張培培，王科盛，凌 丹

(電子科技大學(xué) 機(jī)械電子工程學(xué)院，四川 成都 611731)

非機(jī)械專業(yè)機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)改革探索

張培培，王科盛，凌 丹

(電子科技大學(xué) 機(jī)械電子工程學(xué)院，四川 成都 611731)

為了更好地?cái)U(kuò)展非機(jī)械專業(yè)本科生的知識(shí)面，各高校面向非機(jī)械專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)了機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程。由于相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備欠缺，使該課程在教學(xué)過(guò)程中存在諸多問(wèn)題。該文針對(duì)性地從課堂授課、實(shí)踐環(huán)節(jié)和考核方式3個(gè)方面進(jìn)行了教學(xué)改革探索。授課將實(shí)際工程問(wèn)題引入課堂使實(shí)際和理論緊密結(jié)合；增加學(xué)生自主實(shí)踐環(huán)節(jié)；考核突破傳統(tǒng)考試弊端。實(shí)踐表明，此項(xiàng)改革拓展了學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域，激發(fā)了學(xué)生對(duì)機(jī)械的興趣，鍛煉了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)和思維，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)；自主實(shí)驗(yàn)；工程實(shí)際；考核

機(jī)械是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，因此機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程是高等工科院校中的一門(mén)主干課程，其全面介紹機(jī)械原理和設(shè)計(jì)的基本理論及基本知識(shí)，在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)和教學(xué)計(jì)劃中占有重要的地位。但由于課程內(nèi)容本身原因和傳統(tǒng)教學(xué)模式的一些弊端，造成本課程的教學(xué)過(guò)程存在很多問(wèn)題，如理論和工程實(shí)際結(jié)合不起來(lái)，實(shí)踐環(huán)節(jié)不能很好發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性，考核方式過(guò)于追求死記硬背等。另外，一些非機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生，由于缺乏一些必備專業(yè)知識(shí)的儲(chǔ)備，造成此課程在教學(xué)過(guò)程中問(wèn)題頻出。

本文針對(duì)這些問(wèn)題，從教學(xué)、實(shí)踐和考核3個(gè)環(huán)節(jié)入手，探討如何改革使學(xué)生能更好地掌握專業(yè)知識(shí)并具有創(chuàng)新意識(shí)和思維。

1 當(dāng)前存在的問(wèn)題

機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程主要是介紹機(jī)械方案設(shè)計(jì)(原理設(shè)計(jì))、參數(shù)設(shè)計(jì)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容，綜合了設(shè)計(jì)和原理兩方面的機(jī)械基本內(nèi)容。它是高等工科院校近機(jī)類和非機(jī)類各專業(yè)必修的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課程。主要研究機(jī)械中的常用機(jī)構(gòu)和通用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法等，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程和將來(lái)從事工程技術(shù)工作打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維和創(chuàng)新能力有著非常重要的作用。因此，機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)不僅在教學(xué)計(jì)劃中有承上啟下的作用，而且在人才培養(yǎng)上還有其特殊的作用。所以，目前幾乎所有的工科院校都開(kāi)設(shè)了此課程。

由于此課程包含內(nèi)容較多(如理論力學(xué)、材料力學(xué)、金屬學(xué)、工程材料、機(jī)械傳動(dòng)、常用機(jī)構(gòu)、通用零件設(shè)計(jì)等)，綜合性很強(qiáng)，另外要求學(xué)生不僅要掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，更重要的是理解那些從工程實(shí)踐中得到的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)具備將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)踐中的能力，因此課程的實(shí)踐性很強(qiáng)。針對(duì)此課程的特點(diǎn)，大部分高校的教學(xué)環(huán)節(jié)包含了課堂講授、實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)3部分。此過(guò)程中也存在很多問(wèn)題，如課程設(shè)計(jì)過(guò)于程序化[1]，課堂灌輸理論太多，和實(shí)際結(jié)合不緊密[2]，缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練[3]等。這些問(wèn)題的存在嚴(yán)重阻礙了現(xiàn)代創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，因此有必要且必須對(duì)機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程進(jìn)行改革。很多高校都從內(nèi)容和教學(xué)模式上摸索有效的改革方法[4-10]，耦合方法[11]和哲學(xué)[12]也應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)改革中。

