張培培，王科盛，凌 丹

(電子科技大學 機械電子工程學院，四川 成都 611731)

非機械專業(yè)機械技術基礎教學改革探索

張培培，王科盛，凌 丹

(電子科技大學 機械電子工程學院，四川 成都 611731)

為了更好地擴展非機械專業(yè)本科生的知識面，各高校面向非機械專業(yè)學生開設了機械技術基礎課程。由于相關知識儲備欠缺，使該課程在教學過程中存在諸多問題。該文針對性地從課堂授課、實踐環(huán)節(jié)和考核方式3個方面進行了教學改革探索。授課將實際工程問題引入課堂使實際和理論緊密結(jié)合；增加學生自主實踐環(huán)節(jié)；考核突破傳統(tǒng)考試弊端。實踐表明，此項改革拓展了學生的知識領域，激發(fā)了學生對機械的興趣，鍛煉了學生解決實際問題的意識和思維，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

機械技術基礎；自主實驗；工程實際；考核

機械是國民經(jīng)濟的基礎，因此機械技術基礎課程是高等工科院校中的一門主干課程，其全面介紹機械原理和設計的基本理論及基本知識，在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)和教學計劃中占有重要的地位。但由于課程內(nèi)容本身原因和傳統(tǒng)教學模式的一些弊端，造成本課程的教學過程存在很多問題，如理論和工程實際結(jié)合不起來，實踐環(huán)節(jié)不能很好發(fā)揮學生的能動性，考核方式過于追求死記硬背等。另外，一些非機械類專業(yè)的學生，由于缺乏一些必備專業(yè)知識的儲備，造成此課程在教學過程中問題頻出。

本文針對這些問題，從教學、實踐和考核3個環(huán)節(jié)入手，探討如何改革使學生能更好地掌握專業(yè)知識并具有創(chuàng)新意識和思維。

1 當前存在的問題

機械技術基礎課程主要是介紹機械方案設計(原理設計)、參數(shù)設計到結(jié)構設計的所有內(nèi)容，綜合了設計和原理兩方面的機械基本內(nèi)容。它是高等工科院校近機類和非機類各專業(yè)必修的一門技術基礎課程。主要研究機械中的常用機構和通用零部件的工作原理、結(jié)構特點、基本的設計理論和計算方法等，為學生學習后續(xù)課程和將來從事工程技術工作打下良好的技術基礎，對培養(yǎng)學生的設計思維和創(chuàng)新能力有著非常重要的作用。因此，機械技術基礎不僅在教學計劃中有承上啟下的作用，而且在人才培養(yǎng)上還有其特殊的作用。所以，目前幾乎所有的工科院校都開設了此課程。

由于此課程包含內(nèi)容較多(如理論力學、材料力學、金屬學、工程材料、機械傳動、常用機構、通用零件設計等)，綜合性很強，另外要求學生不僅要掌握扎實的基礎理論知識，更重要的是理解那些從工程實踐中得到的知識經(jīng)驗，同時具備將所學知識應用到工程實踐中的能力，因此課程的實踐性很強。針對此課程的特點，大部分高校的教學環(huán)節(jié)包含了課堂講授、實驗和課程設計3部分。此過程中也存在很多問題，如課程設計過于程序化[1]，課堂灌輸理論太多，和實際結(jié)合不緊密[2]，缺乏對學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的訓練[3]等。這些問題的存在嚴重阻礙了現(xiàn)代創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，因此有必要且必須對機械技術基礎課程進行改革。很多高校都從內(nèi)容和教學模式上摸索有效的改革方法[4-10]，耦合方法[11]和哲學[12]也應用在機械設計的教學改革中。

