管 鋒 周傳喜

(長江大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,湖北 荊州 434023)

機(jī)械原理課程實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)改革與實(shí)踐①

管 鋒 周傳喜

(長江大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,湖北 荊州 434023)

長江大學(xué)機(jī)械原理課程實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)改革主要圍繞實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)及第二課堂3個方面展開,經(jīng)過幾年的探索與實(shí)踐,取得了較好的效果。

機(jī)械原理;實(shí)踐教學(xué);教學(xué)改革

機(jī)械原理課程是從理論性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課向?qū)嵺`性較強(qiáng)的專業(yè)課過渡的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。為了更好地理解、鞏固及應(yīng)用機(jī)械課程的理論知識,為后續(xù)課程及生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù),長江大學(xué)機(jī)械原理課程實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)改革主要圍繞實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、第二課堂3個環(huán)節(jié)展開。筆者主要就機(jī)械原理課程實(shí)踐性環(huán)節(jié)的改革做一些探討,以期更好地指導(dǎo)該課程的教學(xué)實(shí)踐。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

長江大學(xué)機(jī)械原理課程傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時為6學(xué)時,一般包括3個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:即認(rèn)知實(shí)驗(yàn)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的測繪,要求學(xué)生參觀機(jī)構(gòu)陳列柜及常用機(jī)構(gòu)(牛頭刨床機(jī)構(gòu)、插齒機(jī)機(jī)構(gòu)及齒輪油泵機(jī)構(gòu))的模型,根據(jù)實(shí)物及以上3類模型進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動測繪;機(jī)構(gòu)運(yùn)動參數(shù)測量,該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要是針對連桿機(jī)構(gòu)來設(shè)定的,要求學(xué)生利用授課教師所編的一個小軟件來觀察連桿上點(diǎn)的運(yùn)動軌跡,從而判斷多種桿長組合會產(chǎn)生何種類型的連桿機(jī)構(gòu);漸開線齒輪的范成實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生用范成儀在圓形圖紙上依次用鉛筆描繪出齒條刀具相對于輪胚在各個位置的包絡(luò)線,據(jù)此形成被切削齒輪的齒廓。以上3個實(shí)驗(yàn)主要是演示實(shí)驗(yàn)及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),對學(xué)生掌握課堂知識具有一定的幫助,但這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式比較死板,學(xué)生一般按照指導(dǎo)書上的步驟進(jìn)行操作,甚至實(shí)驗(yàn)報(bào)告的格式都是固定不變的,這樣很難激發(fā)他們的創(chuàng)新欲望。

隨著教學(xué)改革的深化,機(jī)械原理課程的教材和教學(xué)內(nèi)容都會增加一些新的知識點(diǎn),傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已經(jīng)不能適應(yīng)新的課程教學(xué)模式,這就要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容也要做出相應(yīng)的調(diào)整。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備、師資等方面的原因,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容往往不能及時調(diào)整。

針對以上傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的弊端,我們保留了原有的認(rèn)知實(shí)驗(yàn)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的測繪項(xiàng)目,讓學(xué)生首先認(rèn)知專業(yè)機(jī)構(gòu)模型,但在運(yùn)動測繪方面加大了難度,要求每位學(xué)生繪制實(shí)驗(yàn)室沒有的機(jī)構(gòu)模型運(yùn)動簡圖。這樣一來學(xué)生不得不動手搜索相關(guān)的機(jī)構(gòu)模型資料,完成模型機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制。

我們將傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動參數(shù)測量項(xiàng)目轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)構(gòu)運(yùn)動方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。課程組根據(jù)課程內(nèi)容要求,購買了一批桿件組合模型。在學(xué)習(xí)連桿機(jī)構(gòu)這章內(nèi)容后,實(shí)驗(yàn)課上教師要求學(xué)生動手把不同的桿件模型組裝在一起,實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動傳遞形式。比如,可拼成曲柄搖桿機(jī)構(gòu),將曲柄的勻速轉(zhuǎn)動變成搖桿的變速擺動;還可以拼成曲柄滑塊機(jī)構(gòu),將曲柄的勻速轉(zhuǎn)動變成滑塊的直移運(yùn)動;還有部分學(xué)生將四根以上桿件組合成五桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu),據(jù)此實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動形式將更加復(fù)雜。

另外,我們還在不增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時的前提下,增加了一些選做項(xiàng)目,讓學(xué)生采用選修學(xué)分的形式進(jìn)行漸開線齒輪的范成實(shí)驗(yàn)、剛性轉(zhuǎn)子的動平衡實(shí)驗(yàn)、機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)調(diào)速實(shí)驗(yàn)及摩擦磨損性能測定實(shí)驗(yàn)。通過這一舉措,學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性提高了,親自動手實(shí)踐的機(jī)會增加了,實(shí)驗(yàn)效果明顯增強(qiáng)。

