張順 李兆東 伍德林

摘要 ? ?為培養(yǎng)農(nóng)林院校學生的智能農(nóng)機裝備創(chuàng)新能力，圍繞國家制造強國戰(zhàn)略發(fā)展的人才需求，本文分析了農(nóng)林院校近機類專業(yè)機械設(shè)計基礎(chǔ)的教學現(xiàn)狀，從合理安排教學內(nèi)容、改進教學方法和變革課程考核形式等3個方面探討了課程教學改進措施，以期為提升學生的工程實踐能力與智能農(nóng)裝創(chuàng)新水平，以及農(nóng)林院校相關(guān)機械課程的教學改革與實踐提供參考。

關(guān)鍵詞 ? ?機械設(shè)計基礎(chǔ);農(nóng)林院校;教學改進;智能農(nóng)裝

中圖分類號 ? ?G642 ? ? ? ? 文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）18-0248-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract ? ?In order to cultivate the innovative ability of intelligent agricultural machinery for students in agricultural institutions and to focus on the talent demand of the country′s strategic development，this paper analyzed the teaching status of the machine design foundation of the near-mechanical major in agriculture institutions，and discussed the course teaching improvement measures from reasonable arrangement of teaching content，improvement of teaching method and reform of course assessment form.The aim is to improve students′ engineering practice ability and intelligent agricultural equipment innovation level.This paper will provide references for the teaching reform and practice of related mechanical courses in agricultural institutions.

Key words ? ?machine design foundation;agricultural institution;teaching improvement;intelligent agricultural machinery

機械設(shè)計基礎(chǔ)作為農(nóng)林院校近機類專業(yè)，如電氣工程及其自動化、材料科學與工程、包裝工程、紡織工程、食品科學與工程等專業(yè)的必修課，一直在各專業(yè)的學生培養(yǎng)方案中占有重要的、不可或缺的地位，其所具有的學科交叉特性，使其成為一門講究理論與實踐并重的課程[1]。

隨著國家制造強國戰(zhàn)略第一個十年行動綱領(lǐng)《中國制造2025》的實施，既為我國農(nóng)業(yè)機械化事業(yè)的發(fā)展指明了方向，又明確了農(nóng)業(yè)機械化事業(yè)的發(fā)展目標，提出了智能農(nóng)機裝備的發(fā)展思路[2]。這對高校提出了更高的要求，尤其是對具有農(nóng)林專業(yè)背景優(yōu)勢、與農(nóng)機裝備直接相關(guān)的高校。因此，機械設(shè)計基礎(chǔ)作為智能農(nóng)機裝備研發(fā)的基礎(chǔ)課程，直接決定著農(nóng)林院校近機類專業(yè)學生的智能農(nóng)裝創(chuàng)新能力，進而影響著農(nóng)林院校學生培養(yǎng)水平。農(nóng)機農(nóng)藝農(nóng)信的高度融合，是我國農(nóng)業(yè)機械化的必由之路[3]。農(nóng)林院校近機類專業(yè)的學生有較好的涉農(nóng)專業(yè)背景，深知各自領(lǐng)域的農(nóng)藝要求，特別是電氣工程專業(yè)擁有工程自動化的背景優(yōu)勢而且各專業(yè)生源穩(wěn)定，是促進我國智能農(nóng)機裝備創(chuàng)新設(shè)計與快速發(fā)展的一支有力軍。

本文在分析農(nóng)林院校近機類專業(yè)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討適宜培養(yǎng)學生智能農(nóng)裝創(chuàng)新能力的課程教學改進措施，以期為農(nóng)林院校機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學提供參考。

1 ? ?農(nóng)林院校機械設(shè)計基礎(chǔ)教學存在的問題

現(xiàn)行的國家規(guī)劃教材大多依據(jù)國家提出的《高等工業(yè)學校機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學基本要求（多學時）》進行整編機械類專業(yè)《機械原理》和《機械設(shè)計》而成[4]。在使用這類教材進行農(nóng)林院校近機類專業(yè)授課時，發(fā)現(xiàn)存在如下問題。

