基于手工制作的《機械設計基礎》課程教學改革

朱品武

摘要本文提出了《機械設計基礎》課程手工制作教學法，介紹了這種教學法的組織和教學改革的成效。

關鍵詞手工制作教學法教學改革課程

機械設計基礎課程是高職高專學院機械類、機電類專業必修的一門技術基礎課，該課程的教學目標是學生能認知常用零件的基本知識、能夠掌握常見機構的工作原理及其簡單應用，而且學生能夠進行基本的機械設計和解決一些簡單機械中的實際問題。該課程是后續專業課程的基礎，也是培養學生實際操作技能的基礎。那么，“老師如何教《機械設計基礎》課程？學生怎么學《機械設計基礎》課程？在《機械設計基礎》課程的教學中，學生能夠學會多少？”會極大地影響機械類和機電類專業的學生的后續學習的能力和未來從業的能力。有鑒于此，在這門課程的教學中，必須聯系機械行業的生產實際，結合現代機械的發展趨勢，對教學內容進行及時的革新，采用行之有效的教學方式方法，從而激發學生的學習興趣和學習熱情，培養學生的創新思維，提高學生創新設計和從事機械行業生產的能力，最終達到培養實用性、技能型專業人才的目標。筆者多年從事機械設計基礎課程的教學實踐，參考歷年積累的教學經驗、結合高職高專學生認知規律，創造性地提出了基于手工制作的機械設計基礎課程教學方法，并在我院的機械類和機電類專業的教學過程中付諸實踐。

一、學生現狀與傳統教學法的弊端

1、學生現狀。目前，高職高專學生普遍地注重學習的實用性，而且學生在學習過程中喜好彰顯個性，學生的學習具有比較濃重的情緒色彩，具體表現為學生對機械設計基礎課程中直觀性教學內容比較感興趣，而對機械設計基礎課程中系統的、抽象的教學內容學習熱情很低，總體的學習效果不盡人意。針對這種學習現狀，在組織械設計基礎課程教學過程中，只有結合機械生產實際，增加教學內容的直觀性，采用具有生動性的教學方法，才能激發學生的學習積極性，從而提高學生的學習興趣。

2、傳統教學法的弊端。在機械設計基礎課程的傳統教學過程中，老師依照教材、通過掛圖和實物模型來進行滿堂灌式教學。從機械傳動原理到機械零件，所教所學既多又全，教學內容既完整又連貫，可是學生缺乏實際動手的機會，或者是學生實際動手的環節很少。學生不是學習的主體，而是在被迫接受單調、空洞的抽象知識，學生處于應付性學習狀態，教學效果自然地極差。現在，縱然借助多媒體等先進教學工具，雖然增加了教學的直觀性，但是由于沒有徹底打破傳統教學理念和教學法的束縛，學生仍然對這些內容提不起精神，還是不可能獲得上佳的學習效果。

二、《機械設計基礎》課程手工制作教學法

1、由來與初衷。隨著職業教育改革的深入，各種教學改革如雨后春筍般涌出，例如項目驅動法教學、任務教學法教學和行動導入法教學等等。在這些教學法的啟發下，跳出“知識的系統性和完整性”的框架，遵循“因材施教、學以致用”的原則，筆者在我院的機械類和機電類專業的《機械設計基礎》課程的教學中，大膽地提出并實施了手工制作教學法。這種教學法的初衷是要極大地激發學生學習《機械設計基礎》課程的熱情，培養學生理論聯系實際的興趣，培養學生的實際動手能力和實際解決問題的能力，并且養成學生團隊協作的精神。

