論在《機械設計基礎》教學中注重學生思維方法的培養

摘要本文提出在機械基礎的教學中要強調思維方法，激勵思維活動，引導學生進行思維體驗，結合筆者的教學體會和知識積累，闡述了《機械設計基礎》課程教學中的一些科學思維方法及其運用。

關鍵詞機械設計基礎 思維活動 思維方法

中圖分類號:G423文獻標識碼:A

古人日:“授人以魚，不如授人以漁”。在新知識、新理論、新技術不斷涌現的當今世界，教給學生正確思維方法，引導和激勵學生進行思維體驗，已成為教育者的重要責任。《機械設計基礎》是技術基礎課，具有基礎學科的作用力持久的特點，又有很強的工程實踐性、綜合性，是將理論、技術、工程三者融為一身的課程，對學生創新思維能力的培養有著獨特的作用，所以在《機械設計基礎》教學中必須加強學生的思維方法培養。

1 強調思維方法

在介紹概念、原理時，應盡可能闡明它們的創新價值和在學科發展史上的意義，總結產生這些成果的思維過程或思維方法，讓學生樹立一個概念:與知識本身相比，學習知識的思維方法更為重要。比如:在凸輪廓線設計時，怎樣將凸輪轉化為相對固定的?在行星輪系的傳動比計算時，怎么把行星輪的轉臂轉化為固定的?其思維方法是:將整個機構加上一個公共的反轉運動，即相對運動的反轉法原理。再比如:不在同一平面內的不平衡質量如何平衡呢?利用的是分解轉化法。強調思維方法，讓學生開動腦筋，積極思維，不但使課堂活躍，而且使學生印象深刻，掌握思維方法，讓學生可受益終身。另外，解決同一個問題有許多不同的有效方法，鼓勵學生用各種思維方法去分析前人己總結過的問題，探索新的問題。

2 激勵思維活動

在《機械設計基礎》的教學中，對于應該傳授的知識，不要都采取正面敘述的方法介紹給學生，而應該多提問題，迫使他們認真思考，激勵思維活動，特別是發散性思維，從中誘發學生的創新思維，而思維總是由問題引起的。教學中，為了激勵學生的思維活動，可將課堂教學組織成不斷地提出問題、分析問題、解決問題，又提出新的問題的過程。比如:講解平面四桿機構的類型及演化時，不是把平面四桿機構的類型都列舉出來，而是變成提出問題，激勵思維活動、解決問題的過程.講完曲柄搖桿機構后，向學生提出問題:如果曲柄搖桿機構中的搖桿長度變為無限長會怎么樣?從而引出曲柄滑塊機構;如果曲柄搖桿機構中的搖桿長度很短又會如何?從而引出偏心輪機構;如果選擇曲柄搖桿機構及曲柄滑塊機構中不同桿件作為機架會得到什么機構?從而總結出機構演化及變異的思維方法。

教學中，對不同的問題可以用不同的提問方式。對判斷性問題，可問“是不是\";對敘述性問題，可問:“是什么”;對敘理性問題，可問:“為什么”;對擴散性問題，可問“有什么想法”，“還有哪些可能”。特別是后兩類問題，有利于激發學生創造性思維的啟動。

3 引導思維體驗

《機械設計基礎》課程教學中相對運動原理起著非常重要的作用，在連桿機構，凸輪機構、輪系等章中都要用到。對該原理掌握的好壞，直接影響學習效果.若直接把相對運動原理的內容講出來，學生印象不深。我們可以舉例引導學生進行思維體驗。例如:機械手表的秒針、分針及時針組成一個物系，三者以固定傳動比作相對運動。人戴上手表后，手臂以一定速度移動或轉動，在課堂上表演后，問學生:在手表隨手臂的運動過程中，秒針、分針及時針三者的相對運動(傳動比)變了沒有?每個指針的絕對運動變了沒有?讓學生體驗和思考。每個針的絕對運動(相對于地球)肯定會變，因為在原來的運動基礎上又加了一個手臀的運動，而秒針、分針和時針三者的相對運動(傳動比)肯定沒有變，否則手表就不能用了。為什么呢?再講相對運動原理。這樣經過學生的思維體驗，學生自己總結出來，對相對運動原理就會理解得更為透徹。