目前，一些高校為了更好地?cái)U(kuò)展非機(jī)械專業(yè)學(xué)生的知識(shí)面，尤其對(duì)于機(jī)械電子工程學(xué)院的學(xué)生，開(kāi)設(shè)了機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)(或稱為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ))課程。像電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院面向電氣工程及其自動(dòng)化和工業(yè)工程兩個(gè)專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)了機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)這門(mén)課。由于屬于非機(jī)械專業(yè)，這兩個(gè)專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)此門(mén)課之前，并沒(méi)有學(xué)習(xí)材料力學(xué)和工程材料等相關(guān)課程，造成在講授此課過(guò)程中需要補(bǔ)充大量的相關(guān)知識(shí)，加上學(xué)時(shí)有限，影響此課程授課質(zhì)量。因此，機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)這門(mén)課在上述情況下存在的普遍問(wèn)題有以下3點(diǎn)。

1)課堂灌輸理論知識(shí)太多，和實(shí)際結(jié)合不緊密，理論與實(shí)際嚴(yán)重脫節(jié)，學(xué)生興趣不高，教學(xué)效果不明顯。

2)實(shí)驗(yàn)程序化，實(shí)踐效果不明顯。目前所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)都是制定好流程，學(xué)生只要按照程序做就可以，并不了解其中的原理。這樣不能充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，與培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力相違背。當(dāng)然也缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練。

3)實(shí)踐環(huán)節(jié)中課程設(shè)計(jì)缺失或程序化。很多高校在這門(mén)課都開(kāi)設(shè)了相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，可都是程序化，不能使學(xué)生更好地了解設(shè)計(jì)的原因、過(guò)程和所學(xué)的理論知識(shí)。另外一些高校由于多種原因，沒(méi)有開(kāi)設(shè)相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)缺失，與培養(yǎng)高質(zhì)量創(chuàng)新性的本科生的學(xué)校初衷是背道而馳。

本文針對(duì)上述的各種弊端將對(duì)機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程從教學(xué)形式和教學(xué)實(shí)踐兩方面進(jìn)行改革探索，從而提高本科生的培養(yǎng)質(zhì)量。

2 改革的內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本文主要從課堂講授和實(shí)踐環(huán)節(jié)兩部分進(jìn)行教學(xué)改革的初探。研究思路如圖1所示。

根據(jù)圖1研究思路，主要研究?jī)?nèi)容分為以下3部分。

1)課堂講授。打破傳統(tǒng)的灌輸式講課方式，在講授每部分知識(shí)點(diǎn)前，請(qǐng)從事相關(guān)實(shí)際工程的國(guó)內(nèi)科研院所和企業(yè)的工作人員講授目前工程中實(shí)際存在的問(wèn)題，引起問(wèn)題的原因，解決問(wèn)題的方法以及解決問(wèn)題需要儲(chǔ)備的專業(yè)知識(shí)，目前無(wú)法解決的問(wèn)題原因何在，所處行業(yè)的瓶頸等現(xiàn)狀，從而引起學(xué)生對(duì)機(jī)械的興趣，讓學(xué)生明白學(xué)習(xí)理論知識(shí)的目的和使用方法。然后通過(guò)課本上相關(guān)的理論知識(shí)解釋或解決問(wèn)題，真正做到理論和實(shí)際緊密結(jié)合。將一些實(shí)際問(wèn)題簡(jiǎn)化為作業(yè)，不限制學(xué)生解決問(wèn)題的方法，充分發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性和積極性，從而更好地鍛煉學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

圖1 研究思路

2)實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)踐環(huán)節(jié)包括實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)。目前實(shí)驗(yàn)是規(guī)定好的程序和實(shí)驗(yàn)操作順序。學(xué)生參與度較差，導(dǎo)致學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)也不知道前因后果。學(xué)生更不了解一些實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇的原則，為什么會(huì)有重復(fù)步驟，結(jié)果偏差的原因等。這樣實(shí)驗(yàn)就成為一個(gè)走過(guò)場(chǎng)，不能達(dá)到實(shí)際培養(yǎng)學(xué)生思考能力的目的。基于此，自主實(shí)驗(yàn)將采用學(xué)生開(kāi)放式自主選題或擬題，與指導(dǎo)老師協(xié)商實(shí)驗(yàn)方案和流程，通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，自主完成實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如有偏差，需要尋求原因并重新實(shí)驗(yàn)，由指導(dǎo)老師評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的鍛煉效果。

課程設(shè)計(jì)同樣也是流于形式。改革的過(guò)程和自主實(shí)驗(yàn)相似，由學(xué)生根據(jù)自己的特長(zhǎng)或愛(ài)好，自主選題或擬題，其擬題需要和指導(dǎo)老師協(xié)商評(píng)估其可行性。然后利用自己所學(xué)的理論知識(shí)，從載荷計(jì)算、尺寸確定到材料選擇和加工方式，裝配公差和配合，整個(gè)過(guò)程實(shí)施完，使學(xué)生了解設(shè)計(jì)的流程和參數(shù)選擇的原因。此過(guò)程可以很好地鍛煉學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)的能力以及全局考慮問(wèn)題的能力。這兩個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)都是給學(xué)生提供充分的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和平臺(tái)，讓學(xué)生發(fā)揮自己的特長(zhǎng)，運(yùn)用自己所掌握的理論知識(shí)，原創(chuàng)性的設(shè)計(jì)一些產(chǎn)品或零件，從而更好地鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維。