1.1 ? ?學時少、課時緊

以安徽農(nóng)業(yè)大學為例，大多近機類專業(yè)新制定的學生培養(yǎng)方案為提高學生的綜合素質(zhì)，往往增開了比較多的通識課程，一些通識課程排滿學生的小學期，導致理論與實踐要求均較高的機械設(shè)計基礎(chǔ)課程總學時被壓縮至32～40學時（材料科學與工程專業(yè)32學時，電氣工程及其自動化、包裝工程、紡織工程、食品科學與工程等專業(yè)40學時），而且只能在小學期前集中授完全部課時[5]。由于大多近機類專業(yè)在開設(shè)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程之前，并沒有配套開設(shè)理論力學、材料力學、機械制圖、金工實習等相關(guān)預備課程，而且對相關(guān)機械結(jié)構(gòu)、傳動裝置等鮮有觀察，而教師又無法像對待機械類專業(yè)學生那樣有足夠的課時將所有機構(gòu)及其傳動講解透徹，逐步推導課程內(nèi)容中晦澀難懂的理論公式，從而增大了近機類專業(yè)學生對課程知識的理解難度，且該門課程知識點的銜接性比較強，若學生不能及時領(lǐng)悟吃透先授課程的內(nèi)容，隨著知識盲點的累積，導致學生學習興趣下降，甚至出現(xiàn)厭學、逃課等現(xiàn)象。

1.2 ? ?內(nèi)容陳舊、缺少實驗實踐環(huán)節(jié)

原有教材中與課程內(nèi)容知識點配套的工程應用實例較少，而且其中部分實例陳舊過時，幾乎沒有與農(nóng)林生產(chǎn)過程相聯(lián)系的實例，與當前國家大力倡導的智能農(nóng)機裝備相關(guān)的實例更為少見，較難滿足當前農(nóng)林院校近機類專業(yè)學生獲取最新研究進展的需求，影響學生對該門課程教學意義與地位的理解，甚至導致近機類專業(yè)學生產(chǎn)生學習本門課程無用論的錯誤觀點，從而影響學習的主動性和積極性。此外，現(xiàn)有課程缺少與內(nèi)容配套的實驗實踐環(huán)節(jié)，增大了近機類專業(yè)學生對抽象的機構(gòu)及其傳動的空間想象難度，不利于學生對課程內(nèi)容的理解與掌握，缺乏運用所學知識發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題等學以致用的平臺與機會，難以培養(yǎng)學生的工程實踐能力與創(chuàng)新設(shè)計思維。

2 ? ?機械設(shè)計基礎(chǔ)教學改進措施

近機類專業(yè)的學生不比機械類專業(yè)學生，由于專業(yè)背景差異，在之前的學習和生活中很少主動觀察和思考常見的機構(gòu)及其傳動。如學生對日常接觸的自行車中鏈傳動的鏈輪與齒輪分不清，很少注意觀察鏈條嚙入、嚙出鏈輪的多邊形效應，故對課程內(nèi)容中很多抽象機構(gòu)及其傳動的空間想象和理解較為困難，更別提機構(gòu)及其傳動在陌生的農(nóng)業(yè)機械裝備中的應用。因此，傳統(tǒng)的完全依據(jù)教材照本宣科般的教學方式將很難激發(fā)課堂“低頭族”“手機黨”的興趣。授課教師應把握國家對農(nóng)林院校學生的時代要求，突出農(nóng)林院校在農(nóng)機裝備人才培養(yǎng)中的優(yōu)勢，有針對性地調(diào)整課程教學內(nèi)容，改進授課方法及課程考核形式，提高課程教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生農(nóng)機創(chuàng)新水平。

