機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實(shí)踐探索

周征　蔡玉強(qiáng)　馮立艷　李建功　張雪雁

【摘 要】針對(duì)目前國(guó)內(nèi)各大高校機(jī)械基礎(chǔ)課程存在的問(wèn)題，以華北理工大學(xué)為例對(duì)課程教學(xué)改革與實(shí)踐進(jìn)行了分析。提出了啟發(fā)式、討論式、模型式、網(wǎng)絡(luò)式等教學(xué)方法，探討了教學(xué)技巧的靈活應(yīng)用、虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立以及教學(xué)科研一體化對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量的重要作用。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械基礎(chǔ)課程；教學(xué)方法；教學(xué)技巧；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)科研

【Abstract】To deal with the problems existing in mechanical basic courses in current domestic major colleges and universities， this paper uses the case of North China University of Science and Technology to analyze the educational reform and practice， and put forward teaching methods including heuristic， discussion， model teaching， network teaching， etc. The application of teaching techniques， the establishment of virtual experiment platform and the integration of teaching and research on improving the quality of teaching were discussed.

【Key words】Mechanical basic courses， Teaching methods， Teaching skills， Experimental teaching， Teaching and scientific research

機(jī)械基礎(chǔ)課程在培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、想象力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力等方面起到非常重要的作用，而且還直接影響到學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及畢業(yè)后從事工作的能力。然而，目前國(guó)內(nèi)各大高校機(jī)械基礎(chǔ)課程方面還存在著創(chuàng)新意識(shí)不足、理論與實(shí)踐脫節(jié)、教學(xué)與科研不能深度融合等一系列問(wèn)題[1-3]。因此，筆者以華北理工大學(xué)為例，基于多年講授機(jī)械基礎(chǔ)課程的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)其現(xiàn)狀的分析，以期改進(jìn)目前存在的問(wèn)題，使機(jī)械基礎(chǔ)課程發(fā)揮更加重要的作用。

華北理工大學(xué)是河北省十所重點(diǎn)骨干大學(xué)之一，機(jī)械基礎(chǔ)課程在河北省高校中處于較高水平。其中，機(jī)械原理是河北省精品資源共享課，機(jī)械設(shè)計(jì)是河北省精品課，機(jī)械制圖是河北省精品課，機(jī)械設(shè)計(jì)教材是國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教材是國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。我校機(jī)械基礎(chǔ)課程有深厚的歷史積淀，有長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃目標(biāo)，并且在教學(xué)內(nèi)容體系、教學(xué)方法、教學(xué)技巧、教材建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面做了許多有益的改革，下面以教學(xué)方法、教學(xué)技巧、實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例進(jìn)行說(shuō)明。

1 教學(xué)方法改革創(chuàng)新

啟發(fā)式創(chuàng)新教學(xué)：將學(xué)生作為教學(xué)主體，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際生活中耳熟能詳?shù)膶?shí)例引出問(wèn)題。俗話說(shuō)，要想給學(xué)生一碗水，教師往往要有一桶水，而我們提倡讓學(xué)生自己去找水，為有源頭活水來(lái)，循循善誘，引導(dǎo)學(xué)生逐步、逐層、逐段去分析問(wèn)題，有意識(shí)地構(gòu)建機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)踐情景，有意識(shí)地鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力、形象思維能力和想象力，提高學(xué)生對(duì)工程設(shè)計(jì)制造應(yīng)用的能力，進(jìn)而解決問(wèn)題。

討論式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)：設(shè)置機(jī)械基礎(chǔ)綜合型分析題目，把學(xué)生劃分成幾個(gè)討論小組，使每組同學(xué)都有機(jī)會(huì)發(fā)表對(duì)問(wèn)題的看法，提出一定的解決方案以及關(guān)鍵技術(shù)路線，這樣學(xué)生真正成為課堂中心，能夠充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，還可以聽(tīng)取其他小組同學(xué)對(duì)問(wèn)題的不同看法，可以互相學(xué)習(xí)，互相打分，互相趕超。老師根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)的方案等內(nèi)容進(jìn)行有針對(duì)性的講解，得出一定的結(jié)論。這樣對(duì)于比較綜合型的題目，通過(guò)討論，使學(xué)生印象更加深刻，進(jìn)而更好地把握住重點(diǎn)難點(diǎn)。

