黃輝祥 張 敏 鹿新建 李 果 賈文華

（南京工程學院機械工程學院 江蘇·南京 211167）

0 引言

機械設(shè)計基礎(chǔ)是高校工科非機械類、近機類本科專業(yè)培養(yǎng)學生機械設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是以機械制圖、理論力學、材料力學和公差與技術(shù)測量等課程為先修課程，在學生學習專業(yè)課程中具有承上啟下的作用，在學生的知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)體系中占有十分重要的地位。該課程主要介紹常用機構(gòu)、通用零件、機械傳動裝置及簡單機械的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、特點、設(shè)計計算及應(yīng)用維護等內(nèi)容。在培養(yǎng)應(yīng)用型工程技術(shù)人才的培養(yǎng)體系中，本課程能增強解決機械技術(shù)問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課以及今后從事機械方面的設(shè)計、制造及研發(fā)工作奠定重要基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的機械設(shè)計基礎(chǔ)教學是以教師課堂講授為主，少量的實驗教學和題目單一的課程設(shè)計實踐教學為輔，這種教學模式難以激發(fā)學生的學習興趣，不利于學生創(chuàng)新思維和實踐能力的培養(yǎng)。在當今以創(chuàng)新為主旋律的時代背景下，機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學需要繼續(xù)深化改革，在注重對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的同時，還要注重學生的工程實踐性，將兩者結(jié)合起來，使學生成為全面發(fā)展的應(yīng)用型人才。因此，有必要對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學改革進行探討。

1 教學內(nèi)容體系的改革

1.1 優(yōu)化教學內(nèi)容、突出重點

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程包含機械設(shè)計和機械原理這兩門課程的內(nèi)容，是精簡的少學時課程。該課程具有涉及面廣、概念多、知識點分散、各章節(jié)獨立性強和邏輯性差、綜合性和實踐性強等特點，為學生學習該課程帶來一定的難度。因此，在教學內(nèi)容上要突出重點和難點，遵循“三個簡化三個強調(diào)”，即：簡化公式推導，強調(diào)公式應(yīng)用；簡化機理分析，強調(diào)參數(shù)選擇（設(shè)計）；簡化參數(shù)計算，強調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計。比如在講解齒輪的齒面接觸疲勞應(yīng)力公式時，簡要介紹該公式是怎樣由赫茲接觸理論推導而來的，讓學生知其所以然，以便于理解公式及其參數(shù)的選擇。

1.2 精心設(shè)計教學內(nèi)容

在教學過程中，應(yīng)注重理論基礎(chǔ)知識與工程實際應(yīng)用相融合，在教學內(nèi)容上多結(jié)合工程實例進行講授，可以選擇具有動畫演示的二維碼掃描的教材，特別是在講解平面連桿機構(gòu)內(nèi)容時，諸多類型的機構(gòu)配合動畫會能起到復(fù)雜問題簡單化的效果。在實例的選擇上多選擇學生比較感興趣的典型例子，比如在講差動輪系以及輪系的運動合成與分解內(nèi)容時，以汽車的差速器為例可以使學生從枯燥的理論中回到豐富的生活中，也可以適當播放講解差速器工作原理的視頻，更能引人入勝，這樣既活躍了課堂氛圍又易于理解。此外，盡量選用日常生活中常見的實例進行講解，容易引發(fā)學生去主動思考問題，例如在講授軸根據(jù)受載荷情況分類時，以學生較為熟悉的自行車為例，引導學生判斷自行車的前軸、中軸和后軸三個軸各屬于何種類型。

對于重要知識點可以從不同角度進行講解，比如在講授直齒圓柱齒輪漸開線的形成時，可從發(fā)生線在基圓上做純滾動而形成的角度，也可將纏繞在基圓上的繩子切于基圓進行展開來考慮，將它們結(jié)合起來進行講解，這樣學生對漸開線的形成及其特性就很容易融會貫通。

