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谈《机械设计基础》教学思路的创新
摘 要
针对培养应用型人才的特点，探讨了在《机械设计基础》课程教学中，关于教学内容、教学方法、教学手段和实践环节等方面的一些创新思路与设想。
关键词 应用型 机械设计基础 创新
《机械设计基础》是机械类各专业的一门重要的专业基础课，课程的实践性强、知识点多、内容涉及广，由于学生对机械缺乏一定的感性认识，识图能力还不强，因而缺乏学习兴趣，学习效果差。部分学生为取得好成绩，便“ 死记硬背”，部分学生容易出现惧学和弃学的情绪，无法达到较好的教学效果。针对这种状况，如何提高机械设计基础教学效果，笔者做了一些有益的尝试，取得了一定效果。在此，本着培养机械设计应用型人才为目的，就本课程的教学问题提出一些创新思路。
一、培养创新设计能力，整合课程体系
应用型人才的培养强调知识的应用，其课程体系必须突出能力与素质的培养。应用型人才的培养要办出自己的特色，就应按职业岗位上的知识结构和能力结构以及生产实际需要，对以往沿用多年的大专课程体系进行改革，调整课程结构，构建以实践能力为主的课程体系。
机械设计基础实际上包括了机械原理和机械零件设计两门课的内容，它囊括了从机械方案设计（原理设计）、参数设计到结构设计的所有内容。本课程教学内容应着重基本概念的理解和基本设计方法的掌握，不强调其基础理论体系的完整性；着重理解公式建立的前提、意义和应用，不强调对计算公式的详细推导和记忆；强调创造性思维的开发和创新设计能力的培养，注意密切联系生产实际，努力培养解决工程实际问题的能力。据此，课程整合的思路是从基本知识、基本原理的理解出发，注重实际应用，引入反映机械设计理论和方法的新概念、新理论、新方法，力求在压缩课内学时的前提下，拓宽知识面，增加信息量，提高教学质量。
根据这一指导思想，对整个课程的教学做如下设计：从基本理论和基本原理出发，重点讲解平面连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇运动机构等各大机构的运动转换和动力传递的原理。
机械设计创新能力的源泉来自于对机构的深刻理解，机器的创新在很大程度上取决于其中机构的创新。本课程内容多，又较为零碎，教师在讲解时要注意一是避免枯燥的罗列，对教材的内容要有取舍；二是要抓住问题的关键，突出重点，要给学生一个清晰的概念和分析问题的思路；三是要归纳总结，对比分析。例如在平面四杆机构的设计中，对机构的演化的理解是培养学生创新思维很好的实践，了解这些演化的来龙去脉，有助于培养创造性思维能力，因为在为数众多的机构中可以认为是由基本机构或这些机构经过构件尺寸、形状及运动副形状的变化，经过倒置，或增加辅助构件等手段而得到的新的变异机构或者是由上述这些机构用一定方式组合而成的新机构。要讲清楚这些机构的特点及演化方式，最好还要借助多媒体辅助教学手段，演示它们的运动过程，让难以想象的机构的传动方式和运动特征生动地呈现在学生面前，充分发挥视觉和听觉有机结合的综合优势，增加学生的感性认识，便于学生理解，启发和引导学生积极思维，激发学习兴趣，增强教学效果。同时通过布置适量的作业加深对学习内容理解。布置的作业要有所选择，量也要适度，不宜太多，另外还可布置一些富有挑战性和趣味性的题目让同学们来完成，比如在学完平面连杆机构后让学生分析火星探测小车的是如何越障的、观察和分析某一日常生活中常见机械，作者简介：解占新（1964-），男，山西平陆人，晋中学院副教授，主要从事机械设计基础教学及研究；刘刚（1971-），男，山西临县人，晋中学院讲师，硕士，主要从事机械设计基础教学、、研究方向：CAD、CAE。
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并绘制其主体机构的运动简图等等。
因此，对于基本理论和基本原理的理解是本课程的一个重点。零件设计部分课程体系最好采取这样的方式：首先是总体方案设计的介绍，然后讲解支承件的设计，再讲解传动零件的设计和联接件设计，最后是结构设计的总结。
这部分内容着重讲解零件的参数设计和结构设计。多数学生毕业后可能直接参与生产第一线，对学生的要求是既有一定的理论知识，又有较强的实践技能，因而教师在教学中更应重视培养学生将理论应用于实践的能力，课堂中尽量多讲一些实例，重视对机械的理解，淡化设计计算。在过去的教学中，通常只重视设计计算，认为只要会计算就达到要求了，而轻视了结构设计以及与工程实际技术问题紧密结合的部分，使教学与实际脱节。如滚动轴承这一章：轴承装置设计这部分内容在教学中，往往不作为重点，而这部分内容是生产一线技术人员直接接触最为广泛的实际问题。因此，可以把这章内容进行重新整合，把轴承装置设计这部分内容作为重点，要求学生重点掌握轴承的安装、配合、紧固、调节、润滑、密封等实践性很强的技术问题。通过这样的整合，使学生既学会了轴承的基本知识，又掌握了轴承的应用技术，同时使学生明确了轴承在工程实际中的重要地位。多给学生介绍一些学科发展的新动向，增加一些本专业的最新动态的介绍，多向学生介绍一些机械的新发展、新思路，以开阔学生的眼界。又例如讲齿轮的设计，我国以前常用的齿轮是软齿面的齿轮，这种齿轮易发生疲劳点蚀，工作时线速度不能太高（通常v
