面向應用型人才培養(yǎng)的機械原理實驗教學改革

張曉瑩　王基月　楊晨

摘 要 機械原理是機械類專業(yè)的一門主干課程，機械原理實驗是不可缺少的環(huán)節(jié)，為了適應學校應用型人才培養(yǎng)目標和社會對應用型人才的需求，有必要對機械原理實驗教學進行改革。通過對機械原理實驗教學現(xiàn)狀和存在的問題進行分析，提出了一些改革措施，如改革實驗內(nèi)容、增添實驗設備、培養(yǎng)實驗教師、完善考核機制、建設開放性實驗室，取得了一定成效。

關鍵詞 應用型人才 機械原理 實驗教學改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.05.054

Abstract The theory of machines and mechanisms is one of the main courses of mechanical specialty， the experiment is an indispensable link. In order to adapt to the school of applied talents training goal and the social demand of applied talents，it is necessary to reform experimental teaching of mechanical principle. Through analysis present situation and the existing problems of the experimental teaching， proposed some reform measures， such as reforming the experiment content， add experimental equipment， experimental teacher training， improve the assessment mechanism， constructing the open laboratory， and achieved certain results.

Key words applied talents； mechanical principle； experimental teaching reform

機械原理課程是機械類專業(yè)必修的一門專業(yè)主干課程，也是一門技術(shù)基礎課程，它在從基礎課向?qū)I(yè)課過渡中，起到了橋梁的作用。機械原理實驗是機械原理課程教學的一部分，能夠加深學生對理論知識的學習，培養(yǎng)學生的動手操作能力和創(chuàng)新能力。應用型人才是指能將專業(yè)知識和技能應用于所從事的專業(yè)社會實踐的一種專門的人才類型，是熟練掌握社會生產(chǎn)或社會活動一線的基礎知識和基本技能，主要從事一線生產(chǎn)的技術(shù)或?qū)I(yè)人才。鄭州科技學院以應用型人才為培養(yǎng)目標，更需要對機械原理實驗教學進行改革，適應學校的培養(yǎng)目標，滿足社會對應用型人才的需求。

1 機械原理實驗教學現(xiàn)狀

機械本科專業(yè)教學大綱中機械原理課時為50學時，理論教學44學時，實驗教學6學時。開展的實驗項目有機構(gòu)運動簡圖繪制、齒輪范成和機構(gòu)組合與創(chuàng)新三個，每個實驗2個學時。

機構(gòu)運動簡圖繪制是驗證性實驗，要求學生繪制出5個機構(gòu)的運動簡圖，并計算其自由度。但實驗室中的機構(gòu)模型數(shù)量有限，有的模型破損嚴重，根本達不到一人一個模型的要求，影響實驗進度；部分模型工作原理復雜，學生難以進行分析。

齒輪范成實驗也是驗證性實驗，學生自制輪坯，在范成儀上切制出正變位齒輪、標準齒輪和負變位齒輪，比較模數(shù)和齒數(shù)相同的情況下，不同的切制方法得到的齒形有什么不同。但是實驗室的里的范成儀很多都缺少零件，有的是輪坯無法固定，有的是刀具位置無法固定，導致畫出來的齒形不太準確，實驗效果不理想。另外，齒輪范成實驗原理簡單，但用范成儀操作用時太長。

機構(gòu)組合與創(chuàng)新實驗是綜合性實驗，學生需要自己構(gòu)思，在做實驗之前設計出一種模型，并繪制好機構(gòu)運動簡圖，讓教師進行檢查，合理的話，在機械創(chuàng)新實驗臺上搭建出機構(gòu)模型，完成相應的運動。由于缺少零部件，學生組裝的機構(gòu)過于簡單，大部分都是連桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)以及它們的簡單組合，很難組裝成復雜的機構(gòu)。

2 機械原理實驗教學存在的問題

（1）實驗內(nèi)容陳舊單一。機械原理實驗大多為驗證性實驗，綜合性的很少。實驗內(nèi)容陳舊，幾十年不變，實驗目的都是為了加深理論教學內(nèi)容，驗證理論教學內(nèi)容，不利于創(chuàng)新型人才和應用型人才的培養(yǎng)。

（2）實驗設備陳舊、數(shù)量少。實驗室設備多年沒有更換，設備陳舊，有的缺少零部件，影響了實驗的準確性，更影響了實驗的進度。由于實驗設備少、陳舊，在機構(gòu)運動簡圖繪圖和機構(gòu)組合與創(chuàng)新的實驗報告中，抄襲現(xiàn)象非常嚴重。

（3）學生多教師少、工作量大。在鄭州科技學院，機械工程學院是一個比較大的學院，機械設計制造及其自動化本科專業(yè)每一級的學生都有500多人，16個班級，每個教師帶4到8個班級，實驗課就得上24到48個學時，沒有專門的實驗教師，所有實驗課都由理論教師來上，這樣一來，理論教師的工作量就非常大。另外，實驗安排起來也比較困難，大多都安排在課余時間，上課很不方便。

