關(guān)于《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學模式探索論文
高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才，發(fā)展科學技術(shù)文化，促進社會主義現(xiàn)代化建設(shè)。目前國內(nèi)高教界正在積極探索培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的方法和途徑，提高工科學生的綜合競爭能力，培養(yǎng)工程意識、創(chuàng)新意識和綜合設(shè)計能力。機械設(shè)計基礎(chǔ)這門課程是各高校培養(yǎng)機械類以及近機類專業(yè)學生的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，是由理論基礎(chǔ)課程的學習通向?qū)I(yè)課程學習的橋梁和紐帶，是了解和掌握工程設(shè)計計算的開端;它既有豐富的理論知識、同時也有利用這些知識解決工程實際問題的方法，是工科院校的學生具有設(shè)計一般機械能力的重要實踐環(huán)節(jié)(實驗教學、課程設(shè)計，機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、畢業(yè)設(shè)計)，是學生第一次較全面、綜合性的、理論聯(lián)系實際的設(shè)計能力訓練。針對目前的人才教育的培養(yǎng)目標，突出工程意識、綜合設(shè)計能力與創(chuàng)新意識，將此作為課程體系改革的總思路對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學模式進行探索和思考。
1課程教學的現(xiàn)狀及存在的主要問題
機械設(shè)計基礎(chǔ)課程是機械類專業(yè)學生的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，目前該系列課程的設(shè)置主要由以下幾大模塊組成：
(1)公差與配合
研究機械設(shè)計中是怎樣正確合理的確定各種零部件的幾何精度及相互間的配合關(guān)系，研究測量工具和儀器的測量原理及正確使用方法，掌握一定的測量技術(shù)。
(2)理論力學
研究質(zhì)點、剛體的靜力學、運動學及動力學。靜力學研究物體在力作用下處于平衡的規(guī)律;運動學研究物體運動的幾何性質(zhì);動力學研究物體在力作用下的運動規(guī)律。
(3)材料力學
研究桿件材料在各種外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)力、強度、剛度以及導致各種材料變形與破壞的規(guī)律;為受力構(gòu)件提供強度，剛度和穩(wěn)定性計算的理論基礎(chǔ)條件;解決結(jié)構(gòu)設(shè)計安全可靠與經(jīng)濟合理的矛盾。
(4)機械原理
研究機械中機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成、運動、以及機器結(jié)構(gòu)的`受力和設(shè)計。
(5)機械設(shè)計
研究通用機械零件能量的傳遞方式、材料、形狀尺寸、潤滑方法的選擇與設(shè)計。
這些課程設(shè)置的目的是為了使學生具有機械設(shè)計的初步能力和為專業(yè)課程的學習起到鋪墊的作用。但是這些課程理論性強、概念抽象，涉及的基礎(chǔ)理論和知識面廣、系統(tǒng)性強、學時多，如果在教學過程中過分強調(diào)知識的系統(tǒng)性和理論的完整性，這種教學模式不能適應(yīng)高職高專教育對應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標的要求。如果按照課程設(shè)置的方式，以“教”為中心，以知識的傳授為主要目的，可能會出現(xiàn)如下情況：忽視了學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)造能力和創(chuàng)造個性的培養(yǎng)，往往學生理論考試成績較高，但實際設(shè)計和應(yīng)用能力不強，這與企業(yè)需求脫節(jié);課堂教學與實踐教學環(huán)節(jié)脫節(jié);重視學習者知識的接受與理解，不重視知識建構(gòu)和發(fā)現(xiàn)的方法;沒有充分發(fā)揮先進的實驗技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)在支持個別化學習、發(fā)現(xiàn)學習、合作學習以及教學管理方面的巨大優(yōu)勢。
2課程教學模式探索
