機械設計基礎課程教學改革探索與實踐

孫國芹 許東來 趙 京

北京工業大學 北京 100124

機械設計基礎課程教學改革探索與實踐

孫國芹 許東來 趙 京

北京工業大學 北京 100124

對機械設計基礎課程的教學方法、教學手段及實踐教學環節進行了改革和實踐，提出了具體的改革思路，為培養學生的學習興趣、自我學習能力和工程素質能力提供了參考途徑。

機械設計基礎；教學改革；實踐環節

機械設計基礎課程是近機械類各專業學生必修的技術基礎課，而且是實踐性很強的應用型課程。課程內容來自實踐，服務于實踐，隨科技發展而不斷擴展。這就要求教師在課堂上采用多種教學手段與方法，使學生在課堂學習中能更多地接觸實踐，更有興趣地學習這門課，更好地培養工程素質。

針對學生剛進入二、三年級，學生接觸實際少，而該課程的實踐性強，學生不知如何學好這門課，或學生學習興趣不高，作業有部分人不能獨立完成等現狀。筆者總結近幾年該課程課堂教學經驗，在教學方法、教學手段和教學內容上做了一些探索。

1 明確第一堂課在課程學習中的地位

好的開始是成功的一半。這句話用在教師講課上同樣適用。首先，新學期開始，第一堂課是第一次和學生接觸，第一次課講好了，學生對教師有個良好的印象，對課程也充滿了興趣和探索的欲望。所以在上第一堂課時，作為為人師表的教師首先應注重儀表，但最重要的是準備好這第一次課的內容，用課堂內容吸引學生有興趣去學習。

通常首先是通過講解課程有關的應用實例，如：展示一些先進機械設備、機械設計創新等內容，告訴學生這門課程的工程和生活應用。而后交代清楚這門課要學習的內容，這門課的學習要求，及提出采用什么樣的學習方法最有效等建議。讓學生明白為什么要學習這門課，在這門課上他們將學到什么，以及這門課對他們的課程學習、能力培養等有什么幫助。要特別強調這門課程實踐性強的特點，注意學習方法上不能按以往數學、物理等知識課的學習方法，要注意在實踐中學習，在實踐中成長。

另外要明確教師對考勤、課后作業、課堂作業、實踐大作業及考試各環節的要求，如筆者對學生考核基本是按5%+10%+5%+15%+65%比例來評定綜合成績的。要求考勤一方面是學校教務的要求，一方面筆者認為學生在課堂上聽講的學習效率要高于自學的效率，而且教師也會把自己的實踐體會和經驗融入講課中，而這些在課本上未必能找得到。筆者對課后作業的要求，在第一課上就跟學生講明，作業可參考，但不可以照抄，尤其是設計性作業，如帶傳動設計等作業，同學如果是獨立完成，就不可能有完全相同的作業答卷。所以事先跟學生講明，一旦發現照抄，平時成績就比別人要低。只要教師作出這樣的要求，學生就能做到不抄襲。近年來這項措施的實施比較有效，同學自己做作業的學風一直較好。另外由于課堂作業能起到適當集中學生注意力和考驗近期學習效果的作用，所以近幾年一直在實施。實踐大作業就是在生活中尋找我們所學過的機構或零件，這項任務在課程前期就會布置下去。課程考核的各個環節在第一次課就給大家交代清楚，讓同學們在課程學習初期就定好自己的學習目標，做到心中有數。

