《機械設計基礎》教學中應注意的幾個問題

摘要：本文通過近幾年上海市教學高地建設和卓越工程師班教學建設，多年來教學改革及采用多媒體CAI講授《機械設計基礎》的體會，討論了在教學中應注意的幾個應注意的問題。

關鍵詞：機械原理；教學；計算機

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）38-0068-02

《機械設計基礎》課程是一門涉及知識點多、難度大，并具有一定實踐性的課程，學生在對各章節之間的教學聯系缺乏清晰的認識，學習效果差。而教學中有些教師只滿足于給學生講道理，理論講完了，學生往往簡單地記住了一些名詞術語或要點，對知識點的理解和運用仍然沒有質的提高。顯然，傳統的教學方法存在理論與實踐相分離的現象，不能很好地解決該課程的重點、難點。為培養高素質技能型人才，滿足社會不斷發展的要求，對教學方法的改進迫在眉睫。在教育步入信息化時代的今天，如何全面推進教育現代化的進程，形成開放、綜合、多元的教育體系，促進學生全面發展；如何利用現代化教學手段加快課堂教學改革的步伐，提高課堂教學效率，使大學擴招后的學生樂于學習并提高實際的教學效果是擺在目前教學一線教師面前的一大課題。我校機械學科在最近完成的卓越工程師培養方案建設的過程中，對教學模式、教學方法等方面的問題進行了廣泛而深入的研究和探索。通過實踐總結出了一些心得體會，此次卓越工程師班教學建設讓我們對如何培養生產一線的工程師有了一些認識，對自己開展機械原理教程教學、更新相關實踐活動的指導思想和教學理念有極大的幫助。

一、理論聯系實際，提高學生的學習興趣。

在開展《機械設計基礎》課堂教學講解原理概念和設計方法時，首先立足于實際，使學生懂得學習機械原理的實際意義，從而提高學習的興趣并把學習機械原理課程與提高自身的綜合素質聯系起來，更好地開展后續課程的學習。在實際講授時可以采用各種手段，通過參觀和觀看各種機構工作狀況以及機械原理陳列柜使學生對什么是機構有一個感性認識，讓同學們看到各種機構在生產線上自動裝夾和傳遞工件、自動加工零件或完成各種復雜動作時，使學生好奇和興奮，使他們開始產生想弄清機構原理的愿望。隨后，我們及時簡單介紹常用基本機構的名稱和完成的各種運動變換和傳遞功能，介紹機器、機構、構件等基本概念，從而為后續講課打下良好的基礎。在“緒論”課上還通過簡單介紹科學家在本課程所涉及領域的貢獻提高學生的求知欲，柴貝歇夫、阿蘇爾、茹可夫斯基等。同時也介紹中國歷史上的木牛流馬的傳說和《天工開物》、《考工記》等中華民族的貢獻，這些寶貴遺產同樣對學生的求知欲有良好的影響。這些古今中外的大科學家正是學生們的榜樣。他們的故事對激勵學生的學習和奉獻精神很有幫助。現實中的許多例子也很有趣，比如結合汽車講解連桿機構、轉向機構、變速機構；結合鐘表講解時針、分針、秒針的設計原理等。當然，要做到這一點，作為一名機械原理技術基礎課教師，在條件許可的前提下，自身要多學習一些專業機械方面的知識，提煉專業課中涉及機械原理共性的實例，有必要使青年教師到生產實踐中去做必要的實踐，為上好機械原理課程打下堅實的實踐基礎。

二、要使用多種教學方法

我們在教學實踐中著重嘗試使用了多種方法。

1.問答法。問答法是教師根據已教授給學生的知識，有目的地提出問題，請學生來回答，激發學生積極思考，從而達到讓學生積極思考的行之有效的教學方法，它能使課堂呈現一種濃厚的探討氣氛。對一些不善于主動思考的學生也能起到鼓勵其主動發散思維的作用。問答法有二種形式，一種是啟發式提問，一種是直接問答。在講授過程中，為突出重點，引起學生的注意而提出問題，以增強教學效果。當教師發現學生注意力不集中或某些學生有打瞌睡的苗頭時，可隨時提問，以使學生重新振奮精神，給時間讓他們思考，對學生的正確回答要給予肯定和鼓勵。