2.1學生學習興趣的激發(fā)
興趣是學生對學習活動或?qū)W習對象的一種積極認識或意識傾向，當一個學生對某門學科發(fā)生興趣時，他總是愉快地學習，積極主動獲取知識。但在課堂上學生的注意力的集中時間是有限的，長時間集中注意力會引起他們思維疲勞，甚至厭煩。
針對本課程可從以下來展開學習興趣的激發(fā)：
在學生剛剛接觸該課程的時候，首先讓學生明白這門課程設(shè)立的目的;對后面其他的專業(yè)課程的學習有什么作用;對今后工作中可以用來解決那些技術(shù)上的問題。這樣以來學生就會意識到這門專業(yè)基礎(chǔ)課程的重要性，從而在學生心目中樹立起該課程在專業(yè)知識體系中的重要地位。通過動態(tài)的多媒體電子課件，利用現(xiàn)代教育媒體的表現(xiàn)力，給學生一種具有新意的刺激，使學生從原來抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)化為興奮狀態(tài)，從而提高學生學習的積極性;將書本知識還原于生活實踐，能夠激發(fā)學生參與探索的欲望，通過觀察生活中的各種常見機械、機電設(shè)備中的動作、工作原理，讓學生找到其存在和應(yīng)用了那些平面機構(gòu)，進一步增強學生的學習興趣;通過實例來提出問題，讓學生思考，討論，最后教師進行歸納總結(jié)。例如，在講解間歇運動機構(gòu)時，向?qū)W生提問：為什么大家在看電影的時候，總感覺畫面有停頓感?學生開始各種各樣的思考和討論，多數(shù)同學的意見是不完全正確的，這時老師再給予正確的引導式歸納總結(jié)：為了適應(yīng)人們的視覺暫留現(xiàn)象，要求影片作間歇運動，所以放映機采用四槽槽輪機構(gòu)，當傳動軸帶動圓銷每旋轉(zhuǎn)一周，槽輪相應(yīng)地轉(zhuǎn)過90°，因此能使影片的畫面作短暫的停留，這樣以來使學生聽了以后興趣盎然。采用這些方法不僅能提高了學生的學習興趣和學習積極性，而且還拓展了學生的思路。
2.2創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動力，而高等學校是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基地和搖籃，因此，在學習專業(yè)課程的過程中應(yīng)不時地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。就機械設(shè)計基礎(chǔ)而言，以培養(yǎng)學生綜合設(shè)計能力為最終目標，以學生能應(yīng)用所學知識來解決工程中的實際問題為目的，以“必須、夠用”為度，以講清概念、強化應(yīng)用為重點的原則來確定本課程的主要內(nèi)容和體系結(jié)構(gòu);通過引入現(xiàn)代設(shè)計理論和設(shè)計方法，以基本知識、原理部分作為基礎(chǔ)，發(fā)展平臺，注重設(shè)計與制造有機結(jié)合、機電液有機結(jié)合、理論與實踐有機結(jié)合，大膽創(chuàng)新。
在教學及實踐教學過程中，不斷地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。通過變傳統(tǒng)的、被動的、低效的實物模型來實現(xiàn)機構(gòu)及裝置設(shè)計為先進的、主動的、高效的可視化CAD三維參數(shù)化建模來實現(xiàn)裝置乃至產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計;帶動學生一起分析如何實現(xiàn)機構(gòu)及零部件的優(yōu)化設(shè)計，從一些實際的問題入手，來考慮那些部件的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，創(chuàng)新設(shè)計，分析新的設(shè)計會帶來機械裝置實現(xiàn)其功能方面具有哪些好處;改變傳統(tǒng)的考核模式促進學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在學生做課程設(shè)計時，讓學生利用所學基本原理對日常生活中的機器、裝置的原理進行分析，通過文獻查閱，加以改進，或者提出自己的想法，并把自己的構(gòu)思用論文或?qū)＠男问郊右员磉_，發(fā)揮學生的自主性和創(chuàng)新能力;在實驗課的講授方式上，著重培養(yǎng)學生的工程實踐能力，讓學生知道某種結(jié)構(gòu)為什么是這樣，動力是否可以通過其他的傳動方式實現(xiàn)。這樣既有助于學生認識事物的本質(zhì)規(guī)律，又使學生的實際能力得到鍛煉;通過開展創(chuàng)新設(shè)計實踐活動來提高學生的創(chuàng)新能力，例如，在講授撓性傳動時，給學生提出問題，大家都知道自行車采用了鏈傳動的方式來驅(qū)動車輪前進。