基于信息技術(shù)的機械設計基礎(chǔ)課程改革研究

尹來容，黃 娟，吳 浩，毛 聰，雷兆虹

（1.長沙理工大學汽車與機械工程學院，湖南長沙410114；2.湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院，湖南長沙410128；3.中科恒源科技股份有限公司，湖南 長沙 410005）

【信息技術(shù)】

基于信息技術(shù)的機械設計基礎(chǔ)課程改革研究

尹來容1，黃 娟2，吳 浩3，毛 聰1，雷兆虹1

（1.長沙理工大學汽車與機械工程學院，湖南長沙410114；2.湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院，湖南長沙410128；3.中科恒源科技股份有限公司，湖南 長沙 410005）

本文基于信息技術(shù)，探討機械設計基礎(chǔ)課程的教學改革，主要包括教學形式的啟發(fā)性、教學資源的多樣化、教學內(nèi)容的國際化、課程設計的信息化等四個方面。作者先從教學內(nèi)容入手，結(jié)合國外經(jīng)典教材與國內(nèi)傳統(tǒng)教材，開展編寫新的教學大綱、制定切實可行的教學方案、建設網(wǎng)絡課程資源、以及課程設計軟件開發(fā)等方面的工作，可以有效提高學生的學習效率，拓展學生的知識面，提高學習興趣。

機械設計；信息技術(shù)；課程改革

一、引言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)在教學中的運用，現(xiàn)代教學將從內(nèi)容、方法、及組織形式等方面發(fā)生根本性的變革。以多媒體、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫、智能化為主要特征的現(xiàn)代化信息技術(shù)在課堂教學中的運用，既可激發(fā)學生的學習興趣，又利于學生對教學內(nèi)容的理解和掌握，將有效地培養(yǎng)學生的自主探索能力，對課程改革和優(yōu)化課堂教學有著巨大的推進作用。

《機械設計基礎(chǔ)》及其課程設計，包括機械原理與機械零部件設計兩部分內(nèi)容，屬于高等學校工科非機類本科生必修的“機械設計系列課程”之一，是一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，在培養(yǎng)學生的機械設計綜合能力方面占有重要的地位。傳統(tǒng)教學方法安排學時少，但是，需要傳授的信息量卻很大，已經(jīng)不能很好地滿足教學要求。運用現(xiàn)代信息技術(shù)來優(yōu)化教學過程，不僅能有效地化枯燥為有趣，化抽象為具體，化靜態(tài)為動態(tài)，突出重點，化難為易；還能為學生創(chuàng)造一個寬松的學習環(huán)境，充分調(diào)動學生主動學習的積極性。

二、研究現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的普及與應用，社會各學科領(lǐng)域教學實踐活動呈現(xiàn)出了新的模式。信息技術(shù)為教學帶來的絕非是手段的變化，而是教學理念、授課模式、學習方法的變化。目前，國內(nèi)外對信息技術(shù)在教學活動中的應用，正從CAI多媒體課件逐漸過渡到網(wǎng)絡課程教學，已有大量高校進行了網(wǎng)絡課堂建設。《機械設計基礎(chǔ)》這門課程的教學改革，國內(nèi)學者進行了相關(guān)的探討，取得了很多的改革成果，但主要還停留在課程內(nèi)容體系的編排與授課方式的調(diào)整上。教學內(nèi)容方面，對課程內(nèi)容體系的國際化方面的探討不夠深入，注重于基礎(chǔ)知識的講解，對學生的啟發(fā)性思維培養(yǎng)存在不足，對最新的機械設計知識的介紹也不夠完善，如連桿機構(gòu)的分類、徑節(jié)制齒輪設計、凸輪機構(gòu)設計方法等。教學資源方面，雖在一定程度上呈現(xiàn)出多樣化的特征，如加入了教學視頻演示、多媒體課件等，但利用網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫對素材實時更新較慢，網(wǎng)絡課程的習題庫、模擬試題、與學生的互動討論等亟待建設完善。啟發(fā)式授課方面，取得了一定的進展，部分高校增加了教學討論環(huán)節(jié)的比重，但沒有實現(xiàn)網(wǎng)絡課堂與教學課堂的聯(lián)動。機械設計課程設計，大多采用經(jīng)驗判斷法，沒有對煩瑣的數(shù)據(jù)進行驗算。因此，課題組先從教學內(nèi)容入手，結(jié)合國外經(jīng)典教材與國內(nèi)傳統(tǒng)教材，開展編寫新的教學大綱、制定切實可行的教學方案、建設網(wǎng)絡課程資源、以及課程設計軟件開發(fā)等方面的工作。

三、具體改革內(nèi)容、實施方案與特色

1.改革內(nèi)容。①授課講義與教學內(nèi)容體系改革。該課程現(xiàn)有的教材內(nèi)容偏本土化，與國際相關(guān)教材內(nèi)容出入較大。本項目將借鑒國外同類課程的內(nèi)容體系，選擇性地介紹國外教材的最新成果，如連桿機構(gòu)的八種分類、齒輪設計的徑節(jié)制、函數(shù)生成機構(gòu)綜合等；然后，逐步實施該課程的教學內(nèi)容與教材體系改革，分階段完成新講義編寫與習題庫的建設。②教學方法改革，引入啟發(fā)式、任務驅(qū)動式、分組合作式等教學法。本項目將從網(wǎng)絡和教學課堂兩方面進行新教學法改革。網(wǎng)絡課堂方面，在網(wǎng)絡課程討論區(qū)里面，根據(jù)各章節(jié)重點和難點，有針對性地提出啟發(fā)性的問題及布置任務，引導學生利用網(wǎng)絡自主學習。教學課堂方面，對網(wǎng)絡課程的討論熱點問題以及事先布置的任務，開展課堂分組討論，互相檢驗自學成果。③授課模式改革。本項目將以多媒體為主要載體，結(jié)合情景教學法、知識遷移法、個性教學法等教學手段，進行教學；將通過自編軟件、同行資源共享、網(wǎng)絡資源，拓展集聲音、視頻、機械設計軟件于一體的教學資源形式，再根據(jù)各章節(jié)不同知識點的要求，選擇合適的教學方法。