（4）教學方法僵化。傳統(tǒng)的機械原理實驗教學過程都是在上課前將實驗報告發(fā)給學生，上課時教師講解實驗目的、實驗內(nèi)容、實驗方法與步驟、實驗注意事項，然后學生按照實驗指導書上的具體內(nèi)容來進行實驗，整個過程學生獨立思考的時間很少，難以激發(fā)學生的學習興趣和獨立解決問題的能力。

（5）考核方法不完善，學生不重視。機械原理實驗沒有單獨的考核機制，實驗成績都是由出勤成績和實驗報告成績組成的，出勤成績占20%，實驗報告成績占80%。只要上交實驗報告，就會有實驗成績，所以部分學生對實驗不夠重視，到實驗室后就找個角落玩手機。特別是機構(gòu)運動簡圖繪制和機構(gòu)組合與創(chuàng)新的實驗報告內(nèi)容很多都是一樣的，明顯存在著抄襲現(xiàn)象，但學生太多，很難找出來誰是原創(chuàng)，誰是抄襲的，實驗成績幾乎不相上下。所以這種考核方法很難體現(xiàn)出學生的實驗水平和動手操作能力。

3 機械原理實驗的改革措施

（1）實驗內(nèi)容改革。為了增加學生的學習興趣，增設機構(gòu)參觀實驗項目，該實驗不占用教學課時，在機械原理開課之前，帶領學生參觀機械原理陳列柜，并對陳列柜里展示的各種機構(gòu)進行講解，通過講解和動畫演示，學生對這門課程產(chǎn)生濃厚的興趣，有利于機械原理課程的學習。增加虛擬實驗，齒輪范成實驗耗時長，繪圖結(jié)果不精確，將齒輪范成實驗改為虛擬實驗，通過建模并進行仿真，大大縮短了實驗時間，提高了學生的計算機繪圖能力和分析問題的能力。機構(gòu)組合與創(chuàng)新實驗，可以在學校實習工廠加工一些零部件，豐富實驗內(nèi)容。

（2）增添實驗設備。實驗室的設備陳舊，有的已經(jīng)損壞，借著本科教學評估的機會，學校添置了一批新的實驗設備，特別是購買了現(xiàn)代化的機械原理和機械設計陳列柜，為實驗室增添了多媒體教學設施，從而激發(fā)了學生的學習積極性，為實驗教學提供了便利。

（3）培養(yǎng)實驗教師。由于學生數(shù)量多，班級多，而教師少，實驗教學工作量大，需要培養(yǎng)專職的實驗指導教師，承擔一部分實驗教學工作，從而減輕理論教師的工作壓力。

（4）完善實驗考核機制。傳統(tǒng)的考核機制不能客觀評價學生的實驗水平，需要設立單獨的考核方案。由于機械原理需要學生掌握的是機械的共性問題，如機構(gòu)的組成、運動學和動力學等；以及常用機構(gòu)的基本原理和設計方法。通過機械原理課程的學習，希望學生能夠設計一種簡單的機械設備。所以考核方案以機構(gòu)設計為主，可以設計日常生活中所見的各種機構(gòu)，包括工作原理分析、機構(gòu)簡圖的繪制、自由度的計算等內(nèi)容。教師可以根據(jù)機構(gòu)的難易程度和合理性進行評價，這樣得到的成績比較客觀，也能夠提高學生的創(chuàng)新能力。

（5）建設開放性實驗室。由于實驗學時有限，可以建設一批開放性的實驗室，打破時間上的限制，如機械原理陳列柜所在實驗室、機構(gòu)組合與創(chuàng)新實驗室。學生可以在課余時間到實驗室進行參觀，或者多設計一些機構(gòu)，到實驗室進行搭建，驗證機構(gòu)的合理性。這種方式有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和動手操作能力。

4 成效與不足

根據(jù)以上措施，機械原理教學改革取得了一定成效。實驗室增添了現(xiàn)代化的機械原理陳列柜以及多媒體教學設施，將該實驗室和機構(gòu)組合與創(chuàng)新實驗室建成了開放性實驗室，增開了機構(gòu)參觀和齒輪范成虛擬樣機實驗項目。這些措施的實施，提高了學生學習興趣，打破了空間和時間上的限制，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維，提高了學生的動手操作能力和計算機應用水平，有利于應用型人才的培養(yǎng)。

當然也有不足之處，民辦院校的特點就是學生多、教師少，到現(xiàn)在為止還沒有專門的實驗指導教師，理論教師的工作量仍舊很大；另外，新的考核方案很難實施，由于是三本院校，學生的水平參差不齊，能獨立設計出機構(gòu)的比較少，大部分都是抄襲別人的，教師很難給成績。

機械原理實驗教學改革還要深入進行，為學校培養(yǎng)應用型人才做出一定的貢獻。

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