機械原理教學中的學習動力與應(yīng)用能力培養(yǎng)研究

摘要：為培養(yǎng)應(yīng)用型院校學生在學習機械原理的興趣、觀察能力和創(chuàng)新能力，從加強機械的實物參觀、增加課外實物機構(gòu)運動簡圖的繪制、改革課程設(shè)計、鼓勵學生參加機械創(chuàng)新設(shè)計大賽以及增加大作業(yè)、改革考核方式等多方面進行了探討，并提出了一些課內(nèi)外教學的手段和方法。

關(guān)鍵詞：機械原理；創(chuàng)新能力；應(yīng)用型院校

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）36-0071-02

機械原理研究機械中機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動，以及機械的結(jié)構(gòu)、受力、質(zhì)量和運動的學科，是介于基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程之間的技術(shù)基礎(chǔ)課程。相對專業(yè)課而言，機械原理的教與學具有理論性強、較為抽象、難以掌握等特點。對應(yīng)用型院校的機械專業(yè)而言，學生的理論基礎(chǔ)相對要求較低，而更突出應(yīng)用能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。與此同時，機械原理課程的理論學時相對減少。為適應(yīng)新的變化，筆者認為采用課內(nèi)教學與實踐教學兩手抓的方式，將課堂教學與課外實踐相結(jié)合，吸引學生學習本門課程的興趣，培養(yǎng)學生的動手實踐能力和啟發(fā)創(chuàng)新思維，下面介紹一下教學中的方法與思考。

一、多種方式促進學生對機械原理的學習興趣

興趣是學習的動力。受社會經(jīng)濟發(fā)展的的影響，多數(shù)學生在學習上變得越來越現(xiàn)實，他們希望能學以致用。針對這種學習心理，教師可以結(jié)合工廠中的機械，逐步解析一些典型的機械如車床、鉆床、刨床等的工作原理和結(jié)構(gòu)，讓學生體會到機械原理課程的基礎(chǔ)實用性。同時也可以結(jié)合學生關(guān)注度較高的國內(nèi)外熱點問題，如國防安全、航天和海洋權(quán)益等，講解反映學術(shù)前沿的、切實有用的新技術(shù)、新裝備，并引入機械原理的相關(guān)知識，提高學生的興趣。從觀察身邊機械做起，吸引學生的學習興趣?，F(xiàn)在大部分機械類專業(yè)的同學在開始學習機械原理的時候，對機械的整體認識是模糊的，他們對機械的執(zhí)行動作、功能也許感興趣，但對機械的內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻比較模糊。為培養(yǎng)學生的興趣，可以在課堂內(nèi)外開展一些和生活實際關(guān)聯(lián)比較強的機械實物拆裝和討論，小的如常用的繪圖圓規(guī)，窗戶的開啟機構(gòu)、健身器材等都可啟發(fā)學生去仔細觀察，觀察執(zhí)行動作和具體執(zhí)行機構(gòu)等。稍微復(fù)雜的如電腦光驅(qū)和軟驅(qū)的運動機構(gòu)等，都可以鼓勵學生根據(jù)機構(gòu)的執(zhí)行動作預(yù)先分析可以采用有哪些基本機構(gòu)來實現(xiàn)預(yù)訂動作。同時可以結(jié)合實驗室已有的設(shè)備，如金工車間的機床，電腦光驅(qū)結(jié)構(gòu)、寢室中的窗戶開啟機構(gòu)等，讓學生感受到機械應(yīng)用的廣泛性和親切感。汽車是一種貼近生活、機構(gòu)種類豐富且極具吸引力的機械，有條件的院校則可以開展汽車拆裝的實驗參觀。小到汽車的車門把手、座椅調(diào)節(jié)機構(gòu)，大到汽車發(fā)動機的結(jié)構(gòu)，汽車方向盤的助力機構(gòu)，汽車變速箱等。此外還可通過播放小電影等形式，讓學生認識各種用途的機械。通過實物參觀、播放小電影等多種形式，讓同學們認識到機械的用途，逐步培養(yǎng)學生對機械的認識和興趣。

