閆航瑞 祁 鋒 劉麗明

武漢工程科技學(xué)院 湖北武漢 430200

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應(yīng)用技術(shù)類(lèi)型院校機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)方法研究

閆航瑞 祁 鋒 劉麗明

武漢工程科技學(xué)院 湖北武漢 430200

摘 要：為了適應(yīng)應(yīng)用技術(shù)類(lèi)型院校機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)要求，進(jìn)行了實(shí)踐教學(xué)方法的探討與研究。針對(duì)現(xiàn)有教學(xué)方法存在的問(wèn)題，實(shí)踐教學(xué)從理論入手，涉及課程設(shè)計(jì)的任務(wù)分配、溝通合作、結(jié)果撰寫(xiě)、答辯考核等方面，進(jìn)行了改革。對(duì)比實(shí)踐教學(xué)方法使用前后設(shè)計(jì)評(píng)分結(jié)果和學(xué)生反饋情況，驗(yàn)證了本方法在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，是實(shí)踐教學(xué)的一次成功嘗試，對(duì)實(shí)踐教學(xué)方法的改革有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)械原理；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)方法；應(yīng)用

目前，獨(dú)立院校和民辦普通本科院校處于轉(zhuǎn)型中，致力于學(xué)術(shù)型兼具技術(shù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。在快速教育改革和應(yīng)對(duì)社會(huì)需求方面，院校教育強(qiáng)調(diào)教學(xué)方法與手段的改革，尤其是機(jī)械工程類(lèi)教育，實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)方法的研究是十分重要的。

機(jī)械原理是機(jī)械專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)性課程，旨在使學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)分析的基本理論知識(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)化分析與設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決工程問(wèn)題的能力。學(xué)生初步進(jìn)行實(shí)踐的課程是機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，它是機(jī)械類(lèi)課程中最適合培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用和創(chuàng)新能力的一門(mén)課程，是必不可少的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。針對(duì)課程設(shè)計(jì)中的選型、組合、變異及系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)等，如何改革實(shí)踐教學(xué)方法，使學(xué)生正確運(yùn)用機(jī)械原理基礎(chǔ)知識(shí)是非常重要的。

1 現(xiàn)有教學(xué)方法存在的問(wèn)題

本課程具有極強(qiáng)的理論性，不僅有大量抽象、枯燥的概念和原理，而且還存在步驟較多、公式煩瑣的分析和計(jì)算。依據(jù)當(dāng)前理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)分開(kāi)進(jìn)行的方式，往往造成了學(xué)生在理論授課時(shí)不能很好地理解概念和原理，不能準(zhǔn)確記憶和應(yīng)用計(jì)算公式，相應(yīng)地，在課程設(shè)計(jì)中，我們的學(xué)生不能自主討論形成創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，不能規(guī)范地運(yùn)用理論知識(shí)完成設(shè)計(jì)課題，不能遵從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制圖紙，在標(biāo)準(zhǔn)零件選用中不參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。

通過(guò)對(duì)往屆學(xué)生進(jìn)行機(jī)械原理及其課程設(shè)計(jì)的教學(xué)效果調(diào)查報(bào)告，發(fā)現(xiàn)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)方法存在以下問(wèn)題。

1.1 理論講解復(fù)雜 公式推導(dǎo)煩瑣

在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)內(nèi)容中圖解法占據(jù)了主要部分，偏重理論與知識(shí)的積累，而采用“填鴨式”教學(xué)進(jìn)行概念和原理學(xué)習(xí)，缺乏抽象概念的形象化，缺乏原理的視頻演示和模型運(yùn)動(dòng)觀摩，導(dǎo)致學(xué)生在使用中出現(xiàn)“張冠李戴”的現(xiàn)象。

依靠多媒體教學(xué)，缺少“黑板加粉筆”的傳統(tǒng)教學(xué)方式的輔助，造成了公式推演過(guò)程過(guò)快，使學(xué)生與教師的思維不能同步，導(dǎo)致學(xué)生們對(duì)于計(jì)算過(guò)程畏懼，不能保持計(jì)算的一絲不茍，甚至出現(xiàn)計(jì)算不符或者忽略計(jì)算過(guò)程的現(xiàn)象。

1.2 不能掌握學(xué)生情況 學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性差

在現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)中缺乏互動(dòng)，討論活動(dòng)過(guò)少，不能及時(shí)捕捉學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，缺乏以案例引導(dǎo)的啟發(fā)式教學(xué)，學(xué)生不能積極主動(dòng)的進(jìn)行思考，導(dǎo)致學(xué)生依賴?yán)蠋熃o予課程設(shè)計(jì)總體方案的現(xiàn)象或者直接抄襲現(xiàn)有案例。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，沒(méi)有體察學(xué)生對(duì)于任務(wù)的接受能力和完成能力，造成了任務(wù)安排過(guò)重或者過(guò)輕，影響教學(xué)效果。