4 機械基礎課程中常用的的科學思維方法

(1)分析與綜合方法。分析與綜合是解決各類問題的一個基本的思維方法。事實上《機械設計基礎》的教學內容主要就是常用機構和通用零部件的分析與綜合兩個部分，分析與綜合的思維方法貫穿于整個教學內容中。

(2)構建模型法。模型是對物體系統的一種抽象描述。它具有解釋、預測和判斷等多方面的功能，可將系統某一方面的復雜問題簡化為易于處理的形式。如:將一部實際的機器抽象成理想的模型——機構運動簡圖，就是構建模型思維方法在機械研究上的具體應用。

(3)分類方法。分類法是很重要的科學研究方法。當人們對某一客觀事實或現象的描述或研究積累到一定程度時，為了思路清晰、層次分明以及進行深入的研究時，就會對所研究問題的層次和范同進行界定，即分類。分類的依據按研究問題的具體需要而設置，不同的分類依據，會產生不同的分類結果。例如:運動副的分類、機構的分類、凸輪的分類、齒輪的分類等。

(4)機構演化和變異法。機構演化和變異法是機構創新設計常用的一種方法。例如:通過改變構件的形狀、運動尺寸、運動副尺寸、變更機架和運動副元素的逆換等。將平面四桿機構的基本形式演化為多種形式的四桿機構;反轉凸輪機構也是機構演化和變異的結果。機構演化與變異，有時能得到意想不到的結果。

(5)等效當量法。等效當量法是指用己學過的簡單的結構來代替或近似代替新的或復雜的結構，從而能夠比較容易解決新的或復雜的結構(或問題)。《機械設計基礎》中的高副低代、斜齒輪及錐齒輪的當量齒輪、當量摩擦、等效質量、等效轉動慣量等內容，就是等效當量思維方法的具體應用。

(6)分解轉化法。分解轉化法是先將復雜的大系統分解為若干簡單的單元，以便應用己有的知識和方法進行分析。研究這些單元的性能特點，以及各單元問的內在聯系，則可對復雜事務進行全面透徹的了解和掌握。如:將機構分解為一系列簡單的單元——桿組;復合輪系分解為定軸輪系和行星輪系進行計算;不在同一平面內的不平衡質量分解轉化在兩平衡平面上等內容就是分解轉化法的具體應用。

(7)反轉法。反轉法是一種逆向思維方法，指遇到問題時，把問題顛倒過來反向思考，從而獲得很好解決問題方法。例如:平面四桿機構的反轉圖解法設計、凸輪廓線的反轉法設計、行星輪系的轉化機構等。

(8)比較法。比較法是指把對象的各個部分、屬性、要素加以對比，以確定其相同點和差異點的思維方法。比較是認識客觀事務的重要手段，如果善于運用比較，就能把握知識的特征，從而有效地掌握。而且在比較的基礎上，能對事務進行分類、選擇。例如:將標準齒輪和變位齒輪、將直齒輪和斜齒輪進行比較，就能加深理解和記憶，提高學習的績效。

(9)列舉法。列舉法是以列舉的方式把問題依次展開，幫助思維，尋找發明創造的思路。把對象的特性、屬性、缺陷列出來，探討改進的方法，找到創新發明的目標。例如:發現直齒輪傳動有沖擊、承載能力低的缺點后，發明了斜齒輪傳動。但斜齒輪會產生附加軸向力，為克服這一缺點，又發明了人字齒輪。

總之，在《機械設計基礎》的教學中，強調思維方法，激勵思維活動，引導學員進行思維體驗，教給學生正確的思維方法，將使學生增加學習興趣且終身受益。