為培養(yǎng)學生的興趣，這對教師要求相對較高。一方面要求教師具有飽滿的熱情，充分利用課堂內(nèi)外的時間與學生互動交流，及時把握學生的心理動態(tài)，掌握學生對本門課程的學習興趣點，聆聽學生對本門課程教學的建議。教師需根據(jù)不同的學生訴求靈活變化機械原理的教學方法和方式。另一方面要求教師具有扎實的理論基礎(chǔ)、豐富的工程實踐經(jīng)驗和創(chuàng)新意識，可將自己的科研課題中和機械原理相關(guān)的內(nèi)容引入課堂，并采取的教學方法和教學風格，滿足不同層次學生的教學需求。

二、以任務(wù)方式增強學生的主動學習能力

在講授機械原理的第一堂課，機械的概念和發(fā)展歷史是首先需要介紹的內(nèi)容。這雖然不是課程的核心內(nèi)容，但卻起到一個引子的作用，增加學生對機械的認識和了解，并培養(yǎng)學生的興趣，這里可以布置課外的作業(yè)，如讓學生編寫機械發(fā)展歷史小論文，可以是通用的機械，也可以是某個特定的機器機構(gòu)?；蛘咦寣W生列舉若干自己能想到的機械，并對其功能作用進行描述。通過相關(guān)資料的查找、收集、整理和思考，使學生對機器、機構(gòu)及其發(fā)展等有了一個整體的認識。這對后繼教學將起到一個啟發(fā)的作用。

在連桿機構(gòu)設(shè)計中，可以通過實驗裝置，讓學生搭建連桿機構(gòu)，實現(xiàn)如鶴式起重機吊裝工件的水平運動軌跡、風扇的搖頭、爐門開啟動作等。讓學生結(jié)合解析法講解其設(shè)計過程；針對凸輪機構(gòu)教學，可以設(shè)計讓從動件直線運動的方式，讓學生設(shè)計凸輪機構(gòu)，并與曲柄滑塊等連桿機構(gòu)設(shè)計對照，找出兩種機構(gòu)的特點與區(qū)別。也可在三大機構(gòu)教學過程中，引人若干應(yīng)用性強的題目，如可伸縮電視支架、自行車里程表、無碳小車機構(gòu)等有實物機構(gòu)可借鑒但又有變化的題目。讓學生自愿組隊，自愿選擇題目并協(xié)同完成，定期完成題目設(shè)計，并在專業(yè)考核中占一定比例。通過任務(wù)的方式，帶有一定強制性的課外作業(yè)，讓學生帶著問題學習，提高學習的主動性和自覺性。當學生取得了一定成功和進步，又將促進學生學習的積極性和興趣。對應(yīng)用型院校的學生而言，能認識機構(gòu)運動簡圖、能通過運動簡圖的形式表達機構(gòu)的相對運動、并能進行簡單實物的機構(gòu)運動簡圖的測繪是一項基本功。而機構(gòu)運動簡圖的繪制在機械原理的課程教學中所占課時一般也比較少，雖然開展了機構(gòu)測繪實驗，但學生掌握程度仍然不夠。為加強學生對常用運動副符號、常用機構(gòu)的運動簡圖的符號的熟悉和運動簡圖的測繪，這里提出增加實物機構(gòu)運動簡圖的繪制作業(yè)。在給學生布置實物測繪的時候，主要讓學生立足于生活，提醒學生注意觀察生活中的機械。簡單的機構(gòu)如圓規(guī)，大的機構(gòu)如汽車，都可以讓學生自由發(fā)揮，一般不設(shè)置機械的具體范圍。讓學生自行尋找自身周圍的各種機器機構(gòu)通過自主尋找生活中的各種機器、機構(gòu)，一方面可以培養(yǎng)學生的觀察能力、動手能力和實際測繪能力，另一方面也能培養(yǎng)學生對機械的興趣。一般而言，希望學生能獨立完成機構(gòu)運動簡圖的繪制，對復(fù)雜的機構(gòu)，則可讓學生組成一個小團隊，通過相互探討來完成。這主要在講完機構(gòu)運動簡圖的繪制后，是讓學生在課外進行的。簡圖測繪過程可以延長到整個學期，讓學生有充分時間去尋找實物和繪制機構(gòu)運動簡圖。引導(dǎo)學生參與科研。教師將自己相關(guān)的科研課題分解為可以操作的小課題，以任務(wù)方式分配給部分動手能力強、創(chuàng)新思維強且上進的學生、引導(dǎo)學生參加，鼓勵學生相互探討、創(chuàng)新設(shè)計方案。可以讓學生在用中學，或者在學中用，逐漸培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和思辨能力。