多功能便攜式電子產(chǎn)品，如手機(jī)、iPad等，使學(xué)生不能在課堂上專注精神進(jìn)行課堂學(xué)習(xí)，在自我學(xué)習(xí)中不具備主動(dòng)性，在小組設(shè)計(jì)中缺乏合作，不能完成自己的任務(wù)量，缺乏責(zé)任感。

1.3 實(shí)踐時(shí)間節(jié)點(diǎn)設(shè)置脫節(jié)

課程設(shè)計(jì)教學(xué)與理論教學(xué)先后進(jìn)行的教學(xué)安排，造成了學(xué)生在后期的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐應(yīng)用中不能聯(lián)系理論知識(shí)，在前期的理論學(xué)習(xí)中沒(méi)有通過(guò)實(shí)踐學(xué)習(xí)將理論掌握，造成了理論與實(shí)踐的脫節(jié)。在課程設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，缺乏設(shè)計(jì)安排，設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)度與時(shí)間不匹配，造成了設(shè)計(jì)沒(méi)有因果和邏輯關(guān)系。

1.4 實(shí)踐鍛煉不足 不能遵循設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

機(jī)械新標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有在教學(xué)過(guò)程中貫穿始終，沒(méi)有從多門(mén)課程、理論與實(shí)踐中多角度引入；對(duì)于典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與計(jì)算，以及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制沒(méi)有加強(qiáng)鍛煉。

2 實(shí)踐教學(xué)方法的研究

針對(duì)現(xiàn)有教學(xué)方法存在的問(wèn)題，為了提高我專業(yè)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)效果，設(shè)計(jì)了《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量調(diào)查問(wèn)卷》，問(wèn)卷主要涉及課堂教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)效果、學(xué)習(xí)情況等問(wèn)題。調(diào)查對(duì)象是我校已經(jīng)學(xué)習(xí)了機(jī)械原理及機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)課程的學(xué)生，調(diào)查采取不記名的形式進(jìn)行，以自愿為原則，共計(jì)108學(xué)生參與填寫(xiě)調(diào)查問(wèn)卷。針對(duì)本次調(diào)查認(rèn)真做了統(tǒng)計(jì)分析，撰寫(xiě)了教學(xué)方法的調(diào)查與分析報(bào)告，專業(yè)教師間對(duì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)方法進(jìn)行了探討。

當(dāng)前大學(xué)生在學(xué)習(xí)上存在很強(qiáng)的依賴心理，缺乏追求自我學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力，自行分析和解決問(wèn)題的能力不足。因此，在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)中，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求，我們從理論教學(xué)入手，從選題設(shè)置、任務(wù)分配、組員搭配、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容涵蓋范圍、運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)涉及范圍、CAD繪圖等方面進(jìn)行本課程實(shí)踐教學(xué)方法的研究。

2.1 采用直觀、靈活的啟發(fā)性教學(xué)

針對(duì)現(xiàn)有理論教學(xué)方法中存在的問(wèn)題，機(jī)械原理課程中的大量原理和運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方法，在推演中采用動(dòng)畫(huà)、模型或?qū)嵨镅菔镜确椒ǎ瑔l(fā)學(xué)生對(duì)原理和公式的來(lái)源、過(guò)程和結(jié)果有一個(gè)清晰明了、直觀的理解，并設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)記憶，使步驟較多、公式煩瑣的計(jì)算和設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單明了，調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣。對(duì)于課程設(shè)計(jì)中必不可少的機(jī)械機(jī)構(gòu)的方案分析中，應(yīng)當(dāng)對(duì)連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)分析、應(yīng)用情況等理解掌握，才能正確進(jìn)行功能分解、機(jī)構(gòu)選型和組合，對(duì)于方案的分析與綜合、運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)是非常重要的。

2.2 選題多樣 設(shè)計(jì)任務(wù)分配自主

為了適應(yīng)學(xué)生情況，解決現(xiàn)有教學(xué)方法，在課程設(shè)計(jì)選題中，應(yīng)當(dāng)選用可激發(fā)學(xué)生潛能又鍛煉設(shè)計(jì)理論的新型設(shè)計(jì)題目，并鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活、生產(chǎn)需要和課程所學(xué)自選題目。在課程設(shè)計(jì)中盡可能給予學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的空間，不設(shè)置條框，引導(dǎo)學(xué)生自主地進(jìn)行查閱、討論，在方案設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)分析和仿真、方案綜合分析與評(píng)述等中對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合能力的培養(yǎng)。

