孫國(guó)芹 許東來(lái) 趙 京

北京工業(yè)大學(xué) 北京 100124

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

孫國(guó)芹 許東來(lái) 趙 京

北京工業(yè)大學(xué) 北京 100124

對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法、教學(xué)手段及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革和實(shí)踐，提出了具體的改革思路，為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、自我學(xué)習(xí)能力和工程素質(zhì)能力提供了參考途徑。

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；教學(xué)改革；實(shí)踐環(huán)節(jié)

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是近機(jī)械類(lèi)各專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的技術(shù)基礎(chǔ)課，而且是實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用型課程。課程內(nèi)容來(lái)自實(shí)踐，服務(wù)于實(shí)踐，隨科技發(fā)展而不斷擴(kuò)展。這就要求教師在課堂上采用多種教學(xué)手段與方法，使學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中能更多地接觸實(shí)踐，更有興趣地學(xué)習(xí)這門(mén)課，更好地培養(yǎng)工程素質(zhì)。

針對(duì)學(xué)生剛進(jìn)入二、三年級(jí)，學(xué)生接觸實(shí)際少，而該課程的實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生不知如何學(xué)好這門(mén)課，或?qū)W生學(xué)習(xí)興趣不高，作業(yè)有部分人不能獨(dú)立完成等現(xiàn)狀。筆者總結(jié)近幾年該課程課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)內(nèi)容上做了一些探索。

1 明確第一堂課在課程學(xué)習(xí)中的地位

好的開(kāi)始是成功的一半。這句話(huà)用在教師講課上同樣適用。首先，新學(xué)期開(kāi)始，第一堂課是第一次和學(xué)生接觸，第一次課講好了，學(xué)生對(duì)教師有個(gè)良好的印象，對(duì)課程也充滿(mǎn)了興趣和探索的欲望。所以在上第一堂課時(shí)，作為為人師表的教師首先應(yīng)注重儀表，但最重要的是準(zhǔn)備好這第一次課的內(nèi)容，用課堂內(nèi)容吸引學(xué)生有興趣去學(xué)習(xí)。

通常首先是通過(guò)講解課程有關(guān)的應(yīng)用實(shí)例，如：展示一些先進(jìn)機(jī)械設(shè)備、機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新等內(nèi)容，告訴學(xué)生這門(mén)課程的工程和生活應(yīng)用。而后交代清楚這門(mén)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，這門(mén)課的學(xué)習(xí)要求，及提出采用什么樣的學(xué)習(xí)方法最有效等建議。讓學(xué)生明白為什么要學(xué)習(xí)這門(mén)課，在這門(mén)課上他們將學(xué)到什么，以及這門(mén)課對(duì)他們的課程學(xué)習(xí)、能力培養(yǎng)等有什么幫助。要特別強(qiáng)調(diào)這門(mén)課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，注意學(xué)習(xí)方法上不能按以往數(shù)學(xué)、物理等知識(shí)課的學(xué)習(xí)方法，要注意在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中成長(zhǎng)。

另外要明確教師對(duì)考勤、課后作業(yè)、課堂作業(yè)、實(shí)踐大作業(yè)及考試各環(huán)節(jié)的要求，如筆者對(duì)學(xué)生考核基本是按5%+10%+5%+15%+65%比例來(lái)評(píng)定綜合成績(jī)的。要求考勤一方面是學(xué)校教務(wù)的要求，一方面筆者認(rèn)為學(xué)生在課堂上聽(tīng)講的學(xué)習(xí)效率要高于自學(xué)的效率，而且教師也會(huì)把自己的實(shí)踐體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)融入講課中，而這些在課本上未必能找得到。筆者對(duì)課后作業(yè)的要求，在第一課上就跟學(xué)生講明，作業(yè)可參考，但不可以照抄，尤其是設(shè)計(jì)性作業(yè)，如帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)等作業(yè)，同學(xué)如果是獨(dú)立完成，就不可能有完全相同的作業(yè)答卷。所以事先跟學(xué)生講明，一旦發(fā)現(xiàn)照抄，平時(shí)成績(jī)就比別人要低。只要教師作出這樣的要求，學(xué)生就能做到不抄襲。近年來(lái)這項(xiàng)措施的實(shí)施比較有效，同學(xué)自己做作業(yè)的學(xué)風(fēng)一直較好。另外由于課堂作業(yè)能起到適當(dāng)集中學(xué)生注意力和考驗(yàn)近期學(xué)習(xí)效果的作用，所以近幾年一直在實(shí)施。實(shí)踐大作業(yè)就是在生活中尋找我們所學(xué)過(guò)的機(jī)構(gòu)或零件，這項(xiàng)任務(wù)在課程前期就會(huì)布置下去。課程考核的各個(gè)環(huán)節(jié)在第一次課就給大家交代清楚，讓同學(xué)們?cè)谡n程學(xué)習(xí)初期就定好自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，做到心中有數(shù)。