三、抓好課程設(shè)計與機械原理的結(jié)構(gòu)競賽，突出創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

機械原理課程設(shè)計是一個機構(gòu)設(shè)計訓練的重要教學實踐環(huán)節(jié)。筆者提出，在老師的引導(dǎo)下，結(jié)合貫穿整個學期的小論文撰寫、生活中身邊機構(gòu)運動簡圖的繪制作業(yè)，以及機構(gòu)設(shè)計任務(wù)的布置，讓學生在滿足基本的結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)的條件下，鼓勵學生在老師指導(dǎo)下參與各種競賽，如浙江省挑戰(zhàn)杯、全國機械設(shè)計大賽，并以此為契機展開校內(nèi)的機械原理結(jié)構(gòu)競賽選拔賽，讓結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽與課堂教學結(jié)合，并將優(yōu)秀作品積累展示，作為下一屆學生的優(yōu)秀作品案例，逐漸培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

四、建立注重平時積累的考試模式及評價體系

考試是衡量學生學習和掌握機械原理課程好壞的必不可少的手段。結(jié)合應(yīng)用型院校學生的特點，筆者提出了把握基礎(chǔ)、突出創(chuàng)新的多元化考試模式和評價體系。應(yīng)用型院校學生在機械原理學習上有對理論不感興趣而對實物機構(gòu)興趣濃厚等特點。因此，除了在教學上加以改進和引導(dǎo)外，在成績評定的內(nèi)容、比例和方式上也將做相應(yīng)的調(diào)整。期末考卷考試仍然是一種主要的考試方式，但占總成績比重需下調(diào)，而大幅度提高平時獨立作業(yè)所占比例，如將學期中需完成的幾個課題占總成績的比例提高，也提高平時獨立作業(yè)和課堂討論作業(yè)的成績，對個別創(chuàng)新性強的學生可適當加分?，F(xiàn)在，期末考試卷面成績占總成績的比例下降到50%，而大幅度提高學生的實驗成績、獨立課程設(shè)計成績等所占比例。根據(jù)幾年來的不斷改革調(diào)整，總體發(fā)現(xiàn)學生的主動學習能力、創(chuàng)新能力均得到一定程度的提高。

五、結(jié)束語

機械原理的教學中，除了強調(diào)老師的“教”，還需引導(dǎo)學生的“學”，在某種程度上，學生學習的主動性更為重要。本文通過上述幾種方法來激發(fā)學生的學習興趣、培養(yǎng)學生學習主動性，提高學生的創(chuàng)新能力。經(jīng)過近幾年的實踐，《機械原理》課程教學取得了較為明顯的效果。我院現(xiàn)已形成定期的設(shè)計大賽預(yù)賽，選拔，組隊參加全國機械設(shè)計大賽、國家慧魚機構(gòu)設(shè)計大賽及浙江大學、浙江省挑戰(zhàn)杯的競賽多組，獲得了獎項多項。

同時，要完成上述工作，教師需付出更多的課堂外教學準備和較強的科研素質(zhì)。雖然過程比較辛苦，但在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的同時，教師也在不斷吸收新的知識，得到新的啟發(fā)，對教師本身也是一個不斷促進和自我提升的一個過程。

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作者簡介：宋瑞銀，1974年生，浙江大學寧波理工學院機電研究所副所長，博士，副教授，主要從事海洋新能源裝備技術(shù)研究。