2.1 ? ?合理安排教學內(nèi)容

針對不同近機類專業(yè)學生培養(yǎng)方案的實際需求，結(jié)合農(nóng)林院?！半p創(chuàng)型”人才的培養(yǎng)目標，緊跟國家智能農(nóng)機裝備的發(fā)展方向與產(chǎn)業(yè)需求，重新修訂適合各自專業(yè)的教學大綱，選擇性地增減和調(diào)整課程內(nèi)容。課程內(nèi)容調(diào)整應該遵循闡明原理、突出應用的教學思路，根據(jù)各專業(yè)學生發(fā)展的實際需求，簡化繁瑣公式的推導，側(cè)重相關(guān)結(jié)論在各自領(lǐng)域的生產(chǎn)應用，融入與課程知識點直接相關(guān)的智能農(nóng)機裝備典型案例，例如以平面四桿機構(gòu)為基本原理的切貝謝夫四足步行機構(gòu)在農(nóng)業(yè)四足行走機器人上的應用[6]。利用生動形象的智能農(nóng)機裝備作業(yè)視頻，加深學生對課堂理論知識點的理解，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生自主地深入學習課程內(nèi)容及其在農(nóng)機裝備中的應用?？梢詫⒅笇W生開展智能農(nóng)機裝備創(chuàng)新研究的相關(guān)成果融入對應知識點的教學內(nèi)容中，不但可以拓寬學生的視野，而且可以激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情，分享學生間研究的經(jīng)歷，破除學生對科技創(chuàng)新的畏難情緒，加深對所學、所思、所行、所得的理解。課后作業(yè)內(nèi)容除了基本的鞏固所學課程知識點的習題之外，鼓勵學生自由組隊，根據(jù)課堂上所示范剖析典型案例的工作原理進行農(nóng)機裝備生產(chǎn)應用的調(diào)研學習，調(diào)研報告可以作為學生平時成績外，還可以在課堂中進行分享交流，有助于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)“滿堂灌”與“一言堂”的授課方式，并轉(zhuǎn)變學生被動接受的習得模式為主動探索獲取的積極模式，培養(yǎng)學生積極思考、勇于探索的創(chuàng)新精神。

2.2 ? ?改進教學方法

2.2.1 ? ?挖掘多媒體教學優(yōu)勢。對教學內(nèi)容不斷豐富與學時不足之間的矛盾，傳統(tǒng)的黑板加粉筆的完全板書教學方法已無法勝任大量知識點的短時灌輸。集聚文字、語言、符號、圖形、影像等多種媒體信息為一體的多媒體計算機輔助教學基本上是當前高校理論課程的主流授課方法。如果課堂教學不能充分挖掘和發(fā)揮多媒體教學的優(yōu)勢，而僅是將書本上的文字和圖片照搬到投影屏幕上，不會充分利用網(wǎng)絡動畫、視頻、應用程序等資源來輔助學生對機構(gòu)裝置、機械傳動及其加工制造的直觀理解，如利用Teeth.exe應用程序演示漸開線齒輪范成法的齒廓切削過程，則散失了采用多媒體教學的本質(zhì)初衷，教學效果反而差于傳統(tǒng)的完全板書教學。因此，應充分利用好多媒體教學提升課堂授課效果，如利用SolidWorks、CATIA、Pro/Engineering等CAD三維建模軟件生成機構(gòu)模型，借助多媒體設(shè)備走進課堂，既可以充當機構(gòu)教學模型的作用，幫助學生對復雜機構(gòu)模型的空間想象，又可拓寬學生的見識，了解機械工程三維建模環(huán)境與方法。

