《機械原理》與《機械設計》的模塊化教學研究

李曉貞，王曉軍，門艷忠，劉羽

（常州工學院機械與車輛工程學院，江蘇常州，213032）

引言

《機械原理》與《機械設計》是機械類專業(yè)的專業(yè)基礎課，是從基礎課程到專業(yè)課程、從理論到工程實踐的兩門過渡、銜接課程，是力學、數學、物理學等基礎課程在機械工程領域的應用，為機械類本科生樹立本學科基本概念，并培養(yǎng)機械專業(yè)的基本技能，為后續(xù)專業(yè)課的學習奠定基礎。機械類專業(yè)的培養(yǎng)目標，除了使學生掌握專業(yè)基礎知識外，還要使學生具備工程應用實踐能力，具有從事機械、機電產品的設計、制造及系統(tǒng)的技術分析與生產組織管理、設備控制的基本能力。《機械原理》與《機械設計》這兩門課程恰好與這兩方面的培養(yǎng)目標相一致，《機械原理》著重于機構學的原理，從整體上研究機械的傳動原理，如連桿機構、齒輪機構、蝸輪蝸桿機構、凸輪機構等，同時涉及機構運動力分析、平衡問題等，主要學習幾何學和動力學的基礎理論知識[1]；而《機械設計》則是講解機構、零件的設計步驟和各參數設計方法[2]。因此，有必要在《機械原理》與《機械設計》的教學過程中要結合這兩門課程的特點，并綜合考慮機械類專業(yè)的培養(yǎng)目標，開展模塊化教學的研究。

1 模塊化教學

模塊化教學包括“MES”和“CBE”兩種具有代表性的流派，我國對于模塊化教學的研究與實踐基于“項目化”教學，大概從上世紀90年代已經開始進行探索[1]。MES（ Modules of Employable Skills,模塊式技能培訓）,是20世紀70年代初由國際勞工組織研究開發(fā)出來的以現場教學為主，以技能培訓為核心的一種教學模式[3]。CBE（ Competency Based Education，能力本位教育）,主要以加拿大、美國等為代表,它是以執(zhí)行能力為依據確定模塊,以從事某種職業(yè)應當具備的認知能力和活動能力為主線，可稱之為 “能力模塊”。

我國90年代開始的項目化教學研究突破傳統(tǒng)的“學科教學”模式，并擺脫傳統(tǒng)的“學科本位”思想束縛，在教學過程中由教師為主逐漸轉變?yōu)橐詫W生為主，提高學生的自主學習能力，增加課堂上師生的互動。雖學生的學習效果有了較大的提高，但也對學校的軟硬件提出了更高的要求，反映出存在的一些問題：試驗教學設備落后、課堂模式固定；教師對學生和試驗設備了解不夠全面；“雙師型”教師的數量與實際需求缺口太大，教師的工程實踐經驗缺乏。

要解決上述問題，除了學校加大軟、硬件設施的投入外，開展模塊化教學研究是一項重要且必要的措施，從機械專業(yè)的職業(yè)能力要求出發(fā)，將這些能力要求進行切割、模塊化，并體現在課堂教學中，使《機械原理》與《機械設計》兩門課程具有科學化、標準化和基層化特點，才能根本解決傳統(tǒng)課堂教育存在的問題。

2 課程的模塊化構建

以《機械原理》與《機械設計》兩門課程的培養(yǎng)目標為基礎，綜合考慮課程安排和課程實施，將教學內容按照知識點和能力要求，合理的編排課程模塊，由學校組織教授、專家通過集中討論，對機械專業(yè)學生的任職崗位進行職業(yè)能力分析，完成職業(yè)能力的歸納總結，按照職業(yè)能力開發(fā)相對獨立、涵蓋主要職業(yè)能力要求的課程模塊。

2.1 理論知識模塊

對《機械原理》與《機械設計》學習的前提是掌握在機構原理和設計時涉及的理論知識，如理論力學、材料力學、強度理論、平衡理論、摩擦學理論等，通過對兩門課程的分析，將理論知識劃分模塊[4]，在課堂上講述最基礎、最實用、最重要的內容，并給學生介紹《機械設計手冊》這一強大工具，其余的留給學生自學。通過理論知識模塊的學習，使學生掌握機械學習這兩門課程所必須的一些理論知識，為學生的可持續(xù)學習、繼續(xù)教育創(chuàng)造條件。

2.2 專業(yè)知識模塊

《機械原理》與《機械設計》兩門課程分別講授機構的原理與機構的設計方法，包括連桿機構的原理和設計、齒輪機構的原理和設計、凸輪機構的原理和設計、帶傳動的原理和設計、鏈傳動的原理和設計等內容[5]。個人認為可以將《機械原理》與《機械設計》兩門課程糅合在一塊，按對象分模塊教學。如在《機械原理》有齒輪機構及其設計、輪系及其設計，在《機械設計》中有齒輪傳動，在其后的《機械設計課程設計》這門課中是設計齒輪減速器，這四部分內容都是齒輪方面的內容，可以單獨作為一個專業(yè)知識模塊在課堂上講解。每個專業(yè)知識模塊某一對象的設計，學生通過學習從原理到設計方法掌握該對象的相關知識，達到今后職業(yè)能力的要求。

2.3 實踐技能模塊

實踐技能模塊是學習這兩門課程的重點模塊，包括課內試驗、課程設計、實習實訓。通過實踐技能模塊的練習，提高學生的實際動手能力和實際工作技能，使學生能勝任今后的工作崗位。要構建實踐技能模塊就需打破現有的教學計劃，加強專業(yè)實驗室建設，并在廣泛調研的基礎上，由學校專家、教授負責，聯合企業(yè)的相關人員參與，共同擬定實踐技能模塊的內容。

2.4 職業(yè)素質模塊

職業(yè)素質模塊是提高學生的綜合職業(yè)能力，尤其是意志、職業(yè)素質、自學能力、心理承受能力的培養(yǎng)，因課堂上的時間有限，而機械設計所涉及的內容廣泛，不可能在學校里學習到所有的專業(yè)知識，因此學生需要掌握自學、查閱、使用工具書的能力，以適應今后的職業(yè)要求。

3 結束語

《機械原理》與《機械設計》就是培養(yǎng)學生的機械創(chuàng)新設計能力和對現有機械產品不斷改進、完善的能力，模塊化教學設計能針對這些要求實現這些目標，但在模塊化課程設計時要開發(fā)足夠完善的課程模塊，充分體現職業(yè)能力要求，同時尊重學生的個體差異，貫徹因材施教的教育理念，并且要有“雙師型”教師做保障，真正體現我校教學的理念-“教會，學成”，保障模塊化教學的順利實施。

[1]濮良貴.機械設計[M].第八版，, 北京: 高等教育出版社.2005-12.

[2]孫桓.機械原理[M].第7版, 北京: 高等教育出版社, 005-12.

[3]齊曉光, 侯慶森, 李復然.淺談課程的模塊化改革[J].教學探索, 2012,33(93): 157.

[4]孫翔, 張融, 魯兵, 等.基于《機械原理》與《機械設計》學習與研究[J].學科建設, 2013, 8: 132-133.

[5]龐蔭銘.機械原理、機械設計實踐教學模式的探索[J].太原理工大學學報, 2008, 6(26): 34-36.