楊毅青 謝日成北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 北京 100191

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基于課程中心網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（B）課程教學(xué)改革

楊毅青 謝日成
北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 北京 100191

摘 要：以北京航空航天大學(xué)發(fā)布的“長城行動(dòng)計(jì)劃”為指導(dǎo)思想，針對近機(jī)類學(xué)生基礎(chǔ)薄弱以及學(xué)習(xí)資源缺乏的現(xiàn)狀，結(jié)合學(xué)校科研特色，建立包含教學(xué)課件、習(xí)題庫、Flash動(dòng)畫等模塊的課程中心網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，開展機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（B）課程教學(xué)改革研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（B）；網(wǎng)絡(luò)；課程中心

北京航空航天大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（B）課程作為本科階段一門涉及較多院系的專業(yè)基礎(chǔ)課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)思維方法，增強(qiáng)工程素質(zhì)、創(chuàng)新意識(shí)和理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)，提高圖示表達(dá)能力、機(jī)械設(shè)計(jì)能力以及創(chuàng)新能力［1］。開展機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（B）課程教學(xué)方法的研究，對于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、工程實(shí)踐能力和應(yīng)用能力，響應(yīng)北京航空航天大學(xué)“長城行動(dòng)計(jì)劃”中的“全面提高教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才”的宗旨，都具有十分重要的意義。

針對近機(jī)類學(xué)生在該課程學(xué)習(xí)中所反映出的基礎(chǔ)薄弱以及學(xué)習(xí)資源缺乏的現(xiàn)狀，結(jié)合學(xué)校課程中心網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)的契機(jī)，在分類整理重要疑難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并制作可人機(jī)交互的習(xí)題庫，以供學(xué)生自主學(xué)習(xí)及課堂知識(shí)鞏固；針對機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程知識(shí)點(diǎn)繁多、內(nèi)容枯燥的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)?？蒲刑厣ㄟ^豐富動(dòng)畫以及實(shí)例演示，促進(jìn)學(xué)生對核心知識(shí)要點(diǎn)的快速及牢固掌握；結(jié)合學(xué)校課程中心網(wǎng)站建設(shè)，將基本知識(shí)要點(diǎn)、多媒體課件、習(xí)題庫上傳，打造近機(jī)類學(xué)生課后學(xué)習(xí)平臺(tái)。

1　教學(xué)要求

北京航空航天大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) （B）是近機(jī)類專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，它與工程實(shí)際緊密結(jié)合，實(shí)踐性強(qiáng)。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解和掌握常用機(jī)構(gòu)和一般參數(shù)下工作機(jī)械零件的工作原理、特點(diǎn)、選用及其設(shè)計(jì)和計(jì)算方法，培養(yǎng)設(shè)計(jì)簡單機(jī)械裝置的機(jī)械設(shè)計(jì)能力，同時(shí)樹立正確的設(shè)計(jì)觀念，初步了解相關(guān)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀和有關(guān)工業(yè)技術(shù)政策，學(xué)會(huì)運(yùn)用手冊、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等資料，增強(qiáng)學(xué)生工程意識(shí)及創(chuàng)新思維［2-4］。

2　教學(xué)現(xiàn)狀

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) （B）課程的授課對象為工科近機(jī)類學(xué)生，與機(jī)械專業(yè)類學(xué)生相比，在對課程中所涉及的機(jī)械部件的理解和領(lǐng)會(huì)等方面均存在一定差距，因此采用傳統(tǒng)教學(xué)方法對該類學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)難點(diǎn)造成了一定的困難，具體體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）近機(jī)類學(xué)生對前期力學(xué)、加工工藝或材料等課程的學(xué)習(xí)要求較低，從而對機(jī)設(shè)課程中一些基本概念的理解存在難度，因此在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)所取得效果有限。

（2）近機(jī)類學(xué)生由于培養(yǎng)計(jì)劃中機(jī)械類相關(guān)課程較少，在課下接觸機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)的途徑非常狹窄［5-7］。通過網(wǎng)絡(luò)所能搜集到的各個(gè)學(xué)校的講義以及習(xí)題示例，大多由于教材以及教學(xué)要求的不同，不能完全滿足自身需求；學(xué)習(xí)資源的匱乏和氛圍的欠缺，給學(xué)生課后的繼續(xù)學(xué)習(xí)設(shè)置了很大的障礙。

（3）機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（B）課程的課堂學(xué)時(shí)為48，所涉及的知識(shí)點(diǎn)非常多，隨著前期學(xué)習(xí)過程中知識(shí)盲點(diǎn)的不斷累積，導(dǎo)致后期逐漸不能適應(yīng)課堂進(jìn)度要求，從而使得學(xué)習(xí)興趣下降、知識(shí)掌握進(jìn)度慢。最突出的現(xiàn)象是，課堂上多次強(qiáng)調(diào)過的知識(shí)要點(diǎn)，在考試中的丟分現(xiàn)象依然非常嚴(yán)重，而任課教師迫于學(xué)時(shí)的有限，用于習(xí)題課的時(shí)間相對不足。

3　教學(xué)改革措施

3.1構(gòu)建學(xué)習(xí)輔助資料

針對近機(jī)類專業(yè)學(xué)生在本課程學(xué)習(xí)中普遍存在的專業(yè)基礎(chǔ)薄弱問題（如強(qiáng)度校核、制造公差等），提煉基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，并有針對性地準(zhǔn)備課程講義，使學(xué)生在有限的課堂學(xué)時(shí)內(nèi)更好地掌握教學(xué)要點(diǎn)。同時(shí)根據(jù)教學(xué)、考試及調(diào)研情況，匯集并分類整理學(xué)生在本課程學(xué)習(xí)中所遇到的疑難點(diǎn)，并參考教學(xué)大綱，制訂覆蓋知識(shí)要點(diǎn)且難度適中的習(xí)題方案。如，有關(guān)“滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算”一直是教學(xué)大綱中的重點(diǎn)要求內(nèi)容，下題是基于此所設(shè)計(jì)的一道計(jì)算題。