目前，一些高校為了更好地擴展非機械專業(yè)學生的知識面，尤其對于機械電子工程學院的學生，開設了機械技術基礎(或稱為機械設計基礎)課程。像電子科技大學機械電子工程學院面向電氣工程及其自動化和工業(yè)工程兩個專業(yè)的學生開設了機械技術基礎這門課。由于屬于非機械專業(yè)，這兩個專業(yè)的學生在學習此門課之前，并沒有學習材料力學和工程材料等相關課程，造成在講授此課過程中需要補充大量的相關知識，加上學時有限，影響此課程授課質(zhì)量。因此，機械技術基礎這門課在上述情況下存在的普遍問題有以下3點。

1)課堂灌輸理論知識太多，和實際結(jié)合不緊密，理論與實際嚴重脫節(jié)，學生興趣不高，教學效果不明顯。

2)實驗程序化，實踐效果不明顯。目前所開設的實驗都是制定好流程，學生只要按照程序做就可以，并不了解其中的原理。這樣不能充分發(fā)揮學生的主動性，與培養(yǎng)學生的動手能力相違背。當然也缺乏對學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的訓練。

3)實踐環(huán)節(jié)中課程設計缺失或程序化。很多高校在這門課都開設了相應的課程設計，可都是程序化，不能使學生更好地了解設計的原因、過程和所學的理論知識。另外一些高校由于多種原因，沒有開設相應的課程設計，鍛煉學生的實踐環(huán)節(jié)缺失，與培養(yǎng)高質(zhì)量創(chuàng)新性的本科生的學校初衷是背道而馳。

本文針對上述的各種弊端將對機械技術基礎課程從教學形式和教學實踐兩方面進行改革探索，從而提高本科生的培養(yǎng)質(zhì)量。

2 改革的內(nèi)容

針對上述問題，本文主要從課堂講授和實踐環(huán)節(jié)兩部分進行教學改革的初探。研究思路如圖1所示。

根據(jù)圖1研究思路，主要研究內(nèi)容分為以下3部分。

1)課堂講授。打破傳統(tǒng)的灌輸式講課方式，在講授每部分知識點前，請從事相關實際工程的國內(nèi)科研院所和企業(yè)的工作人員講授目前工程中實際存在的問題，引起問題的原因，解決問題的方法以及解決問題需要儲備的專業(yè)知識，目前無法解決的問題原因何在，所處行業(yè)的瓶頸等現(xiàn)狀，從而引起學生對機械的興趣，讓學生明白學習理論知識的目的和使用方法。然后通過課本上相關的理論知識解釋或解決問題，真正做到理論和實際緊密結(jié)合。將一些實際問題簡化為作業(yè)，不限制學生解決問題的方法，充分發(fā)揮學生的能動性和積極性，從而更好地鍛煉學生運用所學理論知識解決實際問題的能力。

圖1 研究思路

2)實踐環(huán)節(jié)。實踐環(huán)節(jié)包括實驗和課程設計。目前實驗是規(guī)定好的程序和實驗操作順序。學生參與度較差，導致學生做完實驗也不知道前因后果。學生更不了解一些實驗參數(shù)選擇的原則，為什么會有重復步驟，結(jié)果偏差的原因等。這樣實驗就成為一個走過場，不能達到實際培養(yǎng)學生思考能力的目的?；诖耍灾鲗嶒瀸⒉捎脤W生開放式自主選題或擬題，與指導老師協(xié)商實驗方案和流程，通過搭建實驗平臺，自主完成實驗流程和實驗結(jié)果的分析。實驗結(jié)果如有偏差，需要尋求原因并重新實驗，由指導老師評價實驗對學生的鍛煉效果。

課程設計同樣也是流于形式。改革的過程和自主實驗相似，由學生根據(jù)自己的特長或愛好，自主選題或擬題，其擬題需要和指導老師協(xié)商評估其可行性。然后利用自己所學的理論知識，從載荷計算、尺寸確定到材料選擇和加工方式，裝配公差和配合，整個過程實施完，使學生了解設計的流程和參數(shù)選擇的原因。此過程可以很好地鍛煉學生運用理論知識的能力以及全局考慮問題的能力。這兩個實踐環(huán)節(jié)都是給學生提供充分的實驗環(huán)境和平臺，讓學生發(fā)揮自己的特長，運用自己所掌握的理論知識，原創(chuàng)性的設計一些產(chǎn)品或零件，從而更好地鍛煉學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維。

