劉剛?閆石林

摘 要：機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。本文結(jié)合作者機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐，詳細(xì)介紹了通過(guò)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、多媒體應(yīng)用及課程設(shè)計(jì)等一系列改革和探索，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，顯著提高教學(xué)效果的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì) 創(chuàng)新能力 課程設(shè)計(jì) 多媒體教學(xué) 改革與探索

課 題：本文系晉中學(xué)院教改項(xiàng)目：機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中的立體化教材建設(shè)（編號(hào)：ZI2012jg15）研究成果。

一、背景

機(jī)械設(shè)計(jì)課是與工程聯(lián)系最為緊密的學(xué)科之一。它以機(jī)械中的常用機(jī)構(gòu)和一般工作條件下的通用零部件為研究對(duì)象，研究常用機(jī)構(gòu)和通用零部件的分析和設(shè)計(jì)問(wèn)題，是機(jī)械類和近機(jī)械類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，其理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)。該課程的學(xué)習(xí)，不僅要求學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)和零部件的基本原理和基本設(shè)計(jì)方法，還要求學(xué)生運(yùn)用這些基本理論來(lái)設(shè)計(jì)一些常規(guī)機(jī)械和處理機(jī)械中的一些實(shí)際應(yīng)用。

因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)課程的教學(xué)中，不僅要滲透創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)的理念，更應(yīng)該把學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神作為應(yīng)用課程改革的重點(diǎn)。多年來(lái)，機(jī)械設(shè)計(jì)教研室的老師做了一些探索，并對(duì)成果的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。

二、以理論教學(xué)改革為基礎(chǔ)，優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)

理論教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)。只有讓學(xué)生掌握了扎實(shí)的設(shè)計(jì)理論，才有可能將這些設(shè)計(jì)理論靈活應(yīng)用于工程實(shí)踐。機(jī)械設(shè)計(jì)課的理論性、實(shí)踐性、設(shè)計(jì)性都很強(qiáng)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的核心課程。課堂教學(xué)不僅僅是傳授理論知識(shí)，更應(yīng)注重培養(yǎng)工程意識(shí)，啟迪創(chuàng)造靈感，提高創(chuàng)新能力。

1.調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果

調(diào)整教學(xué)內(nèi)容是課程改革的基礎(chǔ)。在對(duì)教材進(jìn)行取舍的過(guò)程中，遵循突出應(yīng)用與實(shí)操，在教授基本知識(shí)、基本原理和基本方法的同時(shí)，引入機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的最新成果，注意到知識(shí)點(diǎn)的深入淺出和主次分明，而不是面面俱到，把新型機(jī)構(gòu)和現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法與生活實(shí)踐相結(jié)合，既調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極性，又將機(jī)械理論寓教于學(xué)，在豐富課堂信息量的過(guò)程中，提高機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用教學(xué)效果。學(xué)生對(duì)機(jī)械的了解只限于生活中接觸的范圍，還習(xí)慣于理性思維，缺少工程觀念。而傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容陳舊，聯(lián)系工程實(shí)際不夠，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新思維。授課時(shí)，最好適當(dāng)引入學(xué)科中比較成熟的新理論、新技術(shù)和工程技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，如優(yōu)化設(shè)計(jì)、全生命周期設(shè)計(jì)等。另外，通過(guò)課外自學(xué)選修課等形式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)常用最新工程設(shè)計(jì)軟件如Pro/Engineer，UG。這樣既可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又可以開闊學(xué)生的視野。

2.改革教學(xué)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程的教學(xué) “以教師為中心”，僅僅注重知識(shí)的灌輸。這對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新精神的培養(yǎng)是很不利的。改革傳統(tǒng)教學(xué)方法，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，積極探索學(xué)生自主研究、自主創(chuàng)新式的學(xué)習(xí)方法，積極推進(jìn)討論式、探究式、問(wèn)題式教學(xué)方法，既學(xué)習(xí)了知識(shí)，又能提高創(chuàng)新能力。

課堂教學(xué)是學(xué)生課程學(xué)習(xí)的主陣地。加強(qiáng)教師對(duì)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的主導(dǎo)作用，恰到好處地創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，可以達(dá)到師生互動(dòng)。問(wèn)題的提出，要具有一定的實(shí)際工程背景，以增強(qiáng)學(xué)生的工程素質(zhì)。問(wèn)題的分析要能引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題。問(wèn)題的解決要通過(guò)啟發(fā)引導(dǎo)給出，為學(xué)生今后解決問(wèn)題指明思路與途徑。這種啟發(fā)式教學(xué)能夠潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)探索。

3.采用多媒體教學(xué)，增強(qiáng)課堂效果

機(jī)械設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的教學(xué)手段，如黑板、模型加掛圖，無(wú)法表達(dá)零件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，教師授課形式單一，缺乏直觀性，在一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)的積極性。在機(jī)械設(shè)計(jì)課程中，充分利用現(xiàn)代多媒體手段，將零件的運(yùn)動(dòng)變化逼真地展現(xiàn)出來(lái)，使機(jī)器真正動(dòng)起來(lái)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面，精心設(shè)計(jì)的多媒體、課件可以清楚地顯示教學(xué)內(nèi)容難點(diǎn)，提高教學(xué)效率，而且二維和三維動(dòng)畫形象生動(dòng)，加深了學(xué)生印象。