2.2.2 ? ?融入實驗實踐教學環(huán)節(jié)。機械設(shè)計基礎(chǔ)是一門實踐性較強的課程，在近機類專業(yè)學生的授課環(huán)節(jié)中，更應該融入和加強實驗和實踐教學環(huán)節(jié)。然而一些高校并沒有重視和開設(shè)實驗和實踐課程，如安徽農(nóng)業(yè)大學的電氣工程及其自動化、材料科學與工程、包裝工程、紡織工程、食品科學與工程等專業(yè)在完成課堂理論教學后，并沒有安排實驗或?qū)嵺`教學環(huán)節(jié)以增強學生對課程內(nèi)容的理解、掌握。為提升學生在本門課程實驗和實踐教學環(huán)節(jié)中的分析問題、解決問題及動手能力，踐行理論聯(lián)系實際、實際回歸理論的教學理念，應開放機械類專業(yè)學生使用的擁有較為系統(tǒng)的機構(gòu)及其傳動模型的《機械原理》和《機械設(shè)計》實驗室，通過對機構(gòu)及其傳動模型陳列柜，模仿漸開線齒輪齒廓加工過程范成儀，帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動等實驗臺的近距離觀察與直接操作，將課程抽象的理論知識與具體實物相結(jié)合，促進近機類專業(yè)學生對課程內(nèi)容的理解，達到舉一反三、觸類旁通的教學效果。在此基礎(chǔ)上，發(fā)揮農(nóng)林高校擁有農(nóng)業(yè)機械類教師團隊資源的特有優(yōu)勢，利用農(nóng)機陳列庫開展課程的實踐教學環(huán)節(jié)，將課程知識點分解到農(nóng)機裝備上的具體結(jié)構(gòu)、部件及其應用，如播種機上以鉸鏈四桿機構(gòu)中平行四邊形機構(gòu)為基本原理的仿形機構(gòu)、鴨嘴式半自動移栽機上實現(xiàn)栽植臂定時定位移栽作業(yè)的凸輪機構(gòu)、谷物聯(lián)合收獲機上割臺莖稈切割裝置實現(xiàn)往復式切割的曲柄搖桿機構(gòu)等，并介紹當前農(nóng)機裝備存在的問題及發(fā)展趨勢，亦可建議學生通過學校組織的大學生暑期三下鄉(xiāng)調(diào)研收集生產(chǎn)一線相關(guān)農(nóng)機產(chǎn)品的需求與改進，引導學生思考農(nóng)機裝備相關(guān)機構(gòu)及其傳動方案的改進優(yōu)化與創(chuàng)新設(shè)計，鼓勵學生成立農(nóng)機裝備創(chuàng)新研究興趣小組，推薦到農(nóng)機教師團隊開展有關(guān)智能農(nóng)機裝備創(chuàng)新設(shè)計與試驗研究，既可培養(yǎng)學生動手實踐、分析問題、解決問題的能力，又可培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，提高學生專業(yè)素養(yǎng)與實操技能，提升農(nóng)林院校涉農(nóng)專業(yè)“雙創(chuàng)型”人才輸出水平，促進國家智能農(nóng)機裝備領(lǐng)域的發(fā)展。

2.3 ? ?變革考核形式

變革是社會進步和教育自身發(fā)展的必然要求[7]。對于實踐性較強的理論課程，如機械設(shè)計基礎(chǔ)，在課程考核上更應側(cè)重學生對理論知識點的理解與踐行程度，故傳統(tǒng)的以課后作業(yè)和出勤率的平時成績與期末考試筆試卷面成績組成的考核形式已明顯不能適應學生就業(yè)時社會對其知識儲備的要求。筆者基于本門課程多年的教學經(jīng)歷和多次指導大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目及學科競賽的經(jīng)驗，探索變革傳統(tǒng)的課程考核形式為圍繞課程內(nèi)容中機構(gòu)及其傳動知識點展開的“課后案例學習調(diào)研成績+實踐項目研究報告與答辯成績+期末理論筆試卷面成績”。各項成績具體比重可根據(jù)不同專業(yè)學生培養(yǎng)目標及學生學習狀態(tài)靈活調(diào)整。變革后的考核制度弱化了學生通過死記硬背、臨時突擊完成并通過課程考核的幾率，強調(diào)了課后自主學習、消化內(nèi)容、運用知識、實踐創(chuàng)新的重要性。通過實踐項目研究報告與答辯的長效考核機制，使學生認識到自身學習上的不足而主動地去查缺補差，而且在實踐項目的研究過程中學生能夠切身地了解與體驗科學研究的一般開展過程，調(diào)動學生投身實踐與科研的積極性，培養(yǎng)學生積極思考與勇于探索的創(chuàng)新思維，并以學校當前的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目研究為契機，引導和鼓勵優(yōu)秀實踐項目團隊積極申報，并積極參與全國大學生智能農(nóng)業(yè)裝備創(chuàng)新大賽、全國大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽等高水平學科競賽，形成以賽促學、以學促賽、學訓賽并舉的良好學習模式。

