機械原理課程教學改革的探索

王會

【摘 要】 機械原理課程教學改革，應注重利用現代化信息技術，對教學內容、理論教學的課堂教學模式、實踐教學內容以及課程的考核方式進行相應的改革，以期提高教學效果。

【關鍵詞】 機械原理;課程教學;改革對策;教學內容;方式;考核

一、引言

機械原理課程一直以來被認為是機械專業的專業基礎課程，是為后面的專業課打基礎的。機械原理的教學改革首先要改變觀念，機械原理課程較之其它機械基礎課更加接近工程實踐的實際情況。學生要掌握課程的理論知識，要解決工程實際問題，要進行機構的創新性設計，單靠邏輯思維是遠遠不夠的，因此在重視學生邏輯思維培養的同時，需要加強創新思維能力的培養。因此應該在觀念上，應該由它為專業課打基礎的從屬服務地位的觀念向主干地位上轉變。機械原理課程是培養學生具有創新意識和初步創新能力的課程，為培養創新設計能力的機械設計人才打下扎實基礎的課程。

如何提高學生的工程實踐能力，提高學生對機構系統設計的興趣，是機械原理任課教師一直以來努力的方向。德州學院機械原理課程組的教師成員近幾年來都在積極進行機械原理課程的教學改革。德州學院建設了德州學院網絡教學平臺，與手機版的學習通App一體，也為機械原理的教學改革提供了很好的契機。

二、機械原理課程內容的改革

針對機械原理課程更側重培養學生的設計能力這一要求，機械原理課程在課程教學內容方面進行了調整。對機構的運動分析、力分析部分，因為在理論力學中學生已經學習了相關知識，因此在教學中，對這部分內容的課時進行縮減。把教學重點放到機構的結構分析、常用機構（連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、齒輪系、間歇運動機構等）的設計、機械系統的方案設計中。教學內容上以機構設計為主線，把握先分后合的原則。即先分開重點講授各機構的特點、運動特性及設計，最后將各種機構融合在一起，進行機械系統的方案設計的方法和實例的學習。在講授常用機構設計內容時，各章節增加了工程案例分析方面的內容。能夠使學生將自己所學理論同工程實際應用聯系起來，提高學生的工程意識。

三、理論教學的教學模式改革

傳統的機械原理課堂教學模式是教師黑板教學，現在比較普遍的教學方式是黑板和多媒體結合的教學。與原來的傳統相比，用多媒體課件配有機構的動畫、圖片等，學生學起來更加形象直觀，更利于對理論知識的掌握。但這種方式課堂上仍然是教師的教授知識為主，基本一節課下來都是教師在講課，學生被動的接受知識，學生的主體作用體現的并不明顯，課堂氣氛也不是很活躍，學生的學習興趣和學習積極性也不是很高。

目前大學生人人都有手機，也習慣用手機、互聯網進行資料查詢和學習。互聯網的普及也必然帶動機械原理的教學改革。借助于德州學院網絡教學平臺，機械原理課程組教師建設了機械原理在線課程，對機械原理的課堂教學模式進行了改革。學生可以利用手機安裝學習通APP客戶端。在學習通的機械原理課程中，教師建立自己上課的班級，給學生提供班級邀請碼，讓本班學生加入本班機械原理課程。將機械原理的理論教學除去課堂教課45分鐘，延伸到課前和課后。

1、課前預習方面

在上課前教師在學習通上發布上課預習內容和學生需要提前看的教學小視頻，讓學生在課前進行預習。同時預習過的學生也會獲得一定的分數，從而激勵學生積極預習新知識。任課教師課前通過教學網絡平臺能夠看到每個學生的課前的預習情況。每節上課前，教師也可以根據學生的預習情況調整適當調整自己的教學內容。

2、課堂教學方面

上課前，教師利用學習通的簽到功能進行課上點名。提前提醒讓學生將手機設置為靜音，放在身邊。在教授機械原理的理論內容時，對教授內容進行提問，利用學習通的選人活動隨機選人，提問學生。或利用搶答活動，讓學生用手機點擊搶答，對問題進行搶答。根據學生回答情況，教師給予回答學生加分。通過上課學生的反映情況，教師在上課時選人和搶答活動結合，教學效果會更好。如在講授平面連桿機構的急回特性的內容時，教師給學生播放牛頭刨床的動畫視頻，看前提出問題，如牛頭刨床帶動刨刀的滑枕的往返速度是否相同，為什么會出現往返速度不一致現象等等。看完后通過選人或搶答讓學生回答，這樣學生在觀看視頻時是帶著問題去看，學生會很認真的看，回答問題也很積極，課堂氣氛也非常活躍，學生的學習積極性也很高。同時老師通過一步步的提問引出急回特性的概念及意義，學生對相應的理論知識也容易掌握。