2 以舊引新，注重課前復習和課后作業

每次課的開始，教師都將采用一些方法或手段引導學生到新的教學內容之中，如何引導，有各種不同的方法。筆者通常采用復習引入、提問引入和實物導入這樣幾種方式，收效很好。目的是為了使學生能更好地接受新知識，有更多的感性認識。復習導入比較常見，通過回顧上一次講解的內容，承上啟下地引出這次課的內容。而且隨著一個學期周期的縮短、課程學時的壓縮，在課前把上次課講解的重點內容以板書形式展現，越來越得到學生的認可。上課鈴響，就帶著大家一起回顧上次課的學習重點，對課程要求掌握的內容在黑板上做明確標示，之后在前面內容基礎上引出這次課要講解的知識點。這種做法對于學生來說，第一，溫故而知新；第二，解決了課程知識點多，學習無頭緒的問題，方便了復習總結，為期末的復習打下基礎。既節省了時間，又提高了學習效率，這種方法得到了學生的肯定。

對于課后作業，筆者曾嘗試過單獨上習題課和及時講解習題兩種方式教學，結果發現，在批改完作業后，及時講解課后作業效果更好，因為這些作業是他們最近剛剛完成的，對作業和書中相關內容比較熟悉，對于出現的錯誤也比較在意，希望教師及時解惑。所以如果學生做作業有難度,就利用課堂的前5～10分鐘時間來講解大家集中出現的問題，學生也比較認可這種方式。

3 教學手段多樣化

機械設計基礎課程作為一門實踐性很強的課程，對于缺乏工程實踐知識和動手能力的大學生來講，除了通過實踐環節，如實驗、實習及課程設計等環節來彌補外，教師充分利用好每次90分鐘的課堂時間非常重要。在多媒體技術發達的今天，上課使用多媒體已是非常普遍的事情。該課程除了用多媒體技術外，通過實物教具或現場教學方式對提高學生感性認識，提高學習主動性都有很大幫助。

教師通過在課堂上展示一些實物教具可讓學生有直觀和感性認識，更可以通過更多的實物或接近真實的三維動畫來開闊學生視野，了解更多實際應用，讓學生認識到課程的實用性，有興趣來學習。興趣是最好的老師。甚至針對有些章節的學習，可直接讓他們通過參觀講解的方式來完成，如聯軸器和離合器一章，該部分內容可利用大量實物圖例或三維動畫在課堂完成，但更好的方式是把同學們帶到實驗室，面對不同類型的聯軸器進行現場講解。另外還可以把教師的一些與課程相關的科研應用、學生的科技創新成果展示給他們。讓他們在對課程有更大學習興趣的基礎上有更多主動性、積極性來學習這門課程。在實物動畫搜集上，教師除了從實際生活中拍攝外，可充分利用網絡，挖掘更多的教學資源。

4 重視課程實踐環節

實踐教學是培養學生的觀察分析能力、動手能力、綜合設計能力及創新意識培養的重要教學環節。本課程設置了3個實踐環節：課程實驗、實踐性大作業和課程設計。

4.1 課程實驗

盡管課堂教學學時壓縮為48學時，但在實驗教學上堅持2個實驗不能丟：機構運動簡圖繪制與分析，減速器拆裝與結構分析。這2個實驗一個是教材所學機構知識的綜合，一個是機械零件知識的綜合，很有代表性。在實驗中學生有更多的動手機會，對書本知識有了更深層次的理解。特別是減速器拆裝與結構分析實驗，它的開展為后續的課程設計工作奠定了很好的基礎。

4.2 實踐性大作業

為了讓學生有更多主動性積極性去學習課程內容和更好地培養工程實踐能力，教師在第一次課就提出了課程大作業，題目是尋找生活和工程中課堂學過的機構或零部件。要求學生在自己身邊、企業或實習車間等場所，尋找課堂學過的機構或機械零部件，要求用手中的相機拍下來，對其中的機構繪制機構簡圖，對零部件繪制平面圖，說明該機械用途及該部分機構或零部件在該機械中所起作用，最后以書面報告形式提交，1～2人為一組。如課堂有時間，會讓他們做交流報告。因筆者一直同時帶2個班，所以就明確是以2個班中做得最好的一組為該部分成績滿分。學生的主動性得到了極大地調動，他們紛紛在自己的周圍尋找機械，并用相機記錄下來。這樣他們走到哪兒，看到了某種機械，就會停下腳步去觀察思考，在實踐中學習。這些實物圖片對教師也有一定的幫助，豐富了教師的課件素材。另外在此基礎上也提出了選做大作業：根據自己的興趣愛好，自己設計一個機構或機器來完成某一目標。這2項作業的布置，使勤奮好學的同學的積極性得到了較大的發揮，也使學習能力強的同學在課程學習中有更多的學習和發展空間。更重要的是讓學生走出課堂，更多地接觸工程實踐，在課外時間得到更多課程學習。