在課程設(shè)計(jì)選題組員配置中，應(yīng)當(dāng)以自主搭配為主，教師干預(yù)為輔。因?yàn)榭紤]到組員數(shù)量會(huì)影響課程設(shè)計(jì)的合作和協(xié)調(diào)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作與學(xué)習(xí)交流能力，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，將會(huì)把組員人數(shù)限定為3～5人為宜，可根據(jù)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜程度適當(dāng)增減，既能避免工作量過(guò)度又能使學(xué)生可以接受一定的挑戰(zhàn)。關(guān)于組員的搭配，以學(xué)生學(xué)習(xí)能力水平平均搭配為主，自由組合為輔。因?yàn)樽寣W(xué)習(xí)能力稍強(qiáng)的、學(xué)習(xí)主動(dòng)性高的學(xué)生，帶動(dòng)學(xué)習(xí)能力不夠的、積極性不高的同學(xué)，這樣相互搭配，提可高班級(jí)同學(xué)整體的學(xué)習(xí)積極性，這樣有助于提高課程實(shí)踐教學(xué)的效果。

在確定選題后的組員內(nèi)部人員任務(wù)分配中，應(yīng)以組員意愿為主，小組長(zhǎng)支配為輔，有爭(zhēng)議的以教師指導(dǎo)分配。任務(wù)下達(dá)后，組員以完成自己的任務(wù)為主，但是一定要參與其他部分的設(shè)計(jì)和討論，對(duì)于自己任務(wù)的難點(diǎn)和興趣點(diǎn)要分享，接受組內(nèi)討論建議。這種方式可以提高學(xué)生在設(shè)計(jì)中的綜合思維能力，并且承擔(dān)責(zé)任，增強(qiáng)自信。

2.3 設(shè)計(jì)過(guò)程合理安排 引導(dǎo)學(xué)生溝通合作

在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)就設(shè)計(jì)過(guò)程中的各個(gè)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間安排，設(shè)置關(guān)鍵點(diǎn)，針對(duì)不同類(lèi)型的題目，設(shè)置問(wèn)題，引導(dǎo)組內(nèi)和組間的合作和交流，集思廣益商討對(duì)策。

首先，采用“以教師教學(xué)為主導(dǎo)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)為核心”的教學(xué)方法。在機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的構(gòu)思中，通過(guò)功能需求入手，進(jìn)行功能分解，在組內(nèi)進(jìn)行討論，引導(dǎo)同學(xué)們出謀劃策，提出想法，然后讓其他組員給出贊成或者不贊成的意見(jiàn)，針對(duì)這些意見(jiàn)進(jìn)行改進(jìn)方案的商討，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生自主分析常用機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，完成系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)。其次，采用想法付諸行動(dòng)的教學(xué)手段。在方案成形后，應(yīng)當(dāng)讓同學(xué)們正確的將想法呈現(xiàn)為文檔和圖紙，這就需要學(xué)生們依據(jù)規(guī)范逐步完成機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中要以明確機(jī)構(gòu)組合關(guān)系為主，以正確表示為輔，并進(jìn)行組內(nèi)合作和組間質(zhì)疑，切實(shí)地將想法付諸實(shí)踐。再次，采用“知識(shí)、能力、素質(zhì)加創(chuàng)新”的四位一體的教學(xué)理念。在機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的選擇和傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了避免公式使用“張冠李戴”和設(shè)計(jì)參數(shù)混亂的現(xiàn)象，組內(nèi)成員要嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)條件，根據(jù)正確的公式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，要多人反復(fù)推敲和協(xié)助，才能合理設(shè)計(jì)各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)建模與仿真，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)優(yōu)化。最后，采用“教與學(xué)相融合”的教學(xué)體系構(gòu)建，完成圖文設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。在設(shè)計(jì)圖紙的完成中，可借助CAD繪圖，一要圖文相符，二要圖規(guī)范。這就需要組內(nèi)成員的通力合作，積極查閱資料和設(shè)計(jì)手冊(cè)，同時(shí)需要組間成員間的指正，從而進(jìn)一步縮小組與組之間學(xué)生水平的差異，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步，避免出現(xiàn)1.4節(jié)所述問(wèn)題。

2.4 設(shè)計(jì)結(jié)果撰寫(xiě)協(xié)調(diào)