二、激发学生学习兴趣，提高课堂教学效果
兴趣是人积极认识事物或关心活动的心理倾向，是人学习的动力机制。当一个学生对某门学科发生兴趣时，他总是心情愉快地去学习，积极主动地获取知识。因此，在讲课中应重视学生学习兴趣的培养，调动学生“要学”、“爱学”的积极性。
1.激趣———激发学生的好奇心和求知欲
好奇心是指对新奇刺激的注意和追求。当刺激、新奇的事物与个体需要相符合、相联系时容易发生兴趣、引起活动，并形成活动的动机。它是促进学生细致观察、良好记忆、创造思维的重要基础。因此，在教学中根据已有的生活经验和知识背景，选用引人入胜、趣味性强的故事，编拟贴近实际且内容新鲜的应用问题，让学生感到所学内容“ 有用”、“ 有趣”，产生好奇之心，萌发急于寻求答案的求知欲望，增强学习的自觉性，促使学生从“ 要我学”向“我要学”转变。
在学习棘轮机构时，向同学们介绍：(1)我们在骑自行车时，脚踩自行车踏板向前行驶；而反转踏板时，自行车为什么不会实现倒车；(2)卷扬机在提升货物之后，尽管机器已经停止工作，但货物为什么不会下降，而是稳稳地停在空中。使学生感到好奇，从而激发了学生的求知欲。
2.设趣———启迪学生的学习兴趣
情绪是人对客观事物是否符合需要而产生的体验，对人的行为具有激励、诱发和调节功能。学生在学习过程中如果情绪高涨，就能引发极大兴趣，使注意力集中，记忆力提高，感受性增强。因此，在教学中联系生活经验或具体事例，努力创设一种既符合学习情景、学生心理又与教学内容相一致的的教学情境，以求得学生最大限度的情感共鸣、情感体验，提高学生参与教学活动的积极性，促进学生从“苦学”向“乐学”转变，调动学生“爱学”的积极性。
例如，“联轴器、离合器、制动器”作为一次课的内容，讲到制动器时，已近“尾声”。为保持学生的学习热
情，我引入这样一个教学情境：一个自行车运动员在平地上快速骑车，然后刹车。请大家选择使自行车快速制动的最有效的方法：A 刹前闸：B 刹后闸： C 先刹前闸，后刹后闸； D 先刹后闸，后刹前闸。由于他们太熟悉自行车了，也很有刹车“经验”，所以，课堂立即活跃起来，大家竞相发表意见。接着便可以进入“制动器”的教学。
三、培养具有较高工程素质的应用型人才，恰当运用多种教学手段掌握先进的设计手段，熟练运用常用设计软件
近十年来，高科技的迅猛发展和高科技术产业的兴起，使机械设计学科不断得到新发展，设计方法更为科学、完善，计算精度更高，计算速度更快。一般来说，我国企业中现已广泛使用计算机辅助设计、优化设计等先进设计方法进行产品设计，学生要想能够很快适应社会的需要，在学校能够与生产实际尽可能地零距离接触，还应掌握先进的设计方法和常用的设计软件。因此在教学中应让学生了解目前普遍使用的先进的设计手段和常用设计软件，如matlab、Pro/E 等，并鼓励学生在大作业和课程设计中运用设计软件进行设计。借助多媒体辅助教学，化静为动
从机械设计基础的教学要求出发，学生必须全面掌握各种机构、零件、部件的功能、工作原理、装配等知识。为了达到这一目的，适时采用多媒体辅助教学，化静为动，使枯燥的内容变得生动、形象，让学生在好奇、新鲜的兴奋中，无意识地学习某些知识，达到教与学的目的。
例如，在学习铰链四杆机构、凸轮机构、轮系等机构时，采用CAI 课件，把曲柄摇杆机构的急回特性、死点位置，凸轮机构的从动件运动规律，以及轮系运动的合成和分解生动形象地进行演示。再如讲到轴系零件时，适时地给学生在大屏幕上展示轴、键和轴上其它零件(轴承、齿轮、带轮等)配合、装拆的动画。声、像、文、图并茂的教学信息，增强了教学的艺术效果，增强了学生对学习内容的认识和理解，提高了课堂教学效率。重视实践环节，培养学生动手设计的能力
大多数学生的社会实践经验不是很丰富，那么要扎实学好这门课，实践环节尤为重要。在课程的前期应加强学生认知实习，可采取多种方式，如到工厂参观、进行金工实习、参观机械零件陈列室，在这一阶段使学生对机器零件有一个感性认识。《机械设计基础》课程实验是学生职业技能培养的重要环节，因为它的实验课题是以机械工程技术为背景的。学生通过实验，可直接接触到生产一线的技术问题和操作技能问题。因此，该课程实验具有很强的针对性。如带传动实验和减速器的结构分析和装配实验等，使学生学习和掌握带传动的特点及减速器的装拆技术、工具的使用等。
四、结束语
通过上述一些措施,可对学生的创新意识及能力进行一定的培养，但培养创新型人才是一个系统的工程，不可能一下子做得尽善尽美。对于从事机械学科研究及教育的教师，探索和实践尝试刚刚起步，在很多方面需要进一步完善,艰苦的工作还在后面。为了从根本上改善教学质量,培养出适应时代发展的机械类创新人才，仍需要坚持不懈地努力。参考文献：
[1] 邹慧君，傅祥志，张春林等。机械原理[M]。北京：高等教育出版社，1999。[2] 程时甘，黄劲枝。机械设计基础。机械工业出版社，2006。
[3] 邓宗全。机械设计及机械原理教学改革理论与实践[M]。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002.