有的教學內容可以在課上分組開展討論活動，如“設計一個簡單機構，主動件為轉動并已知轉速，從動件為往復移動速度并已知移動速度，有哪些方案可以實現？”學生就會根據所學的理論，每組討論制定自己組的設計方案。通過討論將所學知識融會貫通起來，調動學生的學習積極性，同時能夠培養學生的學習興趣和創新意識。

在課堂教學時，任課教師注重及時將機械原理方面的科學前沿以及工程技術的最新發展引入教學中，開闊學生的視野，同時擴大學生的知識面，培養學生的創新意識和終身學習能力。在課堂教學形式上，側重采用啟發式教學方法，重點講機構的設計思路，引導學生通過探索進行學習，鼓勵學生積極地思考、大膽創新設計，將傳統的以教師為中心的課堂教學模式轉變為以學生為主體的教學模式，活躍了課堂氣氛，既調動了學生學習的積極性，又培養了學生的綜合能力。

每節課結束前幾分鐘，教師通過學習通的課堂測試環節，測試學生對本節課的內容的掌握情況，對做的好的學生給予獎勵。學生都希望最后的測試環節取得好的成績，因此課上學習態度就會很認真。

3、課后環節

機械原理課后學生如有問題，可以通過學習通和同學、任課教師互動，在線解決出現的問題。也可以在學習通上發信息給任課教師，任課教師能夠在線及時解答學生的問題。針對現在大學生喜歡用微信，同時建立了班級機械原理微信群，學生也可以通過微信群進行交流。

每章節結束后，教師在網絡教學平臺上針對章節理論內容發布作業，讓學生對所學理論知識進一步掌握。教師可以通過網絡教學平臺可以批閱學生的作業，并對學生的作業情況進行統計，及時了解學生的學習情況，如圖1、圖2所示。

四、實踐教學方面改革

1、項目訓練

機械原理課程內容和工程實踐聯系非常密切，側重培養學生的機械設計能力。除布置常規作業外，為了提高學生的工程實踐能力，還布置項目訓練作業，如設計一折疊床頭桌，設計健身機械、爬樓機器人機構等等。讓學生三人組成一個訓練小組，時間1-2個星期，每組給教師提交設計方案、設計機構的結構簡圖及結構分析。通過學生的訓練作業，能夠將學生的機械原理理論知識和實際應用結合起來，培養學生的創新設計能力。同時也讓學生對機械原理課程應用有了更深刻的認識。

2、在實驗教學方面

在實驗教學方面，增加實驗課時數到16學時，實驗項目設置減少認知型和驗證型的實驗，開設了平面機構創意設計實驗，平面機構創意設計實驗靈活運用各種常用機構的組合，學生自己創新性地設計機構，并在實驗臺上搭接機構。既增強學生對機構的感性認識，又培養學生的工程實踐及動手能力。也讓學生完成從機構簡圖設計到實際機構設計的各個過程。任課教師也鼓勵學生利用課余時間，參加機構創新設計大賽，用實踐的方式強化對學生機構綜合能力和機械系統方案設計能力的培養。

3、將機械原理與三維實體軟件應用結合起來

在學習機械原理課程時，大二的學生已經學習了Creo、UG等三維實體設計軟件，已經能夠對機構的實體造型和機構的運動仿真。在學習機械原理課程時，鼓勵學生對所學機構如平面四桿機構在軟件用進行機構造型和運動仿真，并對從動件進行運動分析和力分析。軟件學的比較好的同學還可以對主要構件進行有限元分析。同時鼓勵學生將項目訓練作業中設計的創新設計方案用三維實體軟件進行實體造型和仿真，做的好的給于獎勵積分，從而培養學生的創新意識、創新能力以及機械設計的能力。

五、考核方式改革

機械原理的考核方式改革側重于過程性考核，采用平時成績、實驗成績、期末考核成績相結合的綜合考核方式。總評成績的評定為：期末成績占總成績的50%，實驗成績占總成績的20%，平時成績占總成績的30%。平時成績中出勤情況占10%、課堂表現占30%、常規作業占30%，項目訓練作業30%。這種考核方式更能很好體現學生對機械原理課程的綜合掌握情況。

六、結論

在教學過程中，課程組教師非常重視教學信息的反饋，努力提高教學質量。教學反饋包括督導反饋、同行反饋、學生反饋。通過聽課、評課，督導組老師、同事及學生對課程提出了寶貴意見及建議，課程組的教師們在認真反思的基礎上進行了積極的改進。通過對機械原理的課程內容改革以及教學模式改革，學生的學習積極性有了很大的提高，已經具有了一定的機械設計能力。課程組教師積極支持、鼓勵學生參加各類科技創新大賽做到學以致用，目前機械專業本科學生在許多科技創新競賽中都取得了優異的成績。

【參考文獻】

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【作者簡介】

王 會（1973—）女，副教授，主要從事機械設計及理論研究.