2 以舊引新，注重課前復(fù)習(xí)和課后作業(yè)

每次課的開(kāi)始，教師都將采用一些方法或手段引導(dǎo)學(xué)生到新的教學(xué)內(nèi)容之中，如何引導(dǎo)，有各種不同的方法。筆者通常采用復(fù)習(xí)引入、提問(wèn)引入和實(shí)物導(dǎo)入這樣幾種方式，收效很好。目的是為了使學(xué)生能更好地接受新知識(shí)，有更多的感性認(rèn)識(shí)。復(fù)習(xí)導(dǎo)入比較常見(jiàn)，通過(guò)回顧上一次講解的內(nèi)容，承上啟下地引出這次課的內(nèi)容。而且隨著一個(gè)學(xué)期周期的縮短、課程學(xué)時(shí)的壓縮，在課前把上次課講解的重點(diǎn)內(nèi)容以板書(shū)形式展現(xiàn)，越來(lái)越得到學(xué)生的認(rèn)可。上課鈴響，就帶著大家一起回顧上次課的學(xué)習(xí)重點(diǎn)，對(duì)課程要求掌握的內(nèi)容在黑板上做明確標(biāo)示，之后在前面內(nèi)容基礎(chǔ)上引出這次課要講解的知識(shí)點(diǎn)。這種做法對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，第一，溫故而知新；第二，解決了課程知識(shí)點(diǎn)多，學(xué)習(xí)無(wú)頭緒的問(wèn)題，方便了復(fù)習(xí)總結(jié)，為期末的復(fù)習(xí)打下基礎(chǔ)。既節(jié)省了時(shí)間，又提高了學(xué)習(xí)效率，這種方法得到了學(xué)生的肯定。

對(duì)于課后作業(yè)，筆者曾嘗試過(guò)單獨(dú)上習(xí)題課和及時(shí)講解習(xí)題兩種方式教學(xué)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在批改完作業(yè)后，及時(shí)講解課后作業(yè)效果更好，因?yàn)檫@些作業(yè)是他們最近剛剛完成的，對(duì)作業(yè)和書(shū)中相關(guān)內(nèi)容比較熟悉，對(duì)于出現(xiàn)的錯(cuò)誤也比較在意，希望教師及時(shí)解惑。所以如果學(xué)生做作業(yè)有難度,就利用課堂的前5～10分鐘時(shí)間來(lái)講解大家集中出現(xiàn)的問(wèn)題，學(xué)生也比較認(rèn)可這種方式。

3 教學(xué)手段多樣化

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程作為一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，對(duì)于缺乏工程實(shí)踐知識(shí)和動(dòng)手能力的大學(xué)生來(lái)講，除了通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)，如實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)及課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)來(lái)彌補(bǔ)外，教師充分利用好每次90分鐘的課堂時(shí)間非常重要。在多媒體技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，上課使用多媒體已是非常普遍的事情。該課程除了用多媒體技術(shù)外，通過(guò)實(shí)物教具或現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)方式對(duì)提高學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性都有很大幫助。

