《機械原理》課程數字化教學模式研究

何秀媛 王秀玲

摘 要：在日新月異的數字化進程中，要求我們高校的教學模式與之相適應。而機械原理課程教學方面，絕大多數高校的教學模式還在原地踏步，所以與新經濟相適應的教學模式改革已迫在眉睫。機械原理課程的教學應引入信息化、數字化，在教學中注重應用企業常用的軟件比如：MATLAB、SolidWorks等，使之與企業接軌，與新經濟發展接軌，才能培養出適應以市場為導向的新工科人才。

關鍵詞：數字化;教學模式;機械原理

《機械原理》課程是機械類專業學生必修的很重要的一門技術基礎課，主要研究機械機構的結構分析、運動分析等共性問題，及常用機構的設計原理與方法，并培養學生一定設計能力，為以后的學習和進行機械設計工作打下基礎。

一、傳統教學方法與經濟的迅速發展的不適應

在“高等院校機械類教學改革調研報告”中指出：“我國社會、經濟、科技、文化等的迅速發展暴露出我國現行教育中的許多弊端，向教育提出了新的要求。教育思想的變革、教育觀念的更新、教育管理體制的改革以及教學改革的推進與深化勢在必行。”

目前在《機械原理》教學內容中，很多高校還沿用著幾十年前的教學內容，而且很多內容在工程設計實踐中基本沒有應用，而工程急需的內容講解很少，必然造成學生與社會脫節，找工作困難重重等。同時，在講述方法上也不能與時俱進，還停留在最初階段。比如：對機構運動的分析和設計的方法主要有圖解法和解析法兩種。圖解法需要學生根據要求作圖求解，作圖因為線條有粗細，測量有誤差，必然準確性差，而且作圖過程繁瑣。解析法需要學生針對不同情況，建立方程，但結果很難通過手算得到。但教材中到此就結束了。機構是什么樣，有什么運動，從方程中完全看不到。學生的興趣不大。而現在企業中設計各種機構都是要求精確求解的。往往都是利用解析實現的。

所以，筆者認為必須進行教學內容改革，同時要把講課與我們軟件結合起來，讓我們的機構能動起來。

二、進行教學內容和教材改革

機械原理課程主要培養學生的機械設計能力，這也是企業所要求的，所以應弱化機械理論的分析部分，加強設計部分的教學。比如機構的力分析部分、機械平衡部分等，這些內容只是力學部分，對設計能力培養影響不大，應將課時減少或去除，而連桿設計、凸輪設計、系統方案設計等設計內容應重點講述。同時，在教材選用方面，應打破傳統教材的限制，增加教材信息化，比如，教材中增加二維碼，可以讓學生直接通過手機看到機構的運動情況。

三、《機械原理》課程與MATLAB軟件相結合

MATLAB是當前最優秀的科學計算軟件之一，具有強大的計算能力，也是許多科學領域中分析、應用和開發的基本工具。現在MATLAB已經發展成為一種功能全面的軟件，幾乎可以解決科學計算中的所有問題。

機械原理的教學過程中，引入MATLAB，可以把機構直接顯示出來，讓機構動起來，把機構上的速度和加速度直接顯示出來，讓學生直觀的領會和理解，能夠調動學生的學習積極性。

所以，在機械原理的教學過程中，在機構的運動分析、平面四桿機構設計、凸輪設計等部分增加MATLAB仿真。比如，通過編程進行凸輪設計（如圖1），可以清晰的讓學生看到設計效果，而且這個設計可以直接進行工程應用。

四、《機械原理》課程與SolidWorks軟件相結合

SolidWorks是一款三維設計軟件，功能強大、易學易用和技術創新是SolidWorks軟件的三大特點，很多企業都在應用。它與我們講課相結合，可以直接將我們機構以動畫形式演示出來，形象直觀，提高學生興趣。而且用SolidWorks可以將設計內容簡單化，比如凸輪設計，以往我們要通過作圖或編程，而SolidWorks自帶的工具，通過填寫設計數據就可以進行設計（如圖2），簡單方便，形象直觀，精度高，可直接在企業生產出來。這也是企業所希望達到的效果。

SolidWorks對機械原理課程設計和學生的創新設計尤為重要。以往學生課程設計通過手畫，很難想象出機構形式，自己設計的是什么往往學生自己都不知道。而用這個軟件設計，直接看到機構形式、動畫效果，并能進行干涉檢查等。

總之，機械原理課程的教學必須適應科技的發展才能培養出新工科人才，高等院校尤其是民辦高校必須進行教學改革，與企業接軌，與社會接軌，培育出真正社會需要的設計人才。

參考文獻

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