机械基础课程教学改革与实践探索

【摘 要】针对目前国内各大高校机械基础课程存在的问题，以华北理工大学为例对课程教学改革与实践进行了分析。提出了启发式、讨论式、模型式、网络式等教学方法，探讨了教学技巧的灵活应用、虚拟实验平台的建立以及教学科研一体化对提高教学质量的重要作用。

【关键词】机械基础课程；教学方法；教学技巧；实验教学；教学科研

【Abstract】To deal with the problems existing in mechanical basic courses in current domestic major colleges and universities， this paper uses the case of North China University of Science and Technology to analyze the educational reform and practice， and put forward teaching methods including heuristic， discussion， model teaching， network teaching， etc. The application of teaching techniques， the establishment of virtual experiment platform and the integration of teaching and research on improving the quality of teaching were discussed.

【Key words】Mechanical basic courses， Teaching methods， Teaching skills， Experimental teaching， Teaching and scientific research

C械基础课程在培养学生的观察力、想象力、实践能力和创新能力等方面起到非常重要的作用，而且还直接影响到学生后续专业课程的学习以及毕业后从事工作的能力。然而，目前国内各大高校机械基础课程方面还存在着创新意识不足、理论与实践脱节、教学与科研不能深度融合等一系列问题[1-3]。因此，笔者以华北理工大学为例，基于多年讲授机械基础课程的经验，通过对其现状的分析，以期改进目前存在的问题，使机械基础课程发挥更加重要的作用。

华北理工大学是河北省十所重点骨干大学之一，机械基础课程在河北省高校中处于较高水平。其中，机械原理是河北省精品资源共享课，机械设计是河北省精品课，机械制图是河北省精品课，机械设计教材是部级规划教材，机械设计课程设计教材是部级规划教材。我校机械基础课程有深厚的历史积淀，有长远的规划目标，并且在教学内容体系、教学方法、教学技巧、教材建设、实验教学等方面做了许多有益的改革，下面以教学方法、教学技巧、实验教学为例进行说明。

1 教学方法改革创新

启发式创新教学：将学生作为教学主体，优化教学内容，结合实际生活中耳熟能详的实例引出问题。俗话说，要想给学生一碗水，教师往往要有一桶水，而我们提倡让学生自己去找水，为有源头活水来，循循善诱，引导学生逐步、逐层、逐段去分析问题，有意识地构建机械基础实践情景，有意识地锻炼学生的逻辑思维能力、形象思维能力和想象力，提高学生对工程设计制造应用的能力，进而解决问题。

讨论式翻转课堂教学：设置机械基础综合型分析题目，把学生划分成几个讨论小组，使每组同学都有机会发表对问题的看法，提出一定的解决方案以及关键技术路线，这样学生真正成为课堂中心，能够充分发挥自己的主观能动性，还可以听取其他小组同学对问题的不同看法，可以互相学习，互相打分，互相赶超。老师根据学生设计的方案等内容进行有针对性的讲解，得出一定的结论。这样对于比较综合型的题目，通过讨论，使学生印象更加深刻，进而更好地把握住重点难点。

模型式立体化教学：学生往往对各种立体、机构、零部件等缺乏感性认识，为了改善这种情况，建立了机械基础专用教室。将装有各种常用机构、通用零件、立体模型的展示柜陈列于教室的四周，老师在讲授过程中可以随时面对展示柜进行讲解，并且可以用遥控器让机构、零部件、立体等进行运动，使教学变得生动、形象、直观，使学生对立体模型、工作原理、结构特点、设计方法等有更加深刻的理解。另外，学生也可以利用课下时间对立体、机构、零部件进行观察和思考，将课本上图片和实际模型进行对比分析，加深记忆，起到了很好的教学效果。

互联网+教学：充分利用互联网+，开发了机械基础课程优质的网络资源，实现了线下与线上的学习互动，包括教学多媒体课件、全程教学录像、典型题目分析解答、历年考试样卷、学生作品拓展资源等，为学生自主学习提供了很好的平台，使学生的学习成绩和综合能力有了显著的提高。网络式教学可以使学生通过互联网进行学习，不再受上课时间地点的限制，随时随地访问课程平台上丰富的文字、图片、动画、视频等资源，打破学校的围墙，同时也是互联网+教育发展的必然趋势。