模型式立體化教學(xué)：學(xué)生往往對(duì)各種立體、機(jī)構(gòu)、零部件等缺乏感性認(rèn)識(shí)，為了改善這種情況，建立了機(jī)械基礎(chǔ)專用教室。將裝有各種常用機(jī)構(gòu)、通用零件、立體模型的展示柜陳列于教室的四周，老師在講授過(guò)程中可以隨時(shí)面對(duì)展示柜進(jìn)行講解，并且可以用遙控器讓機(jī)構(gòu)、零部件、立體等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，使教學(xué)變得生動(dòng)、形象、直觀，使學(xué)生對(duì)立體模型、工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法等有更加深刻的理解。另外，學(xué)生也可以利用課下時(shí)間對(duì)立體、機(jī)構(gòu)、零部件進(jìn)行觀察和思考，將課本上圖片和實(shí)際模型進(jìn)行對(duì)比分析，加深記憶，起到了很好的教學(xué)效果。

互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)：充分利用互聯(lián)網(wǎng)+，開(kāi)發(fā)了機(jī)械基礎(chǔ)課程優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)了線下與線上的學(xué)習(xí)互動(dòng)，包括教學(xué)多媒體課件、全程教學(xué)錄像、典型題目分析解答、歷年考試樣卷、學(xué)生作品拓展資源等，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了很好的平臺(tái)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)和綜合能力有了顯著的提高。網(wǎng)絡(luò)式教學(xué)可以使學(xué)生通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，不再受上課時(shí)間地點(diǎn)的限制，隨時(shí)隨地訪問(wèn)課程平臺(tái)上豐富的文字、圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等資源，打破學(xué)校的圍墻，同時(shí)也是互聯(lián)網(wǎng)+教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2 教學(xué)技巧靈活應(yīng)用

在機(jī)械基礎(chǔ)的授課過(guò)程中，注重突出主線，注重講思路、講方法、講重點(diǎn)、講難點(diǎn)、講學(xué)科發(fā)展、講工程應(yīng)用，用靈活的教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量，下面以機(jī)械制圖課程為例進(jìn)行說(shuō)明。長(zhǎng)對(duì)正、高平齊、寬相等是機(jī)械制圖的核心規(guī)律，正所謂一條紅線，貫穿始終；分規(guī)、直尺等畫(huà)圖工具對(duì)于畫(huà)圖來(lái)說(shuō)十分重要，正所謂工欲善其事，必先利其器；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在畫(huà)圖時(shí)要嚴(yán)格遵守，正所謂沒(méi)有規(guī)矩，不成方圓。筆者基于多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出教學(xué)技巧，對(duì)于求解機(jī)械制圖題目起到十分必要的作用。要熟記投影面垂直面的投影特性，一個(gè)積聚性，兩個(gè)類似形；要熟記投影面平行面的投影特性，一個(gè)實(shí)形性，兩個(gè)積聚性。在求截交線時(shí)，優(yōu)先考慮取線先取點(diǎn)、取點(diǎn)先取線；在求相貫線中圓、圓弧、彎線的對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，優(yōu)先考慮一分為二、合二為一。在用形體分析法分析組合體的組合過(guò)程時(shí)，重點(diǎn)考慮融合、相交、相切等組合形式；在用線面分析法分析視圖中線框圖線的對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，重點(diǎn)考慮若無(wú)類似形，必有積聚性。