2、《機械設計基礎》課程手工教學法的組織。在課程開始之初，收集整理一些典型的機械的資料，使用多媒體教學設備，展示各種傳動機構和機械零件，打開學生的視野。這些資料包括學生熟悉的機械裝置或設備，比如汽車、拖拉機、攪拌機、吊車、縫紉機、電影放映機，等等；也要選擇一些學生不熟悉的裝置，比如輪船、飛機、火箭、車床、沖床、紡織機、內燃機，等等。接著要求學生分組討論、結合自己經驗構思可行的機構制作方案，機構制作的內容由學生小組自行構思與設計，形式不限。機構制作的要求：（1）學生小組分組要求：自愿組合，每組人數不超過3人，選組長1名；小組編號為班級+兩位數，例如：1412101。（2）自備制作所需原材料和制作工具。（3）內容要求：方案具有可實施性，方案中傳動方法明確，結構穩定可靠，外觀協調合理。在教學過程中，提供二分之一的課堂時間作為現場制作課。在現場制作課中，學生分組進行制作，老師現場指導——解答學生提出的問題，為學生制作方案、制作方法中提供改進建議。一旦機構制作鋪開了，學生就會遇到問題：什么傳動機構可以實現自己的作品？如何搭建所需要的傳動方式？這時，學生如饑似渴地要求掌握常用機構的功能、組成和特性。為了做出好作品，學生又主動要求了解連接方法和連接件、軸系零件等相關知識。如何解決制作中出現的問題？老師用另外一半的課堂教學時間組織學生進行有針對性的理論教學，完成對常用機構和常見零件的認識與應用。理想的安排是每周一次現場制作課結合每周一次采用理論課。理論課為制作課解惑，提供正確的方案和方法。這種交叉教學活動貫穿《機械設計基礎》課程教學全程。其中，安排2～3次作品講評，引導學生制作方向，并且檢查制作進度。最后，安排一周教學做一體化周。在這一周內，要求學生改進、完善并測試自己的作品，同時撰寫手工制作報告。

3、教學改革的成效。學生分解一些小玩具獲得齒輪、軸、帶輪、車輪和電機等零件，使用筷子、薄木板等原材料來完成各種各樣的手工作品。在手工制作教學過程中，學生成為教學的主體，學生們熱情洋溢地參與到制作過程中，與此同時，學生們對于理論知識也表現出前所未有的關注，而且90%以上的同學能夠正確運用相關機構和零件來完成自己的作品。課程結束時，學生們提交了很多出人意料的優秀作品，下面二例可以為佐證。圖1是我院14級模具專業14131班第4組制作的“雷洛號”運沙車，采用多對齒輪傳動、定滑輪裝置、電動機和自制的有線控制器，能夠實現卡車的前進與后退、左轉與右轉和車斗的上升與下降功能。經過測試，車體穩固，各種功能能夠反復正確地實現。

圖2為14131班第5組制作的諸葛連弩，該組成員為鄒雨和宋偉二人，其中鄒雨負責設計連弩機構、改進制作方法以及調試連弩使用效果；宋偉負責采購材料與拼接材料。原材料：雪糕棒、502膠水、牙簽、麻繩、電池盒、電機、齒輪、螺絲、車輪、開關。所需工具：小刀、鉗子、尺子、螺絲刀、尖嘴鉗。制作方法與制作工序：（1）分解玩具車，取出馬達，齒輪，車輪，車軸。（2）制作箭盒，裁剪8段74CM的原材料，裁剪2段48CM帶有圓弧并且組合黏在一起。（3）制作移動導軌，裁剪10CM* 10CM兩塊且與兩塊原材料粘合在一起，然后挖通槽2CM* 44CM。（4）制作傳動部分，自制曲柄滑塊機構和齒輪傳動。（5）制作前擋板。（6）裝配箭盒與導軌。（7）裝配傳動部分。（8）裝配前擋板。（9）調式弦長。（10）測試相關數據：

測試結果：極限射程4米；有限射程1米；高精度射程范圍0.5米。諸葛連弩實現了反復的連續發射，在15CM射程范圍上靶率為60%。

職業技術教育的改革方興未艾，《機械設計基礎》課程手工制作教學法很好地激發了高職高專學生的學習興趣，可以達到因材施教、教學相長的教學目的。至于這種教學法的規范性工作有待進一步挖掘與完善。

（作者單位：武漢船舶職業技術學院）