由于課程設(shè)計(jì)的組內(nèi)合作關(guān)系，必然存在每個(gè)組員在不同設(shè)計(jì)部分上所耗費(fèi)的精力有所偏重，那么撰寫(xiě)時(shí)就需要同學(xué)們注意設(shè)計(jì)說(shuō)明文檔的先后銜接。在撰寫(xiě)文檔時(shí)要共同商討，并指定組長(zhǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，使整個(gè)設(shè)計(jì)渾然一體。

2.5 答辯考核透明 以指導(dǎo)為主

在課程設(shè)計(jì)考核上，在同學(xué)們遞交的課程設(shè)計(jì)書(shū)、設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上，增加了現(xiàn)場(chǎng)答辯的環(huán)節(jié)。從此環(huán)節(jié)上可以直接了解每位成員的設(shè)計(jì)成果和組內(nèi)合作情況，同時(shí)可以界定組間水平差異，為以后分組方式提供參考。更為重要的是在答辯中可以評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和不足之處給予指導(dǎo)。一方面可使學(xué)生們了解自己的學(xué)生成果，增加自信；另一方面可使其了解課程設(shè)計(jì)中的缺陷，予以改正，避免重復(fù)錯(cuò)誤。在整個(gè)答辯過(guò)程中，可以增加團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力。

3 實(shí)踐教學(xué)方法的適用性分析

為了進(jìn)一步驗(yàn)證實(shí)踐教學(xué)方法針對(duì)我院校當(dāng)前應(yīng)用技術(shù)類(lèi)型的定位對(duì)機(jī)械原理課設(shè)設(shè)計(jì)教學(xué)的改善效果是否具有普遍適用性。針對(duì)實(shí)踐教學(xué)方法使用前后學(xué)生們完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告的情況，隨機(jī)抽取50份2012屆（實(shí)踐教學(xué)方法使用前）、2013屆（實(shí)踐教學(xué)方法使用后）學(xué)生的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告說(shuō)明書(shū)，針對(duì)學(xué)生在文獻(xiàn)查閱及課程設(shè)計(jì)報(bào)告、基本知識(shí)、論文質(zhì)量與研究能力、論文規(guī)范、工作態(tài)度等方面的統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)表1）。結(jié)果顯示，采用上述實(shí)踐教學(xué)方法對(duì)于“應(yīng)用技術(shù)類(lèi)型”院校機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)具有普遍適用性，能進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

表1 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)評(píng)分情況統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于應(yīng)用技術(shù)類(lèi)型院校，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是非常適合培養(yǎng)機(jī)械專業(yè)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用和創(chuàng)新能力的一門(mén)課程?，F(xiàn)針對(duì)本課程教學(xué)中的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，我們采用了教與學(xué)相融合的實(shí)用性教學(xué)方法。該方法基于理論教學(xué)，從任務(wù)分配、過(guò)程中溝通合作、設(shè)計(jì)結(jié)果撰寫(xiě)協(xié)調(diào)、評(píng)價(jià)考核等方面闡述了課程設(shè)計(jì)的具體教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)了將基礎(chǔ)知識(shí)正確運(yùn)用到不同的設(shè)計(jì)課題中。根據(jù)此方法，通過(guò)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的選型、組合、變異及機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)等實(shí)踐活動(dòng)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新能力，是應(yīng)用技術(shù)型實(shí)踐教學(xué)的一次成功嘗試。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)方法使用前后兩屆學(xué)生的課程設(shè)計(jì)評(píng)分情況，驗(yàn)證了本教學(xué)方法針對(duì)實(shí)踐教學(xué)方法的改革有一定的指導(dǎo)意義。

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Teaching Method Research on Curriculum Design of Mechanical Principles in Application Type Colleges

Yan Hangrui， Qi Feng， Liu Liming
Wuhan University of Engineering Science， Wuhan， 430200， China

Abstract:To apply the teaching requirements of mechanical principle course design in"application type" colleges， the discussion and research of the practice teaching method was carried on. In view of the existing problems， practice teaching based on the theory teaching includes design task allocation， communication， cooperation， report writing and defense assessment， etc. According to score results and feedback from students， the innovation ability of students has been cultivated to a certain extent after using the teaching methods. It is a successful attempt to practice teaching， and has certain guiding signifcance on the reform of practical teaching method.

Key words:mechanical theory； curriculum design； teaching method； application

收稿日期：2015-11-05

作者簡(jiǎn)介：閆航瑞，碩士，講師。祁鋒，碩士，講師。

基金項(xiàng)目：武漢工程科技學(xué)院2013年度教學(xué)研究項(xiàng)目“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》實(shí)踐教學(xué)方法研究”（編號(hào)：JY201305）。