機械創新設計課程中的案例探究

周啟興 陳濤 王海波 魏斯亮 龔燕萍

摘 要：案例教學對培養應用型人才發揮很大的作用，在很多課程中被推廣使用，在機械類課程中應用較少。本文針對在機械創新設計課程中如何選取案例、設計案例、展示案例，提出了具體看法，并結合教學實踐闡述了該方法的可行性。為機械類其他課程的教學改革提供參考。

關鍵詞：機械；創新；案例制作

案例教學法最開始在法律課程中應用，之后在醫學類課程、管理學課程、教育學課程上逐步推廣。在機械類課程中實施案例教學非常少，目前主要有“工程材料及制造基礎”“工程力學”“機械設計基礎”“機械原理”等課程，在機械創新設計課程中實施得更少。機械創新設計課程對培養學生的創新創業意識起著關鍵性的作用，是眾多應用本科高校積極推廣的一門專業基礎課。

一、 在機械創新設計課程案例教學中案例的選取

機械類課程內容里面存在較多機械結構，一般都較為抽象，很多概念不能用簡單的文字表述就可以闡述清楚，因此如果要在機械創新設計課程中實施案例教學，需要有一種更為直觀、形象的載體，這就是案例。那么機械類課程中如何選取案例會起到更好的效果呢？根據文獻調查和實踐證明，首先要對教學對象有一定的了解，掌握其興趣所在，而且可通過問卷調查的方式實現。筆者在對我校2015機制專業學生授課前一學期通過問卷調查發現：在生活機械、工業機械、農業機械中，大部分學生喜歡生活機械，因此在教學中講授生活機械時大部分學生表現出了較高的興趣。

二、 案例的收集與制作

案例質量的高低直接影響學生的興趣和學習效果，因此收集的案例需要經過篩選，原則是案例的內容要體現教學大綱，要突出教材的重點和難點。同時在案例制作過程中要注意文字、圖片、視頻的相互結合，大量研究表明當今的大學生都比較對圖片、視頻感興趣。

目前在互聯網和大數據的時代，找到機械創新類的案例資源是比較容易的，如在一些機械創新設計類書籍、機械制造類網站、機械類學科競賽作品中可以找到很多與機械創新設計課程內容相適應的案例。但是光展示這些搜集的作品頂多是起到例子的效果。因此，需要對每一項作品實例進行設計，如在案例教學中加一些設計背景引導學生進入教學情境，再如案例展現過程中或之后需要提出關鍵問題供學生思考。比如案例“落葉清掃機設計”，為展示其設計背景，案例內容開始應提供“由于城市綠化面積擴大造成落葉堆積街道”的文字、圖片描述，從而引出問題，再展示目前城市環衛工人主要依靠人工打掃落葉的照片及人工打掃存在勞動強度大、效率低的文字描述等，促使學生聯想自己生活中所見的情景，積極參與到思考中來。然后教師可通過展示目前落葉處理裝置的視頻來引導學生思考清掃機該如何設計，視頻中可通過軟件加入文字提示、背景音樂等要素，調節課堂氛圍。再比如“切菜機”案例，首先需要考慮的是“根據大部分學生的生活經驗，家里切菜不要很長時間就可以完成”，可能學生思想中幾乎沒有“切菜機”的概念和影子。針對這一學情，在講切菜機案例時首先要引入像學校、工廠等大型食堂中廚師切菜的情境文字圖片或視頻描述。讓學生感受到食堂中切菜的困難，如目前人工切菜存在效率低、不安全等問題，進而引導學生思考如何解決此類問題。然后在案例設計中應合理安排討論的問題，在討論問題時有的學生可能都沒有想到設計方案，這時老師可以提供一種或幾種設計方案作為借鑒或對比分析。

三、 機械創新設計案例如何展示

在機械創新案例教學中，一堂課里不可能所有時間都在討論，過多的討論會給課堂秩序帶來混亂的局面。對于只是幫助學生增長理論知識不需要討論的案例，不要提前給學生閱讀，可以在講授過程中直接展示并給出答案或者直接點評，比如長臂照相機的設計案例、瑞士軍刀的案例，長臂照相機就是利用了伸縮桿的原理，瑞士軍刀是將各種刀進行組合。對于比較復雜的案例，比如落葉清掃機的設計、切菜機的設計，這些設計中涉及的傳動裝置較多，設計方案就可能很多，而且沒有一個確切的答案，這種案例就需要學生提前了解、查閱相關資料進行著重思考。在教學中應將案例中設計背景等文字描述通過微信、QQ討論組、學習通等互動平臺提前發給學生看，上課前分好組，注意需要討論的案例一次課一般不應超過3個。在落葉清掃機的案例講授中，可以讓不同小組的學生經過討論后畫出不同的方案的設計原理圖，老師再進一步點評。如果大部分學生感覺到有難度或者幾乎沒有什么方案，老師可提供目前已有的某一種設計方案給學生借鑒，如自行車與普通清掃機結合的方案，它起到了減輕工人勞動強度的作用，然后讓學生思考落葉清掃機所用的傳動機構、創新點等問題；如果有多種設計方案給學生展示，學生可以比較不同方案的優缺點，這樣教學效果會更好。在講授“切菜機”案例時，由于這種機械較為簡單，所需機構都是機械原理中的常用機構，這種案例一定要讓學生知道有不同的設計方案都可以達到替代人工切菜的效果，比如可以設計一種菜自動進給的手動切菜機、多排刀手動高效切菜裝置、電動切菜機等，然后讓學生討論自動進給切菜機用了什么機構，多排刀是屬于哪類創新，電動切菜、手動切菜的優缺點以及各種方案的創新點等，最終學生通過這些案例的討論、思考掌握機構的應用、創新方法、優化設計方法等。

筆者按這種教學方式，經過一年的教學實踐發現，通過收集典型案例，有效制作、展示案例對機械創新設計課程案例教學起到了很大的作用。

四、 結論

機械創新設計案例教學不同于其他課程，需要根據學生的興趣去選取案例內容，根據現有資源用不同的技術手段去設計、制作、展示案例，并根據不同案例類型去進行教學設計，達到不同的教學效果。

參考文獻：

[1]辛紹杰.案例教學在機械原理課程教學中的應用研究[J].中國校外教育，2010（8）：216-217.

[2]陶平.工程案例教學在機械類課程中的運用[J].中國冶金教育，2013（3）：52-54.

[3]于克強，陳國輝，劉秀蓮.工程案例教學在機械設計教學中的應用[J].中國電力教育，2013（19）：80-81.

作者簡介：

周啟興，陳濤，王海波，魏斯亮，龔燕萍，江西省南昌市，華東交通大學理工學院。