面向應用型創新人才培養的《機械設計》課程教學改革

馬先英　蔡衛國　謝忠東　武立波

摘要：從我校培養機械專業應用型創新人才的目標出發，針對授課過程中存在的突出問題，按照教學認知規律，對教學內容、教學方法以及實驗教學環節進行了改革，提出了提高教學效果和培養學生工程應用能力的多種途徑和實施方法。經過教學實踐，學生能夠很快投入到教學情境當中，主動探究工程實際的意識增強，提高了學生運用所學理論知識解決工程實際問題的能力。

關鍵詞：機械設計；教學方法；教學效果；改革與實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）08-0116-02

《機械設計》課程具有理論性和工程實踐性較強特點，是高等院校工科培養學生設計能力、創新能力以及工程應用能力的技術基礎課。本文針對教學過程中主要存在教材內容繁雜、教學方法和手段單一、實踐教學環節落后和資源匱乏等問題，提出了相應的改革措施和實施方法，以期培養具有現代企業需求的應用型創新人才。

一、對教學內容進行適當整合，以適應教學目標要求

教學內容的整合要按照應用型人才培養目標要求，對現用教材進行適當的刪減和重組。整合的結果既不能遺漏知識點，又要避免重復，還要保證知識的銜接。在內容的處理和編排上要以“需要”為準繩，以“夠用”為尺度，以“會用”為目標。因此，機械設計的教材內容應圍繞“掌握概念、突出技能、重在應用”展開。首先，為提高教學效率和效果，對教材內容進行適當的刪減以滿足教學及課時要求。內容上既要具有工程現實意義，又要注意理論知識的深度把握；既要注意基礎理論知識的學習，又要強調實際能力的培養，因此教學內容應“少而精”，制訂有效的教學方案，做到重點突出、難點突破、學以致用。刪掉一些過深的、不必要的理論推導和證明內容，取而代之的是公式和結論的背景和運用的說明。要求能夠正確使用設計公式，根據實際工況能夠合理和規范選擇設計參數，設計計算結果要與結構設計相協調。例如，齒輪傳動中按齒面接觸疲勞強度設計公式的推導過程，帶傳動中帶即將打滑時緊邊拉力與松邊拉力之間關系式的推導等內容應該刪去；掌握齒輪傳動強度計算公式的正確使用和參數的合理選擇，圖表的正確查取等內容。另外，對相對簡單的內容作為課后作業由學生自學完成，例如對各種零件設計中材料的選擇和熱處理方法、潤滑油的類型及選擇等內容。其次，合理組合教學內容和調整教學順序，以保證知識的銜接和掌握。例如將教材前面的概念性較強、比較抽象的“摩擦、磨損及潤滑”內容調整到教材后面的“滑動軸承設計”之前講授，這樣既可以保證知識的合理銜接，增加理論知識理解和運用，又可以避免內容的重復講授。再次，為了提高教學效果，提高課程設計效率，將“連接”內容調至課程的最后，這樣可以使與教學內容并行的課程設計內容順利展開，并具有充分答疑解惑的時間。

二、教學中合理選用多種有效的教學方法和手段，以提高教學效果

多年教學實踐表明，課程教學的效果很大程度取決于教學方法和手段的合理選用。目前大多采用多媒體教學方式進行教學。盡管這一方式對本課程不失為比較有效的手段之一，但是要達到預期的教學效果還需要借助于多媒體這個載體來融進多種有效的教學方法。

1.采用啟發式、互動式教學方法，激發學生學習興趣。為了激發學生的學習興趣，培養其主動思維的能力，課程教學中要采用啟發式和互動式教學。針對教學內容設計好適當的設問來引導學生思維方向，從而啟發學生積極思考、主動探究真相的興趣，與此同時，鼓勵學生敢于提出問題、積極回答問題，實現教師與學生間的良好互動效果。例如在講授齒輪傳動設計中，教師通過一個工程案例，給出工程應用中齒輪失效的應用實例，讓學生分析出現這種現象的原因是什么？怎樣避免失效現象發生？設計中應該如何保證不發生類似的問題？學生通過對所提問題進行有針對性的思考及短暫的課堂討論，隨后與老師進行互動。通過這一環節之后，學生已進入教學內容的情境中，雖然不能準確回答，但是這時學生是帶著疑問聽老師再剖析上述問題時，注意力格外集中，對知識探究的渴望被充分調動起來，獲取知識的效果更好。實踐證明采用啟發式、互動式教學法，極大地激發了學生的主動思維及學習興趣，學生的邏輯推理能力、分析判斷能力、解決問題能力、想象力、總結歸納力，都得到了鍛煉和提高。由于思維能力的提高，無形中對基礎知識、基礎理論的學習也起到推動作用，這一切為學生創新思維的形成奠定了堅實的基礎。采用啟發式和互動式教學，由于符合教學規律，教學效果顯著，因此現已將此方法貫穿整個教學過程當中。