教師通過(guò)在課堂上展示一些實(shí)物教具可讓學(xué)生有直觀和感性認(rèn)識(shí)，更可以通過(guò)更多的實(shí)物或接近真實(shí)的三維動(dòng)畫(huà)來(lái)開(kāi)闊學(xué)生視野，了解更多實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到課程的實(shí)用性，有興趣來(lái)學(xué)習(xí)。興趣是最好的老師。甚至針對(duì)有些章節(jié)的學(xué)習(xí)，可直接讓他們通過(guò)參觀講解的方式來(lái)完成，如聯(lián)軸器和離合器一章，該部分內(nèi)容可利用大量實(shí)物圖例或三維動(dòng)畫(huà)在課堂完成，但更好的方式是把同學(xué)們帶到實(shí)驗(yàn)室，面對(duì)不同類(lèi)型的聯(lián)軸器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解。另外還可以把教師的一些與課程相關(guān)的科研應(yīng)用、學(xué)生的科技創(chuàng)新成果展示給他們。讓他們?cè)趯?duì)課程有更大學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上有更多主動(dòng)性、積極性來(lái)學(xué)習(xí)這門(mén)課程。在實(shí)物動(dòng)畫(huà)搜集上，教師除了從實(shí)際生活中拍攝外，可充分利用網(wǎng)絡(luò)，挖掘更多的教學(xué)資源。

4 重視課程實(shí)踐環(huán)節(jié)

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力、動(dòng)手能力、綜合設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程設(shè)置了3個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)：課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐性大作業(yè)和課程設(shè)計(jì)。

4.1 課程實(shí)驗(yàn)

盡管課堂教學(xué)學(xué)時(shí)壓縮為48學(xué)時(shí)，但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上堅(jiān)持2個(gè)實(shí)驗(yàn)不能丟：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制與分析，減速器拆裝與結(jié)構(gòu)分析。這2個(gè)實(shí)驗(yàn)一個(gè)是教材所學(xué)機(jī)構(gòu)知識(shí)的綜合，一個(gè)是機(jī)械零件知識(shí)的綜合，很有代表性。在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生有更多的動(dòng)手機(jī)會(huì)，對(duì)書(shū)本知識(shí)有了更深層次的理解。特別是減速器拆裝與結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)，它的開(kāi)展為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)工作奠定了很好的基礎(chǔ)。

4.2 實(shí)踐性大作業(yè)

為了讓學(xué)生有更多主動(dòng)性積極性去學(xué)習(xí)課程內(nèi)容和更好地培養(yǎng)工程實(shí)踐能力，教師在第一次課就提出了課程大作業(yè)，題目是尋找生活和工程中課堂學(xué)過(guò)的機(jī)構(gòu)或零部件。要求學(xué)生在自己身邊、企業(yè)或?qū)嵙?xí)車(chē)間等場(chǎng)所，尋找課堂學(xué)過(guò)的機(jī)構(gòu)或機(jī)械零部件，要求用手中的相機(jī)拍下來(lái)，對(duì)其中的機(jī)構(gòu)繪制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，對(duì)零部件繪制平面圖，說(shuō)明該機(jī)械用途及該部分機(jī)構(gòu)或零部件在該機(jī)械中所起作用，最后以書(shū)面報(bào)告形式提交，1～2人為一組。如課堂有時(shí)間，會(huì)讓他們做交流報(bào)告。因筆者一直同時(shí)帶2個(gè)班，所以就明確是以2個(gè)班中做得最好的一組為該部分成績(jī)滿(mǎn)分。學(xué)生的主動(dòng)性得到了極大地調(diào)動(dòng)，他們紛紛在自己的周?chē)鷮ふ覚C(jī)械，并用相機(jī)記錄下來(lái)。這樣他們走到哪兒，看到了某種機(jī)械，就會(huì)停下腳步去觀察思考，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)。這些實(shí)物圖片對(duì)教師也有一定的幫助，豐富了教師的課件素材。另外在此基礎(chǔ)上也提出了選做大作業(yè)：根據(jù)自己的興趣愛(ài)好，自己設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)構(gòu)或機(jī)器來(lái)完成某一目標(biāo)。這2項(xiàng)作業(yè)的布置，使勤奮好學(xué)的同學(xué)的積極性得到了較大的發(fā)揮，也使學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的同學(xué)在課程學(xué)習(xí)中有更多的學(xué)習(xí)和發(fā)展空間。更重要的是讓學(xué)生走出課堂，更多地接觸工程實(shí)踐，在課外時(shí)間得到更多課程學(xué)習(xí)。

4.3 課程設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是本課程的最后一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)之一。也是高等工科院校機(jī)械類(lèi)學(xué)生進(jìn)行的第一次較全面的、綜合性的、理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。通過(guò)該環(huán)節(jié)的鍛煉，不僅能使學(xué)生鞏固、加深和擴(kuò)展已學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。