2.練習法。這種方法是按教材的規定和要求，在教師的指導下反復做某些練習題，從而鞏固所學知識、提高技能技巧、找出薄弱環節的教學方法。嚴格的練習和測驗還能使學生養成堅持不懈的學習習慣和嚴肅認真的學習態度。這也是普遍采用的常規教學方法。

3.演示法。近些年來教師的計算機水平提高，課堂采用計算機軟件虛擬實驗的方法更進一步提高了講解的效率，降低了教學難度。在講授機械原理理論的同時，輔以機械方面的基本操作訓練，既可以促進學生對新知識的理解，也可以直觀地增加學生的感性認識。例如，在講述“連桿機構”時，編制了自主選擇設計參數的軟件發給學生，學生利用計算機模型對凸輪的運動過程進行演示，采用先進的多媒體教學實驗等手段使學生更好地理解教學內容，從而達到學習目的。不僅如此，也可以降低采購實驗設備的成本。

三、結合先進的計算機語言編程于解析法教學中

作為一門專業基礎課，其任務是使學生掌握相關的基本概念和解決問題的算法并具有分析和解決問題的能力，而不是僅教給學生某一軟件的使用方法。國外輸入的軟件因無法閱讀其源代碼，必然使學生只知其然而不知其所以然。目前教學中的解析法理論早在50年代就已成熟，但因為其運算量太大，用人工難以完成，所以直到80年代后期才開始大規模的應用，解析法的教學要依靠計算機編程，學生是否真正掌握了解析法的概念和算法也要通過其能否編制相應的程序來體現，否則怎么能說這個學生已經掌握了解析法的知識呢？那么，如何在平時的機械原理教學習題中鍛煉學生運用解析法編程就成了編制習題的一個重要課題。隨著計算機軟件技術的發展，程序的編制正變得越來越方便，目前流行的MATLAB等軟件都使編程的學習可以速成，利用這些軟件使學生不必為學習某個軟件花費較多時間。通過教學實踐可知，一個從未學習過MATLAB的學生只須花費幾課時就可以運用這一語言編制基本的運算程序，在機械原理教學的頭兩周可安排學生學習語言，到第三周進入運動分析解析法時就可以安排學生閱讀某些運動分析的程序，并適量安排學生編程以分析機構運動的習題。另外VB的編制程序也較為簡單，可以在處理動畫時比其他語言編制程序的執行效率高。一些教師認為，計算機發展很快，設計都在計算機上用軟件進行，圖解法可以不用花時間講授了。但是事實上我們注意到世界上發達國家的機構學教材并沒有刪除圖解法的內容，通過實踐我們認識到，圖解法仍然是學生深入認識機構原理的重要基礎。大學課程的講授固然應注重實踐中的作用，但也要注重達到教學效果的階梯。

四、注重多采用學生動手的實驗

過去的許多實驗都是驗證性實驗，這些實驗大多都可以用計算機模擬了。而實踐性實驗卻更重要，例如：“齒輪參數的測繪”就比“齒輪范成實驗”更重要，不僅有很強的實踐性，也有很好地幫助學生理解教學內容的作用。通過實驗，學生就可以對“齒輪的變位概念”、“生產中的測量和加工”有了更深刻的了解，應該大力提倡。在培養生產一線工程技術人員素質的大學生過程中，我們注重逐步淘汰了一些驗證性實驗，改為計算機模擬，而把實驗的寶貴時間排給了培養動手能力和實踐性的實驗。

兩年來，在卓越工程師教學計劃的建設中，我們根據自己學校學生的生源情況和教學實際，研究和制定教學方法和措施，探索了教學規律，出版了系列教材，編寫了大量的動畫素材和計算機模擬實驗程序，有效提高和保障了基本的教學質量，在這方面我們還將進一步努力。

參考文獻：

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