鏈傳動具有瞬時的傳動比不穩(wěn)定、工作時有噪聲、易脫鏈等缺點，帶傳動有承載能力不大、彈性滑動和打滑現(xiàn)象的缺點。而它們的各自的缺點都是對方的優(yōu)點，那么能不能設(shè)計出一種撓性傳動方式使得它們的特點得以均衡呢?因此就以此為作業(yè)任務(wù)讓學生自己去按所學的知識和創(chuàng)新的理念給出它們的設(shè)計方案來。教學效果表明，就出現(xiàn)了“帶式鏈條”比較好的創(chuàng)新方案。于此同時可以結(jié)合本課程的教學內(nèi)容開展機械設(shè)計競賽、鼓勵并指導學生參加全國的創(chuàng)新設(shè)計大賽。這樣以來學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力將在很大程度上得到加強。
2.3理論聯(lián)系實踐的教學方法
從機械設(shè)計基礎(chǔ)的課程設(shè)置模塊來看，公差與配合、理論力學及材料力學、機械原理這些內(nèi)容大多為理論性較強的知識內(nèi)容，而機械設(shè)計則是研究機械零件能量的傳遞方式、材料、形狀尺寸、潤滑方法的選擇與設(shè)計。機械設(shè)計部分的特點在于各章內(nèi)容看似相互沒有關(guān)聯(lián)，如聯(lián)接中的鍵、銷、螺栓、聯(lián)軸器;帶傳動、鏈傳動;齒輪傳動、軸、軸承等各類零件，但運用機械原理方法、理論及材料力學知識以及公差配合規(guī)則將這些零件匯合才能設(shè)計出一個完整的機械裝備。如果在給學生講解理論知識的時候，能將其對應(yīng)的機械零部件的設(shè)計、機器設(shè)備中標準件的選擇和應(yīng)用，讓學生自己通過實踐來完成，真正實現(xiàn)“理論用于實踐”、“實踐鞏固理論”，這樣效果將會更好。
以培養(yǎng)學生機械系統(tǒng)方案創(chuàng)新設(shè)計能力為目標，以設(shè)計為主線，建立理論教學和實踐教學為主體的新教學模式。
該教學模式注重理論與實踐、理論講授與實驗操作相結(jié)合，合理地確定課堂和實踐重點，著眼于學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。該教學模式提倡學生帶著問題學習的理念，突出以學生為主體的教育模式，以工程設(shè)計實例為載體，貫穿教學過程始終，體現(xiàn)學習、設(shè)計、再學習、再設(shè)計的循環(huán)漸進的學習過程。在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學中只有密切聯(lián)系工程實際，不斷加強對機構(gòu)及機器的研究和分析能力，才能更有效地激發(fā)出學生的學習興趣，培養(yǎng)和提高學生的設(shè)計與創(chuàng)新能力。在教授的過程中通過更新教材內(nèi)容、增加實踐環(huán)節(jié)，使理論教學的第一課堂與實踐教學的第二課堂有機結(jié)合，相互協(xié)調(diào)，從而營造理論學習、設(shè)計實踐、實驗三維一體的學習氛圍，以培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、專業(yè)面寬廣、創(chuàng)新設(shè)計能力強的實用性、技能型機械工程專業(yè)復(fù)合型人才。
3小結(jié)
通過對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的現(xiàn)狀及教學中存在的問題分析，提出了幾種課程教學模式的探討：從學生學習興趣的激發(fā)、教學方法的改革以及在教學過程中對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面加以重視和探索。教學實踐表明，這些教學舉措在激發(fā)學生的學習興趣和提高教學質(zhì)量、培養(yǎng)學生實際動手能力、創(chuàng)新能力及綜合知識運用的能力方面取得了良好的效果。如果能將其余后續(xù)專業(yè)課課程教學方法同該門基礎(chǔ)課程教學模式結(jié)合起來，使整體的教學計劃形成通暢脈絡(luò)，學生的思維方式和學習模式將得到進一步鞏固和實踐，有利于提高學生的創(chuàng)造性思維、形成專業(yè)領(lǐng)域的綜合的設(shè)計能力，能夠為進一步培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新設(shè)計能力奠定基礎(chǔ)。
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