在2周的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，盡管大家做的都是減速器設(shè)計(jì)，但每個(gè)學(xué)生是不同的題目，或是同一題目不同傳動(dòng)方案或不同數(shù)據(jù)，教師提出考核要求，避免簡(jiǎn)單照抄。教師在草稿計(jì)算、裝配草圖繪制2個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)上要嚴(yán)把關(guān)。在畫(huà)裝配草圖時(shí)讓學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)室減速器模型，弄懂自己畫(huà)的每條線(xiàn)都代表什么，教師通過(guò)考核答辯環(huán)節(jié)加以監(jiān)督。另外在這個(gè)環(huán)節(jié)，提出三維設(shè)計(jì)作為選做的教學(xué)要求，讓學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的同學(xué)有發(fā)展的空間。當(dāng)然教師對(duì)應(yīng)的激勵(lì)措施就是在學(xué)生成績(jī)上體現(xiàn)。2周的課程設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)非常辛苦，他們收獲和體會(huì)也很多，有很多同學(xué)都表達(dá)了他們對(duì)課程設(shè)計(jì)的體會(huì)，其中一位同學(xué)的話(huà)具有一定的代表性，他寫(xiě)道：“短短兩周課設(shè)即將結(jié)束，但給我?guī)?lái)了非比尋常的兩周學(xué)習(xí)生活，本打算像往常一樣，把課設(shè)生活糊弄過(guò)去，趕緊迎接充滿(mǎn)快樂(lè)的暑假生活。但計(jì)劃趕不上變化，從課設(shè)開(kāi)始的第一天起，我就深深地意識(shí)到課設(shè)并沒(méi)有想象的那么簡(jiǎn)單容易。需要投入120分的熱情，加入120分的辛勤，融進(jìn)120分的智慧，才能真正體會(huì)到機(jī)械課設(shè)的精髓所在”。

課程設(shè)計(jì)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)是答辯環(huán)節(jié)，教師通過(guò)一對(duì)一答辯環(huán)節(jié)，掌握每位同學(xué)學(xué)習(xí)程度，在綜合草稿計(jì)算、草圖繪制、機(jī)圖繪制、說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)及答辯各環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)情況，給出公平合理的分?jǐn)?shù)。

5 教學(xué)效果

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程及課程設(shè)計(jì)的逐項(xiàng)改革實(shí)踐自實(shí)施以來(lái)，學(xué)生課程考試的及格率基本在85%以上。近幾年教務(wù)處組織學(xué)生對(duì)教師的網(wǎng)上評(píng)分一直保持在90分以上，這些成績(jī)說(shuō)明了改革措施得到學(xué)生的肯定，對(duì)教師的工作也是一種支持和鼓勵(lì)。在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，在教師嚴(yán)格監(jiān)管和檢查措施下，同學(xué)們通過(guò)艱苦的學(xué)習(xí)過(guò)程，一般只要能從頭堅(jiān)持到尾，成績(jī)都可以達(dá)標(biāo)，各個(gè)環(huán)節(jié)完成較好的同學(xué)還可以得到優(yōu)良的好成績(jī)。由于課程設(shè)計(jì)中同學(xué)之間討論得多，也培養(yǎng)了同學(xué)們的團(tuán)結(jié)合作和互幫互助精神，因此他們認(rèn)為“兩周的課設(shè)生活雖然是艱苦的，但也是快樂(lè)的?！?/p>

總之，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容實(shí)踐性很強(qiáng)，在教學(xué)中，教師需要積極探索各種教學(xué)方法和教學(xué)手段，緊密結(jié)合工程實(shí)際，采取多種方法培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力。

[1]于曉紅，王小群，邱麗芳.機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)課程體系的優(yōu)化整合[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2008，7：34～36

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Abstract: The paper reformed and practiced on teaching methods, teaching means and practical teaching for the mechanical design foundation course and specific reform measures were proposed. The reference ways were provided for cultivating learning interest, self-learning ability and the engineering quality ability of students.

Key words: mechanical design foundation; teaching reform; practice

Teaching reform and practice for mechanical design foundation course

Sun Guoqin, Xu Donglai, Zhao Jing
Beijing university of technology, Beijing, 100124, China

2010-09-21

孫國(guó)芹，博士，副教授。許東來(lái)，博士，副教授。趙京，博士，教授。