李方

【摘 要】機(jī)械原理實驗教學(xué)是機(jī)械原理課程教學(xué)中不可缺少的一個環(huán)節(jié)，為了符合21世紀(jì)社會對機(jī)械工程人才的需求，工作在一線的老師從沒停止過探索提高實驗教學(xué)效果的方法和模式。本文在前人取得成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合本校教學(xué)的具體情況，對機(jī)械原理實驗教學(xué)提出創(chuàng)新教學(xué)理念。該教學(xué)模式提出把實驗室打造成一個“小型工廠”，在實驗室提供理論講解同時，結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)手段，使學(xué)生從看動畫到做動畫再到動手做模型，一步步加深學(xué)生對機(jī)械原理基本理論和概念的理解，使學(xué)生真正的能將所學(xué)用于實踐。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械原理；實驗教學(xué)；教學(xué)改革

機(jī)械原理作為機(jī)械與近機(jī)類重要的理論基礎(chǔ)課程，在整個專業(yè)教學(xué)過程中占有重要的地位，不少學(xué)者提出了機(jī)械原理創(chuàng)新實驗教學(xué)方法[1]。機(jī)械原理是在已學(xué)的工程制圖、理論力學(xué)等基礎(chǔ)課后開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，通過機(jī)械原理的學(xué)習(xí)，逐步擁有把本專業(yè)所學(xué)知識運(yùn)用于實踐的能力。學(xué)生對機(jī)械原理基本概論與原理掌握程度直接影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。而面對機(jī)械原理枯燥的概念性知識的講解，雖然可以借助多媒體等一些現(xiàn)代化手段進(jìn)行課堂生動講解，但學(xué)生將所學(xué)知識運(yùn)用于實際的能力較差。通過實驗教學(xué)這一環(huán)節(jié)可很好的深化學(xué)生對基本概念的理解和掌握。傳統(tǒng)的機(jī)械原理實驗課程教學(xué)[2]多采用先對模型以及典型機(jī)構(gòu)的觀摩加深學(xué)生的印象，也有采用創(chuàng)新性實驗設(shè)計的方式讓學(xué)生在實驗過程中動手做自己的實驗，在部分學(xué)校實踐教學(xué)中取得了較好教學(xué)效果[3]。針對我?，F(xiàn)階段所處的發(fā)展時期，在機(jī)械原理教學(xué)過程中為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深課堂所學(xué)概念和原理的理解，提出了一種實驗創(chuàng)新教學(xué)模式。

1 合理的利用學(xué)?，F(xiàn)有資源

我校目前正處于機(jī)械專業(yè)發(fā)展的初期，在資源有限的條件下，為了給學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我們在做相關(guān)專業(yè)的某一個實驗時，同時會向?qū)W生開放所有的實驗室。實驗室所有的設(shè)備器材都可以使用，例如我們在進(jìn)行機(jī)械原理齒輪凸輪創(chuàng)新機(jī)構(gòu)設(shè)計時，我們會提供齒輪凸輪傳動機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，以及齒輪的表達(dá)符號，同時開放齒輪凸輪柜（包括各種類型的齒輪與凸輪），齒輪范成法制造過程實驗室，以及減速箱拆卸組裝實驗室參觀具體的運(yùn)動模型等等。這樣整合所有實驗室的資源，把實驗室變成一個類似小工廠的模式。盡可能多的包括實驗教學(xué)中的所有模型。其次，充分利用學(xué)校實驗室配備的多媒體教學(xué)資源，在模型進(jìn)行講解的同時，作為實驗老師，還會對所認(rèn)識的機(jī)械結(jié)構(gòu)或機(jī)構(gòu)進(jìn)行動畫演示，然后讓學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)模型的動畫制作。同樣以齒輪凸輪創(chuàng)新機(jī)構(gòu)設(shè)計為例，我們不但給學(xué)生講解動畫運(yùn)動的機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理，并教學(xué)生運(yùn)用軟件進(jìn)行動畫制作（采用軟件進(jìn)行動畫制作教學(xué)過程使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有明顯的提高），讓學(xué)生在看演示聽講解的過程進(jìn)一步對其工作原理有充分理解。

這樣在實驗教學(xué)過程中，不只是老師單調(diào)乏味的講解自己的觀點(diǎn)，通過這種動畫制作的方式，增加了師生之間的交流，具有很好的互動性，使得實驗氣氛活躍，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 充分利用學(xué)生的資源

