曾斌　陶鑫　譚湘玲　楊威

摘 要 文章針對(duì)目前機(jī)械原理教學(xué)中存在的不足，提出了基于案例式教學(xué)的機(jī)械原理教學(xué)方法改革。通過(guò)具體的案例說(shuō)明，實(shí)施該教學(xué)改革后，學(xué)生的機(jī)械原理知識(shí)和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力都得到了較大的提高。

關(guān)鍵詞 機(jī)械原理 教學(xué)改革 案例式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.12.039

"Mechanical Principle" Case-based Curriculum Reform

ZENG Bin， TAO Xin， TAN Xiangling， YANG Wei

（College of Mechanical Engineering， Hunan University of Arts and Science， Changse， Hunan 415000）

Abstract Aiming at the shortcomings in present teaching of mechanical principle， a teaching reform of mechanical principle based on case-based teaching is put forward. Through concrete cases， the implementation of the teaching reform， the students knowledge of mechanical principles and mechanical innovation design capabilities have been greatly improved.

Keywords Mechanical Principle； teaching reform； case-based teaching

0 引言

“機(jī)械原理”是機(jī)械工科專業(yè)一門技術(shù)基礎(chǔ)課，主要研究各種機(jī)械的一般共性問題，[1，2]即機(jī)構(gòu)的組成原理、運(yùn)動(dòng)學(xué)及機(jī)器動(dòng)力學(xué)和常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)，以及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)等問題等，且內(nèi)容抽象，概念性強(qiáng)，公式較多，方法技巧性要求高，因此目前 “機(jī)械原理”課程的教學(xué)廣泛存在以下問題：（1）課程內(nèi)容多，理論性強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中費(fèi)力，影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；（2）實(shí)踐課程附屬于理論課。課程設(shè)計(jì)時(shí)間短，選題范圍窄，學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)收獲不大；（3）考試以閉卷考試為主，應(yīng)試教育特征明顯，難以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。[3]

案例教學(xué)是以“案例分析”為核心的一種參與式教學(xué)模式，通過(guò)對(duì)一個(gè)具體案例的分析，促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，督促學(xué)生自己提出問題、分析問題、解決問題，最后最大化的激發(fā)學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力。[4]目前，案例化教學(xué)在某些課程中已經(jīng)得到了應(yīng)用，但是在機(jī)械原理課程的應(yīng)用相對(duì)而言還是比較少的。

1 案例式教學(xué)的實(shí)施條件

要實(shí)施案例式教學(xué)，我院已經(jīng)做了以下準(zhǔn)備工作。

1.1 圖書資料庫(kù)的建立

為進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高教學(xué)質(zhì)量，教研室教師利用各種機(jī)會(huì)為學(xué)生收集擴(kuò)充資料，并應(yīng)用于教學(xué)。擴(kuò)充性資料包括大量相關(guān)工程實(shí)例、教學(xué)影像資料、機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)期刊和習(xí)題庫(kù)等，讓學(xué)生借助這些資料，掌握運(yùn)用機(jī)械原理方法分析和解決工程實(shí)際問題，為今后的專業(yè)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。經(jīng)教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)，學(xué)生對(duì)本課程的興趣越來(lái)越高，學(xué)生對(duì)機(jī)械原理學(xué)習(xí)興趣濃厚，解決問題和分析問題能力增強(qiáng)，通過(guò)這些擴(kuò)充資料，極大地拓展了學(xué)生的知識(shí)空間和視野，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果起到了積極作用。

1.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境的建立

網(wǎng)絡(luò)含有豐富的機(jī)械原理學(xué)習(xí)資源：多媒體課件、電子作業(yè)，實(shí)驗(yàn)錄像等等，可供網(wǎng)絡(luò)教學(xué)使用，也可供學(xué)生自學(xué)或自修用，利用網(wǎng)絡(luò)可以在網(wǎng)上自主學(xué)習(xí)。同時(shí)學(xué)院充實(shí)的校園網(wǎng)教學(xué)資源，也為本課程的理論教學(xué)提供了保障。近年來(lái)，我們一直在課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、課外輔導(dǎo)、練習(xí)等多方面進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)體系建設(shè)工作。目前已完成了課程簡(jiǎn)介、教學(xué)大綱、教學(xué)實(shí)施方案、電子教案、《機(jī)械原理》教材、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、練習(xí)、教學(xué)課件、教學(xué)錄像等網(wǎng)上資源的建設(shè)工作。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與學(xué)習(xí)系統(tǒng)的建立，可將教與學(xué)的過(guò)程延伸至課外，產(chǎn)生良好的效果，為學(xué)生的自學(xué)創(chuàng)造了條件。

