徐淑珍

摘要 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)教學(xué)體系中占有十分重要的地位。不斷摸索該實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的組織、設(shè)計(jì)和教學(xué)方法，使其達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力的作用，將會(huì)使理論教學(xué)更主動(dòng)，學(xué)生掌握知識(shí)更容易。

關(guān)鍵詞 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 創(chuàng)新能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.05.067

“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”是機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生的主要技術(shù)基礎(chǔ)課程之一，是培養(yǎng)學(xué)生分析、解決工程實(shí)際問(wèn)題和創(chuàng)新能力的主干課程，是連接基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)踐的橋梁。機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合、解決分析問(wèn)題的能力，同時(shí)它也是啟迪學(xué)生創(chuàng)新思維、開(kāi)拓學(xué)生創(chuàng)新潛能的重要手段。因其自身的基礎(chǔ)性和平臺(tái)作用，可以方便地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維訓(xùn)練和創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作。而機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)正是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要作用

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是使學(xué)生在特定的環(huán)境下通過(guò)學(xué)生的主觀努力完成的教學(xué)過(guò)程，它在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力方面具有特定的優(yōu)勢(shì)，它的直觀性、實(shí)踐性、綜合性是理論教學(xué)不可替代的。學(xué)生通過(guò)實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)出來(lái)的綜合能力包括動(dòng)手能力、觀察分析能力和勇于探索的創(chuàng)新精神。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生不僅可以學(xué)會(huì)選擇、正確使用各種儀器，而且可以驗(yàn)證所學(xué)的基本理論，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生鞏固理論知識(shí)、掌握實(shí)驗(yàn)技能、培養(yǎng)創(chuàng)新思維的重要環(huán)節(jié)，從某種意義上講，對(duì)啟發(fā)學(xué)生的想象思維和創(chuàng)新意識(shí)起著點(diǎn)石成金的作用。

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是學(xué)生進(jìn)行機(jī)械綜合設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是工程意識(shí)訓(xùn)練的主要課程。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)必不可少的實(shí)踐環(huán)節(jié)，它對(duì)實(shí)現(xiàn)理論課程教學(xué)目標(biāo)起著特別關(guān)鍵的作用。

加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是高等工科院校課程教學(xué)改革的一個(gè)特別重要的方向。改革以往高校課程教學(xué)中重視理論知識(shí)，輕視實(shí)踐環(huán)節(jié)、忽略實(shí)際應(yīng)用的狀況；完成全新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建；滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人材培養(yǎng)的要求。為此目的，我們緊緊圍繞機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容與體系，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法進(jìn)行了改革探索，完善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、改革了實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和方法。

2重視基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的基本技能

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)大多屬于演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，如機(jī)械認(rèn)知實(shí)驗(yàn)、齒輪范成實(shí)驗(yàn)、帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)等，但這些實(shí)驗(yàn)對(duì)促進(jìn)學(xué)生理解課程內(nèi)容基本原理，掌握基本技能，消化吸收基本概念，鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)思維的能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)起著直接的作用，是由感性認(rèn)識(shí)進(jìn)一步發(fā)展成理性認(rèn)識(shí)的過(guò)程。因此，如何最大限度發(fā)揮基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用，是廣大教師應(yīng)該深思的問(wèn)題。我院結(jié)合機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室目前的具體情況，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)要求和方式上的進(jìn)行完善和改造，使其發(fā)揮更好的作用。

如在機(jī)械認(rèn)知實(shí)驗(yàn)中，我們針對(duì)機(jī)械原理部分、機(jī)械設(shè)計(jì)部分分別配備了實(shí)驗(yàn)演示柜、實(shí)物展示柜和機(jī)械系統(tǒng)展示廳，組成了機(jī)械認(rèn)知的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并有機(jī)地與工程訓(xùn)練中心、機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室等相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室相結(jié)合，充分做到可看、可記、可操作。在整個(gè)機(jī)械認(rèn)知實(shí)驗(yàn)中，教師除了做認(rèn)真的講解外，允許學(xué)生隨時(shí)提問(wèn)，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展討論，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生對(duì)機(jī)械認(rèn)知的興趣，培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作技能，這樣的教學(xué)模式深受學(xué)生歡迎。