2.采用并行教學方法，提高學習效果。并行教學方法是一種提高教學效果和提高課程設計效率的可行方法之一，經過多年的實施，較好地達到了預期的目的。所謂“并行教學方法”是指授課內容與課程設計實踐環節部分內容同步進行，這樣不僅可以加快課程設計進度，在設計周期內把更多精力用于結構設計和創新，而且還能提高教學效果。例如在講授機械傳動這一篇開始，就將課程設計任務布置下去，隨著課程的進行，按照課程設計任務要求把傳動方案設計、傳動零件設計及有關軸系零部件的裝配草圖設計這三部分內容與課程相關內容并行，即一邊學習理論知識一邊應用實踐。通過并行教學的實施，學生學習主動性和積極性有很大提高，學習目的更加明確，做到學以致用，加深了對教學內容的理解。

3.采用案例教學方法，培養工程意識。培養應用型創新人才，有必要將一些合適的工程實例引人課堂教學之中，通過對具體工程案例的分析探討，學生在理論學習的同時置身于實際工程背景之中，消化抽象的理論知識，同時也有助于培養學生的創新思維、主動探索工程實際意識。案例教學通過工程案例引出問題，以學生為主體解決問題，強調培養學生分析、解決工程問題的能力。案例不等同于傳統課堂教學中的舉例、課堂討論。在案例教學中強調啟發式教學方法，以學生為主體，教師為主導，主要采取討論、分析等方法，學生之間、師生之間形成知識傳授溝通的多向流動。好案例是提高案例教學效果的基礎和前提。案例選擇要圍繞課程教學目標和專業培養方向，并考慮學生的現狀和特點，一定注意案例的內容要與授課內容緊密相關，且原理和結構簡單，學生容易理解，最好是能使學生感興趣并且符合專業特色的案例，這樣能激發學生的探究興趣。例如將具有海洋特色的水產加工機械的“剝魚皮機”引入到鏈傳動設計和軸系零部件設計的教學中。首先利用多媒體播放“剝魚皮機”的整機結構和工作實況錄像，觀看魚皮是如何被剝掉的，此時學生的興趣已經被激發出來，這時教師開始有針對性地提出有關問題：該機器的是由哪些結構和機構組成的？它們是如何實現“剝魚皮”功能的？那么這些機構是如何傳遞運動的？傳動機構當中為什么采取鏈傳動機構？帶著這些實際問題學生開始觀察分析、思考和討論，然后老師與學生進行實時教學互動，循序漸進展開教學內容，這樣以來學生會非常關注老師之前提出的問題，渴望得到問題的最終答案，在接下來的教學內容進行中，學生獲得了滿意的解答。因此在教學中，不斷針對不同教學內容結合實際案例進行教學，學生學習興趣濃厚，主動參與教學，大大提高了教學效果。endprint

4.重視實踐教學環節，提高工程實踐能力和應用能力。實驗是該課程教學中重要環節之一，以前開設的實驗主要是認知性、驗證性實驗，這些實驗不利于學生培養全面思考問題的能力和創新能力，更不利于學生應用能力的形成，因此對實驗內容進行了改革。首先，加強應用性的基礎實驗，例如組織學生裝拆與專業相關的機器，如常用機構減速器、通用機床等通用機械。拆裝實驗使學生具體形象地了解機械的結構組成，典型軸系零部件的組成、各零部件的裝配定位固定方式。通過拆裝和簡單測繪不同級別減速器，加深對滾動軸承，軸上傳動零件的定位固定方法的理解，也可以鍛煉學生的動手操作能力，為后續的課程設計打下一個良好的基礎。其次，械性能實驗室增加了各種傳動性能綜合實驗設備、連接的機械性能綜合實驗、軸系零部件和傳動機構的機械性能綜合實驗設備，加強了學生對機械零件性能的理解，深化了課堂教學效果，培養了學生的分析問題和動手能力。課程設計又是該課程的另一個重要實踐環節，通過此環節的實訓，可以綜合運用所學專業基礎知識解決工程實際問題，培養學生分析問題和解決問題的能力。該實踐環節主要注重實訓題目類型的選擇、方案的設計、設計內容及完成效果。針對學生能力不同，題目選擇不同，采取不同手段進行規范設計，在規定的時間內獨立完成設計任務，這種實訓方式給予學生充分發揮主動性和創新能力的空間。此外，鼓勵學生參與教師科研項目和參加大學生機械創新設計活動中，從而拓寬專業知識領域，在教師的指導下，使學生更好地將所學理論知識與工程實際相結合，能夠很大程度提升學生的應用能力和創新能力。

三、結語

多年教學實踐表明，教學中只有對教學內容和教學方法進行不斷改進和創新，才能充分調動學生主動探究工程實際的積極性，提高課程教學效果，并且能夠培養學生運用所學理論知識分析問題和解決工程實際問題的能力。

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