馬躍龍

摘 要 以應用型人才培養(yǎng)為目標，對“機械設計基礎”課程的傳統(tǒng)教學模式提出教學改革建議。設計了一種基于魯布戈德堡機械的聯(lián)動思想的教具，用以提高教具的輔助教學功效。同時引導學生利用“機械設計基礎”課程知識進行再設計，將回轉類傳動機構和直線類傳動機構交叉分布在一條傳動線上，輔助同學們理解記憶機械相關課程的知識點。

關鍵詞 機械設計基礎 課堂教學 教具創(chuàng)新 實驗教學

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.07.051

Investigation on the Teaching Innovation Reform of

Basis of Mechanical Design

MA Yuelong

（School of Mechanical Engineering， Zhengzhou University of Science and Technology， Zhengzhou， Henan 450064）

Abstract Aiming at training of application-oriented talent， teaching reform suggestions on the traditional teaching pattern of “basis of mechanical design” were proposed in the present work. Teaching aids based on the linkage thought of Rube Goldberg machine were designed to improve teaching effect. At the same time， students were guided to utilized acknowledges of “basis of mechanical design” to carry on the redesign. The rotary actuator and linear actuator distributed across a transmission line and assisted the students to understand and memorize the related knowledge of the course.

Keywords basis of mechanical design； classroom teaching； teaching aids innovation

0 引言

高等學校是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力人才的主要場所之一。創(chuàng)新教育是高等教育內(nèi)容的重要組成部分，是一種基于創(chuàng)新教育計劃的教育活動，在啟發(fā)學生創(chuàng)新意識的過程中，突出學生的主體性，注重學生的實踐性和個性化發(fā)展。在教學活動中鼓勵學生積極參與、思考、探索、實踐、創(chuàng)造。通過設定教學項目活動、任務分配。培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，使學生成為全面發(fā)展的應用型人才。

“機械設計基礎”是工科類專業(yè)的一門重要技術基礎課，主要研究機械傳動過程中的常用機構和部分通用零件的工作原理、結構特點、基本的設計理論和計算方法。[1-4]本文結合鄭州科技學院“機械設計基礎”課程的教學實際，從教學理念、教學方法、教具應用等方面，提出一些探討性的建議。

1 教學理念

（1）模塊式分工教學。單科課程的教學改革，應在專業(yè)建設和課程改革之下進行。然而，如果針對全系所有專業(yè)全面開展專業(yè)建設和課程改革將是一個十分復雜的系統(tǒng)工程，需要全系多個部門的協(xié)調(diào)和共同努力，制訂完善的計劃，而在短期內(nèi)制訂出周全的計劃也是十分困難的。因此，采用各取所長的方式，從教師個人研究領域選擇相關課程，分步驟、分模塊地進行課程教學改革的研究和探索，積累經(jīng)驗。而后將其逐漸納入全系的課程體系建設和課程改革。[5-6]與之相對應，模塊式分工的將全系各專業(yè)的課程進行類似的建設，這樣就可以把多個教師的經(jīng)驗與成果互補與綜合。

（2）持續(xù)性教學改革。教學改革是一個不斷完善的過程，同時也是一個常提常新、不斷發(fā)展的課題，需要廣大教師持之以恒地進行研究。當然，教學改革本身也不是一蹴而就的事情。完善的教學改革方案不可能被一次性提出來，并保持持久的先進性。理想的教學改革方案是不斷發(fā)展的，與時俱進的。

（3）擺脫資源等待式教學。特定課程的教學改革內(nèi)容主要依賴于授課教師的主觀思想，但是同時與學校所提供的教學條件是密不可分的，如課程教材建設、實驗課建設、教學管理、教學質(zhì)量監(jiān)督與評價等多個方面。由于其屬于學校的多個管理部門，往往會出現(xiàn)部門間的協(xié)調(diào)不一致等問題。部分教師過分依賴于教學條件，不能根據(jù)學校現(xiàn)有條件進行課程改革。但其實這樣是非常不利于課程改革的推進的。[7]我們必須充分調(diào)動可利用資源，依托于現(xiàn)有教學條件，積極主動的進行教學改革，避免資源等待式教學。

（4）個性與共性并存的教學模式。教學課程的改革，尤其是專業(yè)基礎課程，內(nèi)容涉及面廣、應用細節(jié)繁雜，此外，由于教師之間的專業(yè)背景、工作經(jīng)歷的不甚相同，每位教師都會根據(jù)自身想法提出自己的教學改革方案。另外，每個教師對項目化教學又有不盡相同的觀點，這些都可能產(chǎn)生一定的爭議和分歧。個性與共性的沖突時難免的。因此我們建議個性與共性并存，堅持求同存異的原則，正所謂無爭論則無高論，爭論是有利于完善方案的。但是不能困于爭論而停滯不前，亦不可等待全體意見統(tǒng)一之后再進行，而是應該擱置爭議，保持個性與共性，促進教改完善。