2.實施方案。為實現(xiàn)以上研究目標，我們初步擬定以下實施方案和實施方法。第I階段：通過高校調(diào)研和社會調(diào)查，調(diào)整與確定《機械設計基礎(chǔ)》課程教學內(nèi)容，編寫《機械設計基礎(chǔ)》課程教學大綱，深入學生收集反饋意見及分析討論，改革《機械設計基礎(chǔ)》課程教學方案，編寫新講義的機械原理部分；

第II階段：通過多渠道收集并整理與課程內(nèi)容密切相關(guān)的圖片、動畫、視頻、音頻等多媒體元素，采用集聲、光、電于一體的多媒體技術(shù)實現(xiàn)理論教學過程，有效地調(diào)動課堂學習的積極性；

第III階段：整合網(wǎng)絡電子版習題資源與傳統(tǒng)紙質(zhì)習題資源，建立網(wǎng)絡課堂的習題庫、討論區(qū)的問題庫、模擬考試用試卷庫，開辟教學互動討論區(qū)，及時有效地與學生就學習中遇到的重點難點問題溝通；

第IV階段：根據(jù)V帶傳動課程設計題目，利用VC++軟件，編制課程設計教師用檢驗軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)帶傳動設計的參數(shù)化，檢驗課程設計中計算數(shù)據(jù)的可靠性。

3.特色與創(chuàng)新。本項目基于現(xiàn)代信息技術(shù)，以多媒體、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫、軟件編程為載體，結(jié)合傳統(tǒng)教學方法，進行《機械設計基礎(chǔ)》及其課程設計的教學改革，主要具有以下四個特色與創(chuàng)新之處。①教學內(nèi)容體系的國際性。該課程現(xiàn)有的教材內(nèi)容偏本土化，與國際相關(guān)教材內(nèi)容出入較大。本項目將除了完成教學大綱規(guī)定的教學內(nèi)容之外，借鑒國外同類課程的內(nèi)容體系，選擇性地介紹國外教材的最新成果，并逐步實施該課程的教學內(nèi)容與教材體系改革。②教學資源形式的多樣性。傳統(tǒng)的教學方法與現(xiàn)有的PPT有待完善，本項目將通過自制與同行資源共享，將課件中融入各種視頻、音頻文件，演示常用的機械設計軟件；同時，利用網(wǎng)絡期刊與公開課資源，進一步拓展資源形式。③教學研討互動的啟發(fā)性。啟發(fā)式、任務驅(qū)動式、分組合作式的教學方法是今后教學改革的一個發(fā)展方向，本項目將從網(wǎng)絡和教學課堂兩方面進行教學手段的改革。網(wǎng)絡課堂方面，在網(wǎng)絡課程討論區(qū)里面，有針對性地提出啟發(fā)性的問題，引導學生利用網(wǎng)絡自主學習。教學課堂方面，對網(wǎng)絡課程的討論熱點問題，開展課堂分組討論。④課程設計檢驗的信息化。《機械設計基礎(chǔ)》課程設計常以帶輪設計為題目，設計過程中數(shù)據(jù)煩瑣，指導教師無法一一驗證。本項目利用VC++，編寫《機械設計基礎(chǔ)》課程設計檢驗軟件，對設計過程關(guān)鍵參數(shù)與計算結(jié)果進行實時檢驗。

四、結(jié)論與展望

本項目的實施，不僅可以對選修《機械設計基礎(chǔ)》相關(guān)課程學生的學習有重要助益，而且對該課程的任課教師的教學實施效果有較大促進。隨著教學形式與資源的多樣化，學生的學習效率將得到提高；而教學內(nèi)容的更新，將拓展學生的知識面，提高學習興趣。課程設計軟件的開發(fā)，將提高任課教師的工作效率，尤其是在檢驗課程設計關(guān)鍵參數(shù)與計算結(jié)果的正確性方面。

[1]吳茵，龍春光.機械設計課程設計的改革探索[J].長沙大學學報，2006，（2）：98-99.

[2]毛聰，王向紅，尹來容.地方高校機械類專業(yè)實踐教學體系構(gòu)建研究[J].教育教學論壇，2014，1（3）：236-237.

[3]郭克希.機械類專業(yè)大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究與實踐[C]//全國 機 械 類 課 程 報 告 論 壇 論 文 集（2010）ⅠSBN 978-7-04-013979-2，2010/12.

G642.0

A

1674-9324（2014）28-0229-02

本論文獲長沙理工大學教研教改項目支持（項目編號：JG1237，JG1134）。

尹來容（1984-），男，湖南邵陽人，長沙理工大學汽車與機械工程學院講師，博士，主要從事機械設計理論、機構(gòu)綜合與CAD、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面的教學和研究工作，發(fā)表論文10余篇。