1.3 實(shí)踐性教學(xué)環(huán)境的改善

機(jī)械原理課程是一門與實(shí)驗(yàn)聯(lián)系較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，為了保證課程的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，學(xué)院本著滿足教學(xué)需求、逐步建設(shè)的原則，完善與建設(shè)機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)室，并加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y建設(shè)，充實(shí)了實(shí)驗(yàn)室技術(shù)力量，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在能完成如下實(shí)驗(yàn)：（1）機(jī)構(gòu)幾何參數(shù)的測(cè)定與運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制。（2）機(jī)械運(yùn)動(dòng)參數(shù)與力參數(shù)的測(cè)定與分析。（3）用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行機(jī)構(gòu)尺度綜合。（4）機(jī)械動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定和分析。

2 案例式教學(xué)的具體實(shí)施

本文以硬幣分離機(jī)為案例，簡(jiǎn)單介紹案例式教學(xué)在我校的實(shí)施情況。

首先，將硬幣分離機(jī)在課堂上布置給學(xué)生，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組（3人/組），對(duì)硬幣分離機(jī)案例進(jìn)行討論并查閱相關(guān)的文獻(xiàn)。通過(guò)對(duì)相關(guān)資料的查閱，學(xué)生制定了擬解決的幾個(gè)關(guān)鍵問題：（1）如何避免在分幣過(guò)程中硬幣的堆疊現(xiàn)象；（2）如何實(shí)現(xiàn)不同硬幣的分離；（3）如何實(shí)現(xiàn)硬幣的計(jì)數(shù)；（4）如何實(shí)現(xiàn)分離后硬幣的存儲(chǔ)。通過(guò)對(duì)上述四個(gè)問題的研究，學(xué)生制定了多個(gè)方案解決上述各個(gè)問題，現(xiàn)重點(diǎn)列出其中一部分展示學(xué)生的案例式教學(xué)的成果。

（1）分幣過(guò)程中硬幣的堆疊現(xiàn)象的解決措施。

如圖1，曲柄作整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，入幣盒作擺動(dòng)?；鞄怕淙肴霂藕校霂藕械某鰩趴诟叨却笥谝粋€(gè)硬幣厚度，小于兩個(gè)硬幣厚，保證了通過(guò)的硬幣僅僅為一個(gè)硬幣的厚度；使用一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，其中搖桿與入幣盒固連，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，入幣盒搖動(dòng)一個(gè)來(lái)回，將放入入幣盒的硬幣逐個(gè)通過(guò)入幣口。

（2）硬幣分離的解決措施。

如圖2，硬幣從分幣盒中有規(guī)律地進(jìn)入進(jìn)硬幣分離裝置進(jìn)行硬幣的分離，其中分離板每一行有三個(gè)孔徑不同的孔，是用來(lái)進(jìn)行一角、五角和一元的分離。將分幣機(jī)構(gòu)傾斜放置，使其向前和向左傾斜，依靠重力勢(shì)能使硬幣通過(guò)進(jìn)幣口落在進(jìn)幣軌道上，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，硬幣通過(guò)軌道經(jīng)過(guò)有小到大的孔時(shí)一角、五角、一元的硬幣依次掉進(jìn)各自的軌道內(nèi)。

（3）如何實(shí)現(xiàn)硬幣的計(jì)數(shù)。

如圖3，硬幣從篩選裝置出來(lái)以后下滑到計(jì)數(shù)裝置，采用U型計(jì)數(shù)器，確保精準(zhǔn)計(jì)數(shù)。

（4）如何實(shí)現(xiàn)分離后硬幣的存儲(chǔ)。

圖4 硬幣傳送裝置

如圖4，滑下的硬幣直接落入傳送帶上，通過(guò)傳送帶到達(dá)一個(gè)斜面，硬幣通過(guò)斜面直接滑入收集盒，完成對(duì)分離后硬幣的收集。

通過(guò)以上措施，解決了硬幣分離機(jī)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題，最后得到了一個(gè)完整的硬幣分離裝置，如圖5所示。

實(shí)踐證明：案例式教學(xué)極大的提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的興趣。通過(guò)案例教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)法的結(jié)合，使學(xué)生掌握了機(jī)械原理課程的基本概念和核心能力，提高了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械原理是機(jī)械工科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，為了增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械原理課程的適應(yīng)能力和挖掘其開發(fā)創(chuàng)新能力，通過(guò)在機(jī)械原理課程教學(xué)中引入案例式教學(xué)，可以讓學(xué)生對(duì)該課程產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

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