3)考核形式。傳統(tǒng)的閉卷考試讓學生形成一種考前死記硬背，考后迅速忘掉的情況。沒有實踐，對其印象不深，僅僅為了應付考試，這完全與學而致用矛盾。為了突破傳統(tǒng)的閉卷考試弊端，讓學生真正掌握所學知識并能運用知識，提高學生解決問題的能力和創(chuàng)新思維意識，使學校培養(yǎng)的學生能真正成為國家所需要的創(chuàng)新人才，考核方式將去除閉卷考試，以在自主實驗和自主課程設計過程中的創(chuàng)新程度和解決實際工程問題的知識運用程度為標準，綜合考慮學生平時作業(yè)、自主實驗和自主課程設計的效果，對學生進行考核。

3 改革效果分析

本文將改革后的模式運用在電子科技大學機械電子工程學院工業(yè)工程專業(yè)的機械技術基礎課程上，通過學生反饋和考核結(jié)果，現(xiàn)對教學效果分析有如下兩個方面。

1)將某一航空研究所實際的機械設計問題導致墜機事件引入到課堂，闡述其機械的重要性和學習此門課的重要性，激發(fā)了學生對機械學習的興趣。作業(yè)以實際生活和工程中的機械為對象，如在計算自由度一章中，作業(yè)沒有布置枯燥的機械結(jié)構自由度計算，而是讓學生畫出生活中機械結(jié)構簡圖并計算自由度，如訂書機、雨傘、剪子、門等，并分析自由度與原動件數(shù)目的關系，這樣充分發(fā)揮學生的能動性和積極性，很好地鍛煉了學生運用所學理論知識解決實際問題的能力。

2)對于自主實驗和自主課程設計，將原來流于形式固定的3個相關實驗，改革為基于實驗室的條件，將所有機械實驗對學生開放，讓學生根據(jù)自己的興趣進行選擇和操作。學生對此反應極好，從中得到了很好的鍛煉。一些學生希望增加實驗項目，課程設計打破常規(guī)的減速器的設計，充分發(fā)揮了學生的想象力。

4 結(jié)束語

本文從課堂講授和實踐環(huán)節(jié)兩部分進行教學改革。將校外的企業(yè)或研究所從事實際工程的工作人員引入到課堂講述目前存在的實際問題，并針對問題講授課本理論知識，實現(xiàn)理論和實際緊密結(jié)合。開設自主實驗和自主課程設計,提高學生運用知識解決問題的能力以及培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識。

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Exploration of Mechanical Technology Foundation Teaching for Non-Mechanical Majors

ZHANG Peipei, WANG Kesheng, LING Dan

(School of Mechatronics Engineering, University of Electronic and Science Technology of China, Chengdu 611731, China)

In order to extend the knowledge for non-mechanical majors students, many collages or universities offer mechanical technology foundation course for them. Due to the lack of relative professional knowledge, many problems arise during the teaching this course. Based these problems, this paper proposes a reformation for teaching model in classroom, practice section and assessment.For teaching model, the actual engineering problems are introduced to class for taking attention of students.Moreover, it leads to close combination of the theory and the practice. The self-directed experiment section is added to the reformation.The updated assessment break malpractices of the traditional examination. These reformations can extend student’s knowledge and stimulate students’ interest in machines.It also trains students to solve practical problems with new consciousness and thinking and cultivate students’ innovative thinking and innovation ability.

mechanical technology foundation; self-directed experiment; engineering practice; assessment

2015-09-22；修改日期:2016-11-25

電子科技大學教育教學改革研究項目(2015XJYYB048)。

張培培(1981-)，女，博士，講師，主要從事機械可靠性方面的教學和科研工作。

G642.4

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.01.027