例：如圖1所示為一對角接觸球軸承支承的軸系，軸承正安裝（面對面）。已知兩個(gè)軸承的徑向載荷分別為Fr1=2 000 N，F(xiàn)r2=4 000 N，軸上作用的軸向外載荷KA=1 000 N，軸承內(nèi)部派生軸向力S的計(jì)算式為S=0.7Fr，當(dāng)軸承的軸向載荷與徑向載荷之比Fa/Fr>e時(shí)，X=0.41，Y=0.87；Fa/Fr ≤e時(shí)，X=1，Y=0，e=0.68；載荷系數(shù)fp=1.0。試計(jì)算：（1）兩個(gè)軸承的軸向載荷Fa1，F(xiàn)a2；（2）兩個(gè)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P1，P2。

圖1　角接觸球軸承支承的軸系

與此同時(shí)，增加實(shí)物教學(xué)環(huán)節(jié)，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上，把理論知識(shí)融會(huì)貫通，把實(shí)驗(yàn)室中的各類齒輪、軸承、軸等零件以及簡易機(jī)械機(jī)構(gòu)帶到課程，讓學(xué)生通過實(shí)物加深對理論知識(shí)的理解，讓抽象的內(nèi)容變得具體和形象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情［8-9］。

3.2豐富特色教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)機(jī)械行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合學(xué)?？蒲刑厣?，及時(shí)更新相關(guān)機(jī)械行業(yè)重大新聞，把新應(yīng)用、新成果與學(xué)生分享。例如，在講解齒輪的形成加工時(shí)，先介紹傳統(tǒng)齒輪的加工方法是插齒法和滾齒法，接著介紹由山特維特可樂滿德國齒輪加工工藝中心和CAM廠商聯(lián)合開發(fā)的產(chǎn)品——InvoMilling 1.0軟件，可在通用五軸加工中心上靈活制造精密齒輪和花鍵［10］；通過對比傳統(tǒng)及最新齒輪加工方法在效率及其精度上的差別［11］，指出機(jī)械工程領(lǐng)域內(nèi)的科技進(jìn)步以及由此所帶來的社會(huì)生產(chǎn)方式變革，增強(qiáng)學(xué)生對機(jī)械專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)結(jié)合學(xué)生感興趣的學(xué)校歷屆“馮如杯”作品，如可折疊四旋翼高機(jī)動(dòng)飛行器（如圖2所示），從作品中分解出各個(gè)機(jī)械零件的設(shè)計(jì)、制造及工藝，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用。

圖2　學(xué)?！榜T如杯”作品

3.3建立網(wǎng)絡(luò)習(xí)題庫平臺(tái)

采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，使得學(xué)生難以真正理解各種機(jī)構(gòu)及機(jī)械裝置的工作機(jī)理［12］。通過采用多媒體動(dòng)畫及實(shí)例演示，變“靜”為“動(dòng)”，再輔以生動(dòng)講解，促進(jìn)學(xué)生深刻理解并掌握相關(guān)知識(shí)。同時(shí)制作覆蓋重難點(diǎn)的交互式多媒體習(xí)題庫，發(fā)揮電子資源的特長，供學(xué)生反復(fù)練習(xí)。依托課程中心，將項(xiàng)目成果上傳，運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)習(xí)題庫。圖3是業(yè)已建立的網(wǎng)絡(luò)習(xí)題庫平臺(tái)網(wǎng)頁截圖，其中包含了27個(gè)exe格式、14個(gè)swf格式、15個(gè)avi格式的動(dòng)畫視頻資料；后續(xù)將進(jìn)一步加強(qiáng)電子課件的制作。

圖3　網(wǎng)絡(luò)習(xí)題庫平臺(tái)截圖

4　結(jié)束語

北京航空航天大學(xué)發(fā)布的《人才行動(dòng)計(jì)劃白皮書》是中國高校首次發(fā)布的人才培養(yǎng)白皮書，指導(dǎo)著北航未來5年的發(fā)展，即建設(shè)空天信融合的世界一流大學(xué)。其中“長城行動(dòng)計(jì)劃”（本科教育）的制訂始終圍繞著如何將“一流的學(xué)生培養(yǎng)成一流的人才”。源于新形勢下對本科教學(xué)質(zhì)量的要求不斷提高，開展基于課程中心網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（B）教學(xué)改革，旨在教授學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與能力，從而為全面綜合素質(zhì)的提高奠定基礎(chǔ)。

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Teaching Reform on the Foundation of Mechanical Design（B） Course Based on Network Platform of Course Center

Yang Yiqing， Xie Richeng
School of Mechanical Engineering and Automation， Beihang University， Beijing， 100191， China

Abstract:Due to the weak knowledge and lack of learning resources for the students close to the mechanical major， the teaching reform in the course of Foundation of Mechanical Design（B） is carried out under the guide of the "Great Wall Action Plan" of Beihang University. Considering the specialty of scientific research in Beihang， the reform establishes a course network platform which includes teaching courseware， exercise library and fash animation modules.

Key words:foundation of mechanical design（B）； network； course center

收稿日期：2015-11-10

作者簡介：楊毅青，博士，副教授。

基金項(xiàng)目：北京航空航天大學(xué)2014年度教改項(xiàng)目。