3 建立虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在機(jī)械基礎(chǔ)課程體系中占有很重要的位置，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生更好地理解課本中的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)。減速器拆裝實(shí)驗(yàn)是機(jī)械基礎(chǔ)課程中的重要實(shí)驗(yàn)，主要目的是讓學(xué)生掌握其箱體內(nèi)的結(jié)構(gòu)，特別是齒輪和軸系結(jié)構(gòu)，熟悉減速器的拆卸和安裝過(guò)程以及拆裝的順序等內(nèi)容，為工程應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生主要是面對(duì)實(shí)際減速器模型，這種方式雖有真實(shí)感強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但也有花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)等不足。為了能夠讓學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)盡可能多地了解減速器類型，更詳細(xì)地了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)三維軟件Creo進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，建立了一級(jí)圓柱斜齒輪減速器、二級(jí)圓柱直齒輪減速器等7種類型，編寫(xiě)了減速器拆裝的程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其各部分零件按一定順序的拆裝工作，研制了減速器拆裝的虛擬實(shí)驗(yàn)，這樣學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)上模擬減速器的拆裝過(guò)程。通過(guò)對(duì)比實(shí)際減速器拆裝實(shí)驗(yàn)和虛擬減速器拆裝實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)各種類型減速器的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法等有了更加全面的掌握，既提高了動(dòng)手能力，又提高了想象力和創(chuàng)新力。減速器拆裝虛擬實(shí)驗(yàn)如圖1和圖2所示。

4 形成教學(xué)科研一體化

高校教師應(yīng)該具有教育教學(xué)能力和科學(xué)研究能力。著名科學(xué)家錢(qián)偉長(zhǎng)曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，“你不教課，就不是教師；你不搞科研，就不是好教師”。教學(xué)是生存之道，科研是發(fā)展之道，兩者有機(jī)結(jié)合、協(xié)調(diào)發(fā)展、互相促進(jìn)。科學(xué)研究就是要提出新問(wèn)題、闡述新見(jiàn)解、創(chuàng)建新理論、總結(jié)新規(guī)律。要想做好科學(xué)研究就要有發(fā)現(xiàn)科學(xué)問(wèn)題的敏銳眼光、解決科學(xué)問(wèn)題的策略方法、對(duì)學(xué)術(shù)權(quán)威質(zhì)疑的勇氣、對(duì)問(wèn)題求證到底的毅力。

機(jī)械基礎(chǔ)課程教師要將專業(yè)優(yōu)勢(shì)融入到相關(guān)領(lǐng)域的科研工作中，進(jìn)一步開(kāi)闊視野、拓寬思路、厚積薄發(fā)、有的放矢，并在實(shí)踐中鞏固自己的專業(yè)知識(shí)，提高科研業(yè)務(wù)水平。在做科學(xué)研究的同時(shí)，要與大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合，要與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽相結(jié)合。學(xué)生通過(guò)參加這些科研活動(dòng)，有機(jī)會(huì)接觸到學(xué)科最新的發(fā)展動(dòng)態(tài)，了解科技前沿和趨勢(shì)，激發(fā)學(xué)習(xí)研究興趣，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。只有這樣，才能形成理論與實(shí)踐相結(jié)合、教師與學(xué)生相結(jié)合的教學(xué)科研體系。近五年，學(xué)生的46項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品獲得省級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)，其中，“新型海浪發(fā)電裝置”、“360度可旋轉(zhuǎn)式排風(fēng)空調(diào)”等5項(xiàng)作品獲得河北省創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)；“多功能自動(dòng)防盜窗”、“新型果樹(shù)修剪刀”等13項(xiàng)作品獲得二等獎(jiǎng)；“控壓節(jié)水閥”、“防爆，防過(guò)載輪胎氣嘴”等28項(xiàng)作品獲得三等獎(jiǎng)。

5 結(jié)論展望

啟發(fā)式創(chuàng)新教學(xué)、討論式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)、模型式立體化教學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)等教學(xué)方法的改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，顯著提高了教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)技巧的靈活應(yīng)用、虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立以及教學(xué)科研一體化的逐步形成突出了學(xué)生為中心的主體地位，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐相結(jié)合。為了進(jìn)一步順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，機(jī)械基礎(chǔ)課程要搭建學(xué)科交叉、交流、融合的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校資源使用的最大化和學(xué)生培養(yǎng)成本的最小化。要進(jìn)一步開(kāi)展國(guó)際化辦學(xué)，學(xué)習(xí)借鑒德國(guó)、日本、美國(guó)等國(guó)家在工程教育方面的先進(jìn)理念和方法，培養(yǎng)具有國(guó)際教育背景的高級(jí)工程技術(shù)人才。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]