3)考核形式。傳統(tǒng)的閉卷考試讓學(xué)生形成一種考前死記硬背，考后迅速忘掉的情況。沒(méi)有實(shí)踐，對(duì)其印象不深，僅僅為了應(yīng)付考試，這完全與學(xué)而致用矛盾。為了突破傳統(tǒng)的閉卷考試弊端，讓學(xué)生真正掌握所學(xué)知識(shí)并能運(yùn)用知識(shí)，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新思維意識(shí)，使學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生能真正成為國(guó)家所需要的創(chuàng)新人才，考核方式將去除閉卷考試，以在自主實(shí)驗(yàn)和自主課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的創(chuàng)新程度和解決實(shí)際工程問(wèn)題的知識(shí)運(yùn)用程度為標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮學(xué)生平時(shí)作業(yè)、自主實(shí)驗(yàn)和自主課程設(shè)計(jì)的效果，對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核。

3 改革效果分析

本文將改革后的模式運(yùn)用在電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院工業(yè)工程專業(yè)的機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程上，通過(guò)學(xué)生反饋和考核結(jié)果，現(xiàn)對(duì)教學(xué)效果分析有如下兩個(gè)方面。

1)將某一航空研究所實(shí)際的機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)致墜機(jī)事件引入到課堂，闡述其機(jī)械的重要性和學(xué)習(xí)此門(mén)課的重要性，激發(fā)了學(xué)生對(duì)機(jī)械學(xué)習(xí)的興趣。作業(yè)以實(shí)際生活和工程中的機(jī)械為對(duì)象，如在計(jì)算自由度一章中，作業(yè)沒(méi)有布置枯燥的機(jī)械結(jié)構(gòu)自由度計(jì)算，而是讓學(xué)生畫(huà)出生活中機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖并計(jì)算自由度，如訂書(shū)機(jī)、雨傘、剪子、門(mén)等，并分析自由度與原動(dòng)件數(shù)目的關(guān)系，這樣充分發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性和積極性，很好地鍛煉了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2)對(duì)于自主實(shí)驗(yàn)和自主課程設(shè)計(jì)，將原來(lái)流于形式固定的3個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，改革為基于實(shí)驗(yàn)室的條件，將所有機(jī)械實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生開(kāi)放，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣進(jìn)行選擇和操作。學(xué)生對(duì)此反應(yīng)極好，從中得到了很好的鍛煉。一些學(xué)生希望增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，課程設(shè)計(jì)打破常規(guī)的減速器的設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮了學(xué)生的想象力。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從課堂講授和實(shí)踐環(huán)節(jié)兩部分進(jìn)行教學(xué)改革。將校外的企業(yè)或研究所從事實(shí)際工程的工作人員引入到課堂講述目前存在的實(shí)際問(wèn)題，并針對(duì)問(wèn)題講授課本理論知識(shí)，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)際緊密結(jié)合。開(kāi)設(shè)自主實(shí)驗(yàn)和自主課程設(shè)計(jì),提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。

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Exploration of Mechanical Technology Foundation Teaching for Non-Mechanical Majors

ZHANG Peipei, WANG Kesheng, LING Dan

(School of Mechatronics Engineering, University of Electronic and Science Technology of China, Chengdu 611731, China)

In order to extend the knowledge for non-mechanical majors students, many collages or universities offer mechanical technology foundation course for them. Due to the lack of relative professional knowledge, many problems arise during the teaching this course. Based these problems, this paper proposes a reformation for teaching model in classroom, practice section and assessment.For teaching model, the actual engineering problems are introduced to class for taking attention of students.Moreover, it leads to close combination of the theory and the practice. The self-directed experiment section is added to the reformation.The updated assessment break malpractices of the traditional examination. These reformations can extend student’s knowledge and stimulate students’ interest in machines.It also trains students to solve practical problems with new consciousness and thinking and cultivate students’ innovative thinking and innovation ability.

mechanical technology foundation; self-directed experiment; engineering practice; assessment

2015-09-22；修改日期:2016-11-25

電子科技大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(2015XJYYB048)。

張培培(1981-)，女，博士，講師，主要從事機(jī)械可靠性方面的教學(xué)和科研工作。

G642.4

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.01.027