2 教学技巧灵活应用

在机械基础的授课过程中，注重突出主线，注重讲思路、讲方法、讲重点、讲难点、讲学科发展、讲工程应用，用灵活的教学手段，提高教学质量，下面以机械制图课程为例进行说明。长对正、高平齐、宽相等是机械制图的核心规律，正所谓一条红线，贯穿始终；分规、直尺等画图工具对于画图来说十分重要，正所谓工欲善其事，必先利其器；国家标准在画图时要严格遵守，正所谓没有规矩，不成方圆。笔者基于多年教学经验，总结出教学技巧，对于求解机械制图题目起到十分必要的作用。要熟记投影面垂直面的投影特性，一个积聚性，两个类似形；要熟记投影面平行面的投影特性，一个实形性，两个积聚性。在求截交线时，优先考虑取线先取点、取点先取线；在求相贯线中圆、圆弧、弯线的对应关系时，优先考虑一分为二、合二为一。在用形体分析法分析组合体的组合过程时，重点考虑融合、相交、相切等组合形式；在用线面分析法分析视图中线框图线的对应关系时，重点考虑若无类似形，必有积聚性。

3 建立虚拟实验教学平台

实验教学在机械基础课程体系中占有很重要的位置，通过实验可以使学生更好地理解课本中的基本理论和基础知识。减速器拆装实验是机械基础课程中的重要实验，主要目的是让学生掌握其箱体内的结构，特别是齿轮和轴系结构，熟悉减速器的拆卸和安装过程以及拆装的顺序等内容，为工程应用打下坚实的基础。传统教学实验中，学生主要是面对实际减速器模型，这种方式虽有真实感强等优点，但也有花费时间长等不足。为了能够让学生在有限的时间内尽可能多地了解减速器类型，更详细地了解其内部结构，通过对三维软件Creo进行二次开发，建立了一级圆柱斜齿轮减速器、二级圆柱直齿轮减速器等7种类型，编写了减速器拆装的程序，实现了对其各部分零件按一定顺序的拆装工作，研制了减速器拆装的虚拟实验，这样学生可以在计算机上模拟减速器的拆装过程。通过对比实际减速器拆装实验和虚拟减速器拆装实验，学生对各种类型减速器的工作原理、结构特点、设计方法等有了更加全面的掌握，既提高了动手能力，又提高了想象力和创新力。减速器拆装虚拟验如图1和图2所示。

4 形成教学科研一体化

高校教师应该具有教育教学能力和科学研究能力。著名科学家钱伟长曾经说过，“你不教课，就不是教师；你不搞科研，就不是好教师”。教学是生存之道，科研是发展之道，两者有机结合、协调发展、互相促进。科学研究就是要提出新问题、阐述新见解、创建新理论、总结新规律。要想做好科学研究就要有发现科学问题的敏锐眼光、解决科学问题的策略方法、对学术权威质疑的勇气、对问题求证到底的毅力。

机械基础课程教师要将专业优势融入到相关领域的科研工作中，进一步开阔视野、拓宽思路、厚积薄发、有的放矢，并在实践中巩固自己的专业知识，提高科研业务水平。在做科学研究的同时，要与大学生毕业设计相结合，要与大学生创新创业大赛相结合。学生通过参加这些科研活动，有机会接触到学科最新的发展动态，了解科技前沿和趋势，激发学习研究兴趣，培养团队合作意识。只有这样，才能形成理论与实践相结合、教师与学生相结合的教学科研体系。近五年，学生的46项创新设计作品获得省级奖励，其中，“新型海浪发电装置”、“360度可旋转式排风空调”等5项作品获得河北省创新设计大赛一等奖；“多功能自动防盗窗”、“新型果树修剪刀”等13项作品获得二等奖；“控压节水阀”、“防爆，防过载轮胎气嘴”等28项作品获得三等奖。

5 结论展望

启发式创新教学、讨论式翻转课堂教学、模型式立体化教学、互联网+教学等教学方法的改革，激发了学生的学习兴趣，显著提高了教学质量。教学技巧的灵活应用、虚拟实验平台的建立以及教学科研一体化的逐步形成突出了学生为中心的主体地位，实现了理论与实践相结合。为了进一步顺应时展潮流，机械基础课程要搭建学科交叉、交流、融合的平台，实现学校资源使用的最大化和学生培养成本的最小化。要进一步开展国际化办学，学习借鉴德国、日本、美国等国家在工程教育方面的先进理念和方法，培养具有国际教育背景的高级工程技术人才。

【参考文献】

[1]葛文杰.对机械基础课程教学方法改革的思考与探索，中国大学教学[J].2009，31（10）：4-7.

[2]刘会英，盖玉先，徐宁.探索适合我国国情的CDIO工程教育模式，实验室研究与探索[J].2011，30（7）：106-110.

[3]杨恩霞，王君.高校机械基础课教学存在的问题与对策，教育探索[J].2013，33（1）：68-69.