又如在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室提供大量的機(jī)構(gòu)模型，讓學(xué)生親手測(cè)量機(jī)構(gòu)尺寸，并按一定的比例關(guān)系繪制出合理的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容的理解，然后再對(duì)一臺(tái)真實(shí)的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行實(shí)際機(jī)構(gòu)的測(cè)繪，實(shí)驗(yàn)的難度逐步加大，鍛煉學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這些實(shí)驗(yàn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)有力開(kāi)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利有序的進(jìn)行提供了基本保障。

3更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力

提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、手段、方法進(jìn)行更新，改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，提高實(shí)驗(yàn)教師水平。為了培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，必須改善現(xiàn)有的教學(xué)條件，為此，我們購(gòu)置一些新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，開(kāi)展應(yīng)用性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)研究。

在JCY機(jī)械傳動(dòng)性能綜合性實(shí)驗(yàn)臺(tái)上開(kāi)設(shè)機(jī)械傳動(dòng)性能綜合性實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)可對(duì)齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等機(jī)械傳動(dòng)或上述組合的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行綜合性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)突出了設(shè)計(jì)性、綜合性的特點(diǎn)。通過(guò)該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)學(xué)生掌握合理布置機(jī)械傳動(dòng)的基本要求，機(jī)械傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)的一般方法，并利用機(jī)械傳動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)組成方案的性能進(jìn)行測(cè)試，分析組成方案的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)滿(mǎn)足條件的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，完成傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和組成方案設(shè)計(jì)。掌握機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試的基本原理和方法，測(cè)試常用機(jī)械傳動(dòng)裝置在傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力過(guò)程中速度曲線(xiàn)、傳動(dòng)比曲線(xiàn)、效率曲線(xiàn)等各種參數(shù)曲線(xiàn)。按照組成方案搭接機(jī)械傳動(dòng)性能測(cè)試系統(tǒng)并進(jìn)行測(cè)試，完成組成方案的機(jī)械性能分析，樹(shù)立用實(shí)驗(yàn)手段來(lái)分析機(jī)械設(shè)計(jì)方案的思想，加深對(duì)常見(jiàn)機(jī)械傳動(dòng)性能的認(rèn)識(shí)和理解，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力。

在3DMC實(shí)驗(yàn)臺(tái)開(kāi)展機(jī)構(gòu)組合與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過(guò)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中所萌發(fā)的創(chuàng)造性思維可以從本實(shí)驗(yàn)臺(tái)上得以實(shí)現(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)可拼裝連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)以及由它們組合成的性能各異、平面的、空間的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，培養(yǎng)了學(xué)生機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)能力。實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以測(cè)試原動(dòng)件和執(zhí)行構(gòu)件以及中間任意構(gòu)件的位移、速度、加速度等參數(shù)，學(xué)生將測(cè)試的參數(shù)與設(shè)計(jì)結(jié)果及理論分析結(jié)果進(jìn)行比較，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)際動(dòng)手能力。

軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析實(shí)驗(yàn)。軸系結(jié)構(gòu)是機(jī)械系統(tǒng)的重要組成部分，涵蓋了軸承、聯(lián)軸器、鍵聯(lián)接及螺紋聯(lián)接，轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)等內(nèi)容。通過(guò)該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們掌握了軸及軸上零件的結(jié)構(gòu)、功用、工藝要求和裝配關(guān)系；熟悉軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸承部件組合設(shè)計(jì)的基本要求，掌握軸及軸上零件的定位與固定方法；通過(guò)軸系部件的組裝與測(cè)繪，學(xué)會(huì)對(duì)現(xiàn)有機(jī)械部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。

