jī)地融合，通過對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力等方面的了解，把握機(jī)械原理與先修課程及后續(xù)課程間的內(nèi)在聯(lián)系，將機(jī)械原理的課程體系大體上分成：通用方法篇與特有方法篇，前者如機(jī)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析、力分析等，后者如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)中出現(xiàn)的“反轉(zhuǎn)法”等，使學(xué)生了解課程體系的總體構(gòu)成；圍繞學(xué)生機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，將課程內(nèi)容定位到如下幾個(gè)方面：機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析與力分析、機(jī)械效率、機(jī)械平衡、常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等模塊，在課程引導(dǎo)中介紹工業(yè)機(jī)器人、內(nèi)燃機(jī)、轎車等工程實(shí)際應(yīng)用以及往屆學(xué)生的設(shè)計(jì)作品。通過教學(xué)實(shí)踐表面，上述機(jī)械原理課程體系的知識(shí)結(jié)構(gòu)分類方法，更能讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)本課程的特點(diǎn)，符合我校相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)要求。

2.2 教材的選擇

目前比較有代表性的參考教程如西北工業(yè)大學(xué)孫桓主編《機(jī)械原理》、上海交通大學(xué)鄒慧君主編《機(jī)械原理》等。結(jié)合我校教師、學(xué)生教與學(xué)的特點(diǎn)，以及近些年來的機(jī)械教研室的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，采用西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室孫桓主編的 《機(jī)械原理》（第七版）作為機(jī)械原理課程的主要教程。同時(shí)組織學(xué)院有多年教學(xué)和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的骨干教師，參與編寫《機(jī)械原理習(xí)題集》和《機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)講義》等有益的學(xué)習(xí)輔助資料，通過幾屆學(xué)生的教學(xué)情況看，上述資料對(duì)課程學(xué)習(xí)起到了很大的促進(jìn)作用。

3 注重多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)統(tǒng)一

在這個(gè)信息化時(shí)代，教師能夠科學(xué)、合理、有效的使用現(xiàn)代多媒體教學(xué)方式是其必備的基本教學(xué)技能。當(dāng)前大學(xué)課程“廣而博”的設(shè)置方式，使得機(jī)械原理課程的學(xué)時(shí)不斷地壓縮，采用現(xiàn)代化的多媒體教學(xué)手段可以很大程度上解決少課時(shí)與多內(nèi)容間的矛盾。此外，多媒體教學(xué)具有形象生動(dòng)、信息豐富、交互性較強(qiáng)的特點(diǎn)，可以靈活的介紹工程實(shí)例、圖片、動(dòng)畫等內(nèi)容，能夠有效地幫助學(xué)生理解抽象問題，如可以用動(dòng)畫的方式演示各種機(jī)械或機(jī)構(gòu)的工作原理與運(yùn)動(dòng)過程，獲得課本和板書難以達(dá)到的效果。

相比于多媒體教學(xué)，傳統(tǒng)教學(xué)方式講授速度慢，但學(xué)生容易做筆記，并且有充分的時(shí)間來思考、消化相關(guān)內(nèi)容。機(jī)械原理作圖內(nèi)容較多，針對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)，為方便學(xué)生理解，可以選擇采取板書的形式，如采用“反轉(zhuǎn)法”求鉸鏈中心、求凸輪廓線等知識(shí)點(diǎn)，給學(xué)生足夠思考時(shí)間，達(dá)到學(xué)生與教師同步思維，利于消化吸收所學(xué)內(nèi)容。

因此，教師應(yīng)該根據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行選擇，將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)手段有機(jī)的結(jié)合起來，達(dá)到本專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的教學(xué)目的。

4 結(jié)束語

機(jī)械原理課程在機(jī)械類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中占有舉足輕重的地位，本文從注重培養(yǎng)激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)精神、教學(xué)內(nèi)容的合理構(gòu)建與教材選擇、注重多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)統(tǒng)一等3個(gè)方面探討了機(jī)械原理課程教學(xué)的一些體會(huì)，并付諸了實(shí)踐，以供相關(guān)教學(xué)工作者參考。

［1］劉慶運(yùn)，錢瑞明.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機(jī)械原理課程教學(xué)[J].教育教學(xué)論壇，2012(16)：33-34.

［2］毛婭.適應(yīng)“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的機(jī)械原理雙語教學(xué)探索與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2013(06)：191-192.

［3］匡兵，孫永厚，景暉，等.面向應(yīng)用的《機(jī)械原理》教學(xué)改革實(shí)踐[J].科技信息，2012(33)：707.

重慶市高等教育教學(xué)改革研究重點(diǎn)項(xiàng)目（09-2-013，102216）。

朱孫科（1982—），男，博士，講師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及理論方面的研究。

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