4.3 課程設計

機械設計課程設計是本課程的最后一個重要實踐環節之一。也是高等工科院校機械類學生進行的第一次較全面的、綜合性的、理論聯系實際的實踐性環節。通過該環節的鍛煉，不僅能使學生鞏固、加深和擴展已學過的知識，而且培養學生的工程實踐能力和創新設計的能力。

在2周的課程設計環節，盡管大家做的都是減速器設計，但每個學生是不同的題目，或是同一題目不同傳動方案或不同數據，教師提出考核要求，避免簡單照抄。教師在草稿計算、裝配草圖繪制2個關鍵環節上要嚴把關。在畫裝配草圖時讓學生充分利用實驗室減速器模型，弄懂自己畫的每條線都代表什么，教師通過考核答辯環節加以監督。另外在這個環節，提出三維設計作為選做的教學要求，讓學習能力強的同學有發展的空間。當然教師對應的激勵措施就是在學生成績上體現。2周的課程設計對學生來說非常辛苦，他們收獲和體會也很多，有很多同學都表達了他們對課程設計的體會，其中一位同學的話具有一定的代表性，他寫道：“短短兩周課設即將結束，但給我帶來了非比尋常的兩周學習生活，本打算像往常一樣，把課設生活糊弄過去，趕緊迎接充滿快樂的暑假生活。但計劃趕不上變化，從課設開始的第一天起，我就深深地意識到課設并沒有想象的那么簡單容易。需要投入120分的熱情，加入120分的辛勤，融進120分的智慧，才能真正體會到機械課設的精髓所在”。

課程設計的最后一個環節是答辯環節，教師通過一對一答辯環節，掌握每位同學學習程度，在綜合草稿計算、草圖繪制、機圖繪制、說明書編寫及答辯各環節的學習情況，給出公平合理的分數。

5 教學效果

機械設計基礎課程及課程設計的逐項改革實踐自實施以來，學生課程考試的及格率基本在85%以上。近幾年教務處組織學生對教師的網上評分一直保持在90分以上，這些成績說明了改革措施得到學生的肯定，對教師的工作也是一種支持和鼓勵。在課程設計環節，在教師嚴格監管和檢查措施下，同學們通過艱苦的學習過程，一般只要能從頭堅持到尾，成績都可以達標，各個環節完成較好的同學還可以得到優良的好成績。由于課程設計中同學之間討論得多，也培養了同學們的團結合作和互幫互助精神，因此他們認為“兩周的課設生活雖然是艱苦的，但也是快樂的。”

總之，機械設計基礎作為一門專業技術基礎課，課程內容實踐性很強，在教學中，教師需要積極探索各種教學方法和教學手段，緊密結合工程實際，采取多種方法培養學生對機械的學習興趣，培養學生的工程意識和實踐動手能力。

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Abstract: The paper reformed and practiced on teaching methods, teaching means and practical teaching for the mechanical design foundation course and specific reform measures were proposed. The reference ways were provided for cultivating learning interest, self-learning ability and the engineering quality ability of students.

Key words: mechanical design foundation; teaching reform; practice

Teaching reform and practice for mechanical design foundation course

Sun Guoqin, Xu Donglai, Zhao Jing
Beijing university of technology, Beijing, 100124, China

2010-09-21

孫國芹，博士，副教授。許東來，博士，副教授。趙京，博士，教授。