現(xiàn)在的大學(xué)生基本上都有自己的學(xué)習(xí)電腦，遇到不會的問題第一時間都會到網(wǎng)上搜索，因此充分利用學(xué)生自己的資源也相當(dāng)重要。機(jī)械原理主要側(cè)重在對基本概論、符號、字母以及基本原理的理解掌握。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在機(jī)械原理實驗教學(xué)過程中，將參與實驗的學(xué)生采用分組合作的方式，通過實驗室的第一步講解，以及動畫的觀看，課后會讓學(xué)生回去制作自己設(shè)計方案，一般每4-5人一組設(shè)計一個可行的實驗方案。實驗方案不限制任何機(jī)構(gòu)的選擇，提倡學(xué)生在課外進(jìn)行自主設(shè)計，并把自己的想法用簡單的機(jī)構(gòu)符號繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，并對其是否干涉以及自由度等進(jìn)行運(yùn)動原理的計算。同樣像齒輪凸輪機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新實驗，每一個小組的人員首先提出自己的設(shè)計意圖包括自己設(shè)計的運(yùn)動簡圖，在一起進(jìn)行討論，然后選擇一個較為好的實驗設(shè)計方案，進(jìn)行運(yùn)動動畫的制作以及運(yùn)動簡圖的繪制。并在下一次實驗時對各組做好的機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行拼接。

通過實驗過程中學(xué)生課后自主設(shè)計過程的實施，提供了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)作的廣闊平臺，使學(xué)生對所運(yùn)用到的實驗?zāi)Ｐ偷牡谋硎痉?，機(jī)械運(yùn)動原理的設(shè)計方法以及合理性計算有了更加深厚的理解和掌握。

3 實驗室動手實踐

機(jī)械設(shè)計過程理論和實踐存在一定的差異，因此雖然每一組都有自己繪制好的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，但在實驗室進(jìn)行具體拼接和裝配的過程中，總是會存在這樣或那樣的問題。像齒輪凸輪機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計，不同的實驗設(shè)計組提出的設(shè)計方案各不相同，但都會存在問題，最常見的問題有部分機(jī)構(gòu)雖然原理上能行，一個自由度一個驅(qū)動機(jī)，但凸輪就是不能動；還有就是有的同學(xué)在設(shè)計機(jī)構(gòu)時由于運(yùn)動鏈條數(shù)過多造成計算自由度選擇原動機(jī)數(shù)目不準(zhǔn)確。在這種情況下，一方面，促使學(xué)生反思自己設(shè)計方案上的問題，在設(shè)計小組內(nèi)進(jìn)行的討論，以尋找解決問題的方法，另一方面，指導(dǎo)老師根據(jù)自己的實踐經(jīng)驗和知識積累，指導(dǎo)幫助他們從哪些地方去尋找問題的根源并解決問題，從而使所設(shè)計的機(jī)構(gòu)能到達(dá)預(yù)期的目標(biāo)。

通過講解和學(xué)生自己動手創(chuàng)作過程后，在實踐過程中讓學(xué)生感受理論知識與實踐工程操作的區(qū)別，體會工程實踐中并不是所有設(shè)計好的機(jī)械原理圖都能轉(zhuǎn)化成所需要的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，促使學(xué)生從實踐中不停的反思，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計思維與解決工程實際問題的能力，同時培養(yǎng)學(xué)生工程實踐當(dāng)中的團(tuán)隊協(xié)作能力，增加師生之間的互動，在通過這樣一系列實驗設(shè)計課程鍛煉后，加深學(xué)生對機(jī)械原理中知識鏈的理解和掌握。

4 總結(jié)

通過采用上述的創(chuàng)新實驗教學(xué)模式，一方面，充分利用了學(xué)校對學(xué)生開放的實驗室資源和學(xué)生自己擁有的資源。另一方面，通過分組自主創(chuàng)作的方式，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提供學(xué)生課后創(chuàng)新創(chuàng)作的廣闊天空，提高學(xué)生的創(chuàng)作興趣，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力，增加師生互動提高學(xué)習(xí)效率。通過多組機(jī)械班的實驗教學(xué)，對其中創(chuàng)新性實驗設(shè)計采用該實驗教學(xué)模式，取得了較為滿意的教學(xué)效果。明顯提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生表現(xiàn)出對機(jī)械原理中基本概念理解清晰，對常見符號以及對機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的識圖制圖能力運(yùn)用自如，并能根據(jù)工程實踐合理的選擇相應(yīng)的機(jī)構(gòu)?；灸苓_(dá)到學(xué)以致用的效果，使學(xué)生具有根據(jù)實際問題提出具體可行的解決方案的能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]牟萍，文寧，凌丹，杜麗.挖掘創(chuàng)新點(diǎn)，促進(jìn)機(jī)械原理實驗改革[J].實驗技術(shù)與管理，2010（4）.

[2]高江紅，馬銀忠，陸媛.機(jī)械原理課程實驗教學(xué)改革探討[J].南京工程學(xué)報（社會科學(xué)版），2007（7）.

[3]何玉林.“機(jī)械原理”課程實驗教學(xué)的現(xiàn)狀分析與改革[J].高教論壇，2014（10）.

[責(zé)任編輯：王楠]