改革實驗與設計訓練,推動機械基礎課程創新教學

摘 要 通過在機械基礎課程教學中，完成課程實驗與設計訓練的改革，提高學生的主觀能動性和創新設計能力，從而推動機械基礎課程的創新教學。

關鍵詞 機械基礎課程 設計訓練 創新教學

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

機械基礎系列課程，具有較強的理論性和實踐性，在機械教學體系中起著承上啟下的關鍵作用，其教學的創新性在新世紀機械工程創新型人才培養的環節中至關重要。如何提高學生的創新能力，如何進行相應的行之有效的創新教學改革，成為該學科的一大課題。針對知識、素質和能力三位一體的培養理念，教研室以基本理論教學的創新性為先導，特別突出工程素質、工程實踐與創新能力的培養，構建了理論教學、實驗教學和設計訓練的新體系，進一步促進學生的自主學習、研究性和創造性學習。

實踐是以理論為指導，理論在實踐過程中得以驗證和深化。隨著教學改革的層層深入，機械基礎系列課程在理論教學上充分運用多媒體和現代教育技術手段，豐富課程課堂教學素材和網絡教學資源，增加立體化教學比例，建立創新教學理論，推進課堂創新教學模式，極大地調動了學生的學習積極性和自主性，為指導實踐教學打下堅實的基礎。同時，實踐教學也改變了實驗課程與設計訓練的割裂局面，除了加強各自實力之外，二者有機融合，達到了相互配合、相互促進的效果，增強了學生的動手動腦能力和主觀能動性。下面介紹教學實踐改革的幾條措施：

1 增加綜合性與研究性實驗和創新實驗

學生的工程實踐環節比較薄弱，要培養學生的動手能力和創新能力就必須依靠課程的實驗環節配合。實驗不能光是對書本知識的驗證與演示，而應產生驗證理論、提高動手能力與激發創新思維的三重效果。

為此，教研室在傳統的實驗項目基礎上增加一定量的創新與綜合實驗項目，如機械原理課程的JPCC平面機構組裝實驗 、3DMC機構組合與創新實驗、機械設計課程的軸系結構創意設計實驗及機械傳動性能綜合實驗等。如3DMC實驗臺根據創造性思維原理和機構組成原理設計，是二十一世紀新一代綜合性智能化實驗測試設備。學生通過機械原理、機械設計和機械創新設計學習所萌發的創造性思維可以從本實驗臺上得以實現。實驗臺既有組成機構的低副桿組、高副桿組及組成這些桿組的各構件、機架和其他輔助連接件等，也有機械傳動等內容，可拼裝連桿機構、齒輪機構、凸輪機構、間歇運動機構、帶傳動、鏈傳動、蝸輪蝸桿傳動以及由它們組合成的性能各異、平面的、空間的機械傳動系統，培養了學生機械傳動方案的設計能力。實驗臺可以測試原動件和執行構件以及中間任意構件的位移、速度、加速度。無論構件是轉動還是移動，計算機都能準確地反應這些機構的參數，對已知機構的運動參數進行驗證分析；也可測試創新機構的運動參數，為動力學分析提供依據。

學生在實驗過程中，將課堂知識與自身的判斷、聯想、動手能力結合起來。通過對實驗題目的分析、實驗方案的構思和優化、對實驗設備的拆裝、實驗過程成與敗的反復，不斷提高學生分析問題、解決問題的能力，提高學生理論與實踐相結合的基本素質，真正發現理論與實踐的不可分離性，理論在實踐中得以驗證、延伸與創新。

2 改變課程設計模式，增加設計內容的創新性

機械基礎設計訓練主要包括相關課程設計及機械設計創新活動。課程設計是課程體系中的一個重要實踐環節，傳統的課程設計模式和設計內容已經不能滿足現代人才培養的需要，為此教研室對課程設計進行了相應的改革。如機械原理課程設計由原來的利用圖解法或解析法進行機構的運動分析變成了機械系統的運動方案設計。課程設計任務可在理論課結束進行，也可在理論課上到一定程度時與理論課并行。提前布置任務，學生就可提前入手，調研資料。這樣就可帶著問題設計，不懂的內容可通過網絡查詢或到書本上提前自學，或在老師講課的時候有針對性地去學，從而獲得更深刻的理解。課程設計本著學生為主、教師為輔的思想，激發學生的主觀能動性，實際上是對學生將來成為一名工程技術人員的提前演練。設計內容靈活化，可由教師給出，也可由學生自定，自定時就又增加了相關的很多調研工作，增加了對更多設計內容的了解。機械系統運動方案的設計一般分組進行，同學們既群策群力，又有自己的獨特之處，大大提高了學生的綜合素質和創新能力。又如機械設計的課程設計模式發生轉變，由減速器傳統設計模式變為CAD編程，既讓學生了解現代設計理論，又提高了計算機編程水平。計算機仿真軟件也運用到課程設計環節中，便于學生在設計中完成虛擬樣機的制作等。

3 開展創新型實驗開發與創新設計活動，促使實驗與設計訓練的有機融合

將實驗裝置作為課程設計或創新設計的載體，也成為教研室課程改革的一項內容。課程設計或創新設計在實驗室進行，如利用3DMC組合與創新實驗臺完成部分同學的課程設計，學生通過機械原理、機械設計和機械創新設計學習所萌發的創造性思維可以從實驗臺上得以實現。各種基本機構的性能是有局限性的，對基本機構創新也是困難的，而將多個基本機構聯合起來組成一種組合機構來使用，往往能較好地滿足人們對運動形式、運動規律和機械性能的要求。實踐中已產生和創造發明了多種實用的組合機構，實驗臺可提供大量的組合機構供拼裝，從中可以很好地認識組合機構的多種性能，為今后的創新和工程設計打下良好基礎。課程設計內容可通過“黑箱” 的形式給出機構的功能要求，作為機構創新設計題目，同學們仔細研究機構的功能要求，將總功能分解為各子功能，選擇確定各子功能的功能元解，完成機構的功能設計。所解方案靈活多樣，要能滿足題目要求，同時展開積極的交流與方案對比，促進學習提高。同學們也可自行擬定題目，但涉及的構（零）件應在實驗臺配置范圍內。在題目自行設計過程中，不斷研究，不斷發現問題，并進一步開發出新的創新性實驗，完成了實驗內容的積累工作，使設計與實驗良好地融合起來。

為了激勵學生創新設計的熱情，教研室開展了機械創新設計活動。好的作品可參加機械創新設計比賽，以便設計成果的驗證，促進技術交流。這給學生又一提高自我、展示自我的平臺。創新設計同樣可在實驗室進行，部分實驗開放，學生可自主選擇實驗內容，可以是創新科技小制作，甚至是小型科學研究。自主安排設計步驟，在教師指導下獨立完成，至今已有同學的作品在省機械設計創新競賽中獲獎。

4 結論

課程實驗與設計訓練的改革，為機械基礎課程理論與實踐的結合搭建了更多的平臺，將創新的觸角延伸到多自由度的空間。實驗與設計理念、模式的變化以及內容的完善補充，特別是二者的有機融合，大大提高了學生的學習積極性和責任感，進一步培養了創新設計能力，對將來學生走上工作崗位，獨立從事科學研究非常有利，也大大提高了教學效果。

參考文獻

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