2 教學方法

課程的整體規(guī)劃以“機構分析和零件結構設計”這兩個方面為重點，即培養(yǎng)學生對常用機構的結構分析、受力分析、運動分析；對常用機械零部件的結構設計與選型能力的培養(yǎng)和訓練。endprint

通過設置項目驅動對常用機械傳動裝置結構分析設計及綜合實訓項目的訓練，培養(yǎng)學生形成對微型機械及簡單機械傳動裝置的設計能力。[8-9]同時，強調(diào)綜合應用能力和技能的訓練。

綜合應用能力和技能的訓練：理論聯(lián)系實際的設計思想，結合生產(chǎn)解決工程實際問題的能力；進行“機械設計基礎”課程的單元分項設計，再分解成小項目（或者各個任務）來進行，制訂合理的設計方案，選擇傳動機構和零件類型，正確計算零件工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護等要求，繪制工程圖。基本設計技能：計算、繪圖、熟悉和運用設計資料（手冊、圖冊、標準和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)、進行經(jīng)驗估算和處理數(shù)據(jù)的能力等。

3 教具應用研究

為了幫助教師課堂講解及學生的快速理解，機械類教具通過幾年的研究發(fā)展已經(jīng)慢慢出現(xiàn)在課堂之中，[10]但其種類多數(shù)為靜態(tài)模型，材料也多采用非金屬PVC塑料，這樣做出的教具模型大多數(shù)無法達到動態(tài)演示的功能，且操作也不方便，強度要求上也達不到，容易損壞且不易修復。這種教具雖然可以展示單一機構的具體結構，但是不能運動仿真，學生缺乏動手實踐機會，學習積極性不高。雖然有些教具可以進行運動展示，但這類教具普遍體積大，造價高、不可拆卸。為了改善教具現(xiàn)有的不足，我們設計了一種基于魯布戈德堡機械的聯(lián)動思想的教具，用以提高教具的輔助作用。

（1）與《機械設計基礎》教材緊密結合，設計出實物仿真運動教具，讓書本上枯燥無味的圖形結構，變?yōu)檎鎸嵉膶嵨镎宫F(xiàn)在課堂上，讓學生近距離觀察，加深理解記憶，理論聯(lián)系實踐，使教學更加生動化，提高學生的學習興趣和激情。

（2）充分利用學校資源制造，利用學校大學生創(chuàng)新實驗室的3D打印快速成型設備，制作實物模型，這樣便可降低制作成本，讓教具更加貼近日常生產(chǎn)生活，讓學生充分體驗實踐的樂趣。

（3）在裝置整體布局的設計上，做到在不影響整體傳動的前提下合理分配各機構的位置空間，使學生能多角度、無死角地觀看。在操作上做到人性化的原則，操作簡單，避免復雜的組裝調(diào)試過程。

（4）在設計的過程中設計者本人也得到了很多收獲，能結合到自己已學的理論知識，如機械設計、機械原理、CAD制圖、機械制造工藝學、理論力學等，把它們運用到實際的實體設計當中去，理論結合實踐，讓學到的知識更加牢固。同時也學到了在實際課堂中學不到的一些設計常識，比如在一個裝置的整體設計時，要更多地去聯(lián)系在實際運用當中，它所面對的人群，所工作的環(huán)境，以及主要面臨的技術和使用瓶頸，這樣設計出來的產(chǎn)品才能更好地去投入使用。

（5）此套機械教具能很好地幫助教師在課堂上為學生演示和講解機械課程中常用的機械傳動機構，這樣使同學們對理論知識掌握得更扎實，為以后工作時的真實設計提供基礎，這樣也可以打開學生的視野，接觸一些實物模型，擺脫課本的束縛，跳出高分低能的誤區(qū)。

4 結束語

綜上所述，本文通過課程教學改革，促進學生理論知識與實踐應用能力的結合，引導學生利用“機械設計基礎”課程知識進行基于魯布戈德堡機械的聯(lián)動思想的教具設計，將回轉類傳動機構和直線類傳動機構交叉分布在一條傳動線上，增強學生的實踐動手能力和創(chuàng)新設計能力。輔助同學們理解記憶“機械設計基礎”相關知識點。

參考文獻

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