4.注重啟發(fā)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力

機(jī)械設(shè)計(jì)課程雖然是機(jī)械專業(yè)理論課，但是應(yīng)用性極強(qiáng)。因此機(jī)械專業(yè)的學(xué)生要能夠自主學(xué)習(xí)課程的相關(guān)內(nèi)容，提高機(jī)械理論學(xué)習(xí)的實(shí)踐應(yīng)用主動(dòng)性，掌握科學(xué)學(xué)習(xí)的思維方法。機(jī)械設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革必須堅(jiān)持把啟發(fā)式教學(xué)方法放在首位，并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同特點(diǎn)，穿插采用討論式和案例式教學(xué)方法。多種教學(xué)方法的應(yīng)用，使學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和自我學(xué)習(xí)的意識(shí)得到了進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)加深了學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的理解與掌握，并強(qiáng)化了記憶，從而提高了學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力。

三、改革實(shí)踐教學(xué)體系，構(gòu)建應(yīng)用教學(xué)模式

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、綜合設(shè)計(jì)能力以及創(chuàng)新思維的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)踐教學(xué)體系由實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)兩部分組成。

1.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)

傳統(tǒng)的課程實(shí)驗(yàn)如機(jī)構(gòu)測(cè)繪、齒輪范成、動(dòng)平衡等一般為單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這些基本實(shí)驗(yàn)有助于對(duì)鞏固學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論的理解，但整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程只是根據(jù)給定實(shí)驗(yàn)步驟去驗(yàn)證結(jié)果的正確與否，學(xué)生的積極性不高，實(shí)驗(yàn)效果不太理想。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中增設(shè)了一些創(chuàng)新型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，如“機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”，讓學(xué)生根據(jù)給定的題目自行構(gòu)思實(shí)驗(yàn)方案，將自己設(shè)計(jì)的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，將設(shè)計(jì)理論在實(shí)踐中檢驗(yàn)，而教師主要起引導(dǎo)和啟發(fā)作用，給學(xué)生足夠的思維空間和創(chuàng)作空間。這樣就可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，真正提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力。

2.加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是課程的一個(gè)重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)一般以減速器為研究題目。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，老師限定了題目和方案，還提供了比較齊全的參考資料，學(xué)生自主設(shè)計(jì)的內(nèi)容較少，不利于創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。針對(duì)這些問(wèn)題，我們對(duì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)作了相關(guān)的改革和探索，找一些工程實(shí)踐性強(qiáng)與并且與地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)緊密聯(lián)系的機(jī)械作為設(shè)計(jì)題目?？紤]學(xué)生個(gè)體能力的差異，既有一些基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單的內(nèi)容，又要有一定難度和深度的內(nèi)容。采用學(xué)生選擇和老師指定相結(jié)合的選題原則，以學(xué)生為中心，讓學(xué)生自己確定題目，教師規(guī)定設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求。老師帶領(lǐng)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)參觀這些機(jī)械裝置，查閱相關(guān)資料，使學(xué)生對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械裝置有一定的感性認(rèn)識(shí)，真正了解所設(shè)計(jì)機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)，并鼓勵(lì)學(xué)生在現(xiàn)有傳動(dòng)方案的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，提出多種方案，從機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、可行性、實(shí)用性，多方面考慮作出選擇，選取最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。方案確定好后，鼓勵(lì)學(xué)生使用先進(jìn)大型軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析。然后根據(jù)各構(gòu)件受力情況，按照等強(qiáng)度設(shè)計(jì)理論，對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于較高水平的學(xué)生要求編制程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并用Pro/E等軟件完成三維造型，最終完成設(shè)計(jì)任務(wù)。這樣在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，因材施教，既尊重了個(gè)體差異，又充分調(diào)動(dòng)了個(gè)體主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造潛能，不僅使課程設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力有機(jī)融合，還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和動(dòng)手能力，提高了教學(xué)效果。

四、小結(jié)

機(jī)械設(shè)計(jì)通過(guò)幾年的改革實(shí)踐，取得了一定的教學(xué)效果。但教學(xué)改革是一個(gè)系統(tǒng)工程，在不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們?cè)跈C(jī)械設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核方式上進(jìn)行了一系列的探索，目的是尋求一條適合筆者學(xué)院特色的課程體系與教學(xué)模式。只有在教學(xué)改革中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高教學(xué)質(zhì)量，把枯燥的理論教學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，不斷適應(yīng)筆者學(xué)院職業(yè)應(yīng)用的轉(zhuǎn)型發(fā)展要求。

參考文獻(xiàn)：

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[2]邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2001.

（作者單位：晉中學(xué)院）