4引入創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是指通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的新的發(fā)現(xiàn)與發(fā)明，獲得新的技術(shù)和方法，具有一定社會(huì)價(jià)值的原創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)，這類(lèi)實(shí)驗(yàn)應(yīng)在分析、綜合性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，探索奧秘，獲取新數(shù)據(jù)、新理論和新方法。創(chuàng)新是人類(lèi)文明進(jìn)步的原動(dòng)力，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力的重要方法之一。

在JPCC-II平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)新組合及運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)開(kāi)設(shè)平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)新組合測(cè)試分析實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)是為本科生和研究生而設(shè)計(jì)的有關(guān)平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的綜合性、設(shè)計(jì)性、研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?？蛇M(jìn)行基本平面機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、拼裝（本實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供13種以上傳動(dòng)方案）及進(jìn)行運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)分析，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和工程實(shí)踐能力。

在JDT-A/I機(jī)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)調(diào)速實(shí)驗(yàn)臺(tái)開(kāi)設(shè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)調(diào)速實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)可對(duì)機(jī)構(gòu)原動(dòng)件及執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和仿真，利用計(jì)算機(jī)軟件，角位移動(dòng)傳感器，數(shù)據(jù)采集卡，觀察機(jī)構(gòu)的周期性速度波動(dòng)現(xiàn)象和繪制測(cè)試和仿真曲線(xiàn)；利用飛輪的質(zhì)量變化，觀察分析速度波動(dòng)變化情況；學(xué)生利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，獨(dú)立自主完成實(shí)驗(yàn)。

開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)凸輪機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)測(cè)試綜合實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，計(jì)算機(jī)軟件對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，凸輪可更換，配備8個(gè)不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律的平面凸輪和一種圓柱凸輪，還配備凸輪制圖軟件，可自行在線(xiàn)切割機(jī)上加工任意規(guī)律的凸輪實(shí)驗(yàn)。計(jì)算機(jī)軟件具有多媒體教學(xué)功能，學(xué)生可自主地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力。

5開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力

針對(duì)學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)方面具備的基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能、感性認(rèn)識(shí)，為培養(yǎng)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，我們開(kāi)放機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供工程實(shí)驗(yàn)、工程設(shè)計(jì)平臺(tái)。讓學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，組建創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，發(fā)揮學(xué)生主體作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，把理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，提高學(xué)生的創(chuàng)造性綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作精神。

學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)從課題選題、資料收集、申請(qǐng)立項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析到報(bào)告編寫(xiě)、結(jié)題答辯，充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)每個(gè)學(xué)生的特長(zhǎng)，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，分工合作，開(kāi)展課題研究，將理論與實(shí)踐相結(jié)合。同學(xué)們克服了眼高手低、只說(shuō)不做的通病，團(tuán)結(jié)合作精神得到加強(qiáng)，創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維得到拓展，實(shí)際動(dòng)手能力、工程設(shè)計(jì)能力得到了全面鍛煉。

學(xué)生在開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)室里，在老師的指導(dǎo)下完成了多項(xiàng)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，發(fā)表了科技論文，有的項(xiàng)目還申請(qǐng)了國(guó)家專(zhuān)利。通過(guò)參加創(chuàng)新項(xiàng)目，不但提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，而且對(duì)已學(xué)過(guò)的理論知識(shí)也起到了融會(huì)貫通的作用。在這個(gè)開(kāi)放式教學(xué)平臺(tái)上學(xué)生的想象力得到充分發(fā)揮，創(chuàng)新意識(shí)明顯加強(qiáng)。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室資源得到了充分利用。

6結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)改革對(duì)任何一門(mén)課程都是十分重要的。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)這樣一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，如何更好地整合資源、發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，在大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)上發(fā)揮更大的作用，需要我們不斷的努力和探索。