2 教學方法的改革

2.1 科研促進教學

高校教師在承擔教學任務(wù)的同時，還兼顧著科研工作。教師將科研工作與課堂教學內(nèi)容結(jié)合起來，以科研來促進教學，會取得較好的教學效果?？蒲惺墙虒W的“源頭活水”，將科研成果融入于教學中，教學更容易做到“深入淺出”，也能使學生理論聯(lián)系實際，有助于學生對課程相關(guān)知識的學習和理解，并且擴展了知識面。筆者在攻讀博士期間設(shè)計發(fā)明了“一種可分離的往復(fù)式扳手”，該設(shè)計是利用棘輪機構(gòu)實現(xiàn)扳手的往復(fù)運動，同時將扳手夾體設(shè)計為類“手銬”式的可分離結(jié)構(gòu)，能夠方便解決不便于從物體兩端套入扳手的問題，例如輸油管道或燃氣管道接口處法蘭。在講解機械設(shè)計基礎(chǔ)課程棘輪機構(gòu)的時，將該發(fā)明的設(shè)計思想及原理引入到教學中，易于啟發(fā)學生的想象力，能夠吸引學生的興趣，大幅度提高課堂的教學效果。

2.2 突出以學生為主體，教師為主導的積極作用

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程具有較強的理論性和抽象性，可以采用案例法教學模式，教師提前做好充分的準備，根據(jù)課程知識點和原理預(yù)設(shè)案例和問題場景，引導學生進行分組討論，從而提高學生探索新知識的興趣，促進學生進行自主學習和思考，教師針對學生的設(shè)計方案的可行性進行指導并綜合評定。在講解軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以根據(jù)學生的專業(yè)背景來選擇工程實際機器的軸作為案例來討論，教師提前準備好能演示軸上零件安裝過程的三維動畫，使學生對軸系結(jié)構(gòu)有比較清晰的認識，從而提高學生學習的積極性和主動性。

3 教學手段改革

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的實踐性較強，傳統(tǒng)的教學手段難以解決課時少與內(nèi)容多等問題。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展和多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)為紐帶的新媒體教學已在逐步成為機械設(shè)計基礎(chǔ)課程重要的輔助教學手段。將傳統(tǒng)的教學手段與信息多媒體技術(shù)相結(jié)合，同時將信息技術(shù)手段作為模擬教學、案例教學等輔助手段，可以容易達到課堂理論學習和實踐學習的充分結(jié)合，這點在我們講述機械設(shè)計課程中較為抽象的內(nèi)容時尤為重要。同時，通過機械設(shè)計基礎(chǔ)課程相關(guān)前沿知識的資源網(wǎng)絡(luò)共享，拓寬學生的知識范圍和視野?，F(xiàn)場教學和網(wǎng)絡(luò)教學相結(jié)合可以提高學生自主學習的主動性和積極性，教師在課堂上可以通過網(wǎng)絡(luò)教學軟件設(shè)置某些題目或者問題的搶答環(huán)節(jié)，給學生留有表現(xiàn)的機會。鼓勵學生通過網(wǎng)絡(luò)教學平臺（如中國大學MOOC、學習通等）進行作業(yè)和討論的互評、互改及相互交流。翻轉(zhuǎn)課堂、慕課以及微課三種教學手段的有機結(jié)合更有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和能力。

4 實踐教學改革

課程設(shè)計是與機械設(shè)計基礎(chǔ)課程相配合的必不可少的實踐性教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的重要途徑，是該課程和機械制圖、工程力學、互換性與技術(shù)測量等先修課程所掌握的基礎(chǔ)理論知識、基本技能的綜合應(yīng)用。傳統(tǒng)的機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是二級減速器為設(shè)計對象，具有設(shè)計題目單一、設(shè)計內(nèi)容不足、設(shè)計方法和手段落后等缺點，不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為開拓學生思維，課程設(shè)計題目和設(shè)計內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)多樣化和新穎性，可以選擇貼近工程實踐的科研項目、大學生創(chuàng)新設(shè)計大賽的作品或者典型有創(chuàng)意的結(jié)構(gòu)設(shè)計類專利作為課程設(shè)計的內(nèi)容和題目。將計算機繪圖引入課程設(shè)計的教學中，特別是三維 CAD軟件如 Solidworks、UG等，可以調(diào)動學生的課程設(shè)計的積極性，激發(fā)學習的興趣。此外，還可以引入現(xiàn)代設(shè)計方法中的有限元方法、虛擬樣機技術(shù)等到課程設(shè)計中去，全面提高學生的綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力。

5 結(jié)語

應(yīng)用型人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是目前機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學改革的重要內(nèi)容之一。在課程教學過程中，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，通過精心設(shè)計和優(yōu)化教學內(nèi)容、完善教學方法和提高教學手段等對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學進行改革探索，實現(xiàn)學生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和發(fā)展。