二、課程設(shè)計(jì)改革與實(shí)踐

(一)課程設(shè)計(jì)題目

傳統(tǒng)的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目主要局限于牛頭刨床機(jī)構(gòu)、蜂窩煤沖壓成型機(jī)及自動打印機(jī)等。為了體現(xiàn)專業(yè)特色,同時又兼顧課程教學(xué)理論知識,我們對機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的題目進(jìn)行了改革,針對不同專業(yè),采用不同的課程設(shè)計(jì)題目。比如:對于具有石油特色的機(jī)械設(shè)計(jì)理論及其自動化專業(yè),主要采用游梁式抽油機(jī)、往復(fù)泵、泥漿泵等體現(xiàn)石油特色的典型機(jī)構(gòu)進(jìn)行課程設(shè)計(jì);對于材料成型專業(yè),則主要圍繞曲柄壓力機(jī)、鋼筋切斷機(jī)等體現(xiàn)成型特色的系列機(jī)構(gòu)來指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)題目要求3年不重復(fù),每年一種類型,每位學(xué)生的設(shè)計(jì)參數(shù)完全不同,將課程設(shè)計(jì)成績與學(xué)生的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)掛鉤,若用別人的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),成績視為無效,這在很大程度上避免了學(xué)生之間相互抄襲的現(xiàn)象。

(二)課程設(shè)計(jì)教學(xué)手段

傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)結(jié)果往往只停留在幾份圖紙和書面報(bào)告上,學(xué)生對他們所設(shè)計(jì)的方案是否可行不得而知,所以積極性不是很高,更不用說創(chuàng)新了。近幾年來,課程設(shè)計(jì)分專業(yè)出題,學(xué)生要采用計(jì)算機(jī)軟件對自己所設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行三維虛擬造型,進(jìn)行運(yùn)動學(xué)仿真及可行性驗(yàn)證。學(xué)生們對三維虛擬造型都很感興趣,學(xué)習(xí)Solidworks、3Dmax、U G等相關(guān)三維設(shè)計(jì)軟件的積極性也較高。通過這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練,不僅提高了學(xué)生對三維設(shè)計(jì)軟件的熟悉程度,而且還調(diào)動了他們的創(chuàng)新積極性,擴(kuò)大了他們的思考空間,激勵他們改進(jìn)設(shè)計(jì),大膽創(chuàng)新。

三、第二課堂實(shí)踐教學(xué)

人才培養(yǎng)計(jì)劃要求實(shí)踐教學(xué)要做到與理論相結(jié)合,與生產(chǎn)、科研相結(jié)合,課內(nèi)課外相結(jié)合,校內(nèi)校外相結(jié)合,充分調(diào)動學(xué)生實(shí)踐的積極性。圍繞這一宗旨,我們將機(jī)械原理課程實(shí)踐教學(xué)與學(xué)生的第二課堂相結(jié)合。長江大學(xué)的第二課堂活動非常豐富,學(xué)校組織的三維設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等活動都跟機(jī)械原理課程有關(guān)。因此,我們將這些第二課堂活動與機(jī)械原理課程教學(xué)相結(jié)合,讓學(xué)生進(jìn)行該門課程的實(shí)踐訓(xùn)練,他們可以利用所學(xué)知識進(jìn)行三維虛擬設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)大賽要求的某種特定的功能。參加第二課堂活動,深化了學(xué)生對機(jī)械原理課程理論知識的理解和認(rèn)識,開闊了他們的視野,為他們參加系列省級、國家級比賽奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

自2006年以來,湖北省機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽已經(jīng)舉行了3屆,我校的參賽作品越來越多,取得的成績越來越好,特別是2010年我校還有一項(xiàng)作品入圍國家獎。長江大學(xué)機(jī)械原理課程組的所有老師均為大賽的指導(dǎo)教師,參賽的學(xué)生大多已學(xué)過機(jī)械原理課程,其中有相當(dāng)部分學(xué)生參加過學(xué)校組織的三維設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等第二課堂活動。以上情況說明,將第二課堂與課程實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合,可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新積極性,開闊他們的思路,提高他們的動手實(shí)踐能力。另外,我們還以第二課堂的諸多平臺為基礎(chǔ),組織學(xué)生參加國家級的制圖大賽、挑戰(zhàn)杯大賽,學(xué)生從這些活動中獲得的知識是他們在課堂上所不能學(xué)到的,將成為他們?nèi)松幸还P寶貴的財(cái)富。

四、結(jié)語

機(jī)械原理課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)改革主要圍繞實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)及第二課堂3個方面進(jìn)行,經(jīng)過幾年的探索與實(shí)踐,取得了較好的效果。一方面,充分發(fā)揮了學(xué)生獨(dú)立思考問題、分析問題的主動性;另一方面,也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)了他們的工程意識和創(chuàng)新設(shè)計(jì)概念。

[1]賈曉紅,權(quán)英華,黃振華.機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2004(6).

[2]孫志宏,單洪波,莊幼敏.提高學(xué)生創(chuàng)新能力改革機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2007(11).

G642

A

1673-1395(2011)04-0121-02

2011-03-01

教育部“質(zhì)量工程”建設(shè)項(xiàng)目(TS12287)

管鋒(1976—),男,山西懷仁人,副教授,碩士,主要從事石油機(jī)械教學(xué)與研究。

① 本文系長江大學(xué)教學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(J Y2010007)產(chǎn)出論文。

責(zé)任編輯 葉利榮 E-mail:yelirong@126.com