此外，國家重視和支持農(nóng)業(yè)機械化事業(yè)的快速發(fā)展，各大農(nóng)林院校加大學生創(chuàng)新實踐的投入力度，作為機械設(shè)計基礎(chǔ)的任課教師可積極參與申報國家級、省部級、校院級農(nóng)機裝備創(chuàng)新研究教學項目，爭取項目支持以搭建和完善大學生智能農(nóng)機裝備創(chuàng)新研究實踐平臺，不僅有利于本門課程教學效果的大幅提升，還可輻射機械類專業(yè)學生相關(guān)課程的教學開展與創(chuàng)新實踐，整體上提升農(nóng)林院校大學生的智能農(nóng)機裝備創(chuàng)新水平。

3 ? ?結(jié)語

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程是一門培養(yǎng)學生具有一定機械設(shè)計能力的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。本文以智能農(nóng)裝創(chuàng)新能力培養(yǎng)為教學目標，分析了農(nóng)林院校機械設(shè)計基礎(chǔ)教學存在的問題，在學校“雙創(chuàng)型”人才培養(yǎng)辦學理念的基礎(chǔ)之上，結(jié)合自身的課程教學與學科競賽指導經(jīng)驗，有針對性地對課程改進措施進行了詳細探討，具體包括合理安排教學內(nèi)容、改進教學方法和變革課程考核形式，旨在激發(fā)學生的學習興趣，提升教師課程教學效果，培養(yǎng)學生的工程實踐能力，提升學生的智能農(nóng)裝創(chuàng)新設(shè)計水平，為我國農(nóng)業(yè)機械化事業(yè)的發(fā)展提供人才。

4 ? ?參考文獻

[1] 肖茂華，張海軍.農(nóng)業(yè)院?！稒C械設(shè)計基礎(chǔ)》教學與實踐中的幾點體會[J].吉林省教育學院學報，2014（2）：55-56.

[2] 工信部裝備工業(yè)司.《中國制造2025》規(guī)劃系列解讀之農(nóng)業(yè)機械裝備領(lǐng)域[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備，2015（3）：7-8.

[3] 汪勝.安慶市出臺農(nóng)機農(nóng)藝農(nóng)信融合發(fā)展的實施意見[J].農(nóng)業(yè)機械，2017（4）：138.

[4] 胡偉.農(nóng)業(yè)院校非機械類《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學改革的思考[J].湖北農(nóng)機化，2007（5）：36-37.

[5] 尹維增，陳有忠，張德利，等.新課程體系下高校體育課程實行小學期教學的課程模式建構(gòu)：以安徽農(nóng)業(yè)大學為例[J].安徽農(nóng)業(yè)大學學報（社會科學版），2015，24（1）：126-131.

[6] 于克強，楊松華，宋勝偉.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機械設(shè)計基礎(chǔ)教學設(shè)計改革與實踐[J].教學研究，2017（3）：82-86.

[7] 馮江，趙艷忠，韓永俊，等.農(nóng)業(yè)院校機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的改革與建設(shè)[J].農(nóng)機化研究，2001，1（1）：111-112.