机械设计基础课程教学方法

摘 要：针对机械设计基础课程教学内容繁多与课时偏少之间的矛盾，结合独立学院人才培养目标，提出了加强绪论课讲授，采用启发式、互动式教学，充分运用多媒体技术，做好归纳总结，合理运用对比法等教学手段，对机械设计基础教学方法进行探讨，激发学生的主动性和积极性，提高教学效果和教学质量。

关键词：机械设计基础；教学方法；教学质量；教学改革

Reform and practice on experiment teaching of independent colleges

Tang Keyan， Zheng Fei

Chengdu University of Technology， Leshan， 614000， China

Abstract： Aiming at the contradiction between the more teaching contents of basis of mechanical design and the less class time， and meanwhile combined with the talents training objective， the teaching methods were discussed by putting forward some effective means as following： strengthening the introduction class， using the heuristic and interactive teaching， fully using the multimedia technology， summing up and summarizing well， using contrast method reasonably and so on. The students’ initiative and enthusiasm were stimulated. And the teaching effects and teaching quality have been improved.

Key words： basis of mechanical design； teaching methods； teaching quality； teaching reform

高等教育肩负着人才培养、服务社会的重要责任，为了适应21世纪国家经济建设和社会发展的需要，各高校必须培养更多的应用型、创新型人才，使之具备一定的专业技术技能和新产品的设计与研发能力。21世纪初，教育部启动了“新世纪高等教育教学改革工程”项目，其目的是深化教育改革，全面推进素质教育，开展人才培养战略规划研究[1]。机械设计基础是一门介绍机械设计基础知识和培养学生机械设计能力的课程，它是以组成机器的常用机构及通用零部件为研究对象的学科[2]。课程的主要任务是培养学生设计通用零件和机械传动装置的能力，掌握重要机械参数的测定以及运用标准、规范、手册、图册和查阅有关设计资料进行初步的工程设计的能力，培养学生分析问题、解决问题、动手实践和创新设计能力[3，4]。机械设计基础作为机械专业一门重要的专业基础课，是学生由基础课转向专业课学习的重要桥梁和纽带，具有承前启后的重要作用，在人才培养中占有举足轻重的地位。

机械设计基础课程涉及内容繁杂，且具有较强的实践性和应用性。经过多年的教学改革和课程体系调整，机械设计基础课已成为我院的一门优秀课程。随着科学技术的不断发展和教学改革的进一步深化，课程教学内容也在不断更新和增加，但课时却在不断减少，导致课程内容多和学时少之间的矛盾愈加突出。因此，如何采用灵活多样的教学方法和教学手段提高学生的学习兴趣，激发学习的主动性和积极性，使他们在较短的时间内更好地掌握基本理论和基础知识，同时又具有一定的基本技能，是当前教师在课程教学过程中亟待解决的问题。

1 重视绪论课教学，激发学生学习兴趣

在绪论课中，需要阐述课程的重要性，重点是介绍本课程的研究内容，即机器中常用的机构和通用零部件的工作原理和设计方法。如果仅采用传统的挂图或教学模型，难以全面展现出机器和机构的特征，因此，应综合运用动画、视频、录像等现代教学手段，将具体的机械产品，如内燃机、缝纫机、起重机等的结构组成及运动过程清晰地展示给学生，从而在课程讲授之初，激发学生对课程的学习兴趣，调动其积极性，后续学习的效果将大大提高。

2 认真备课，精心组织教学内容

机械设计基础具有“内容多，零件类型多，公式、参数、图表多”以及实践性强的特点，但课程学时数却在不断减少，这就要求教师必须认真备课，精炼教学内容，精心组织教学过程。教学内容的少而精并不是单纯地减少教学内容，而是要针对学科发展趋势，以人才培养目标和市场需求为导向，恰当地精选教学内容，科学地组织教学内容，因材施教。因此，必须明确课程的基本教学要求，有目的性和针对性地精选教学内容，各章内容看似相互独立，实则存在一定的联系，在讲授时可打破教材章节的先后次序，对教学内容合理调整，做到主次分明、逻辑严密，教学效果会更好。教师要认真备课，精心组织教学过程，重点考虑如何引出问题，怎样分析问题，如何解决问题并得到什么结论，以问题吸引学生的注意力，注重培养学生理论联系实际并将理论知识用于解决实际问题的能力。

教师讲授时，既要做到胸有成竹、信心满满，也要注重语言简明扼要、生动活泼，语调抑扬顿挫、缓急有度，多引用生活中常见的事物或现象说明问题，同时还要恰如其分地使用肢体语言，活跃课堂气氛，学生自然就会觉得生动、形象、有趣，提高学习兴趣和效果。

3 采取启发式、互动式教学方法

学生是教学过程的主体，而教师起主导作用，因此，传统的灌输式教学难以激发学生的主动性和积极性。启发式、互动式教学则能使师生之间由单向的传授关系转变为双向互动关系，教师通过设置启发性问题能够激发学生学习的积极性和主动性，变“要我学”为“我要学”，从而提高学生分析和解决问题的能力，使学生的主体地位得以充分体现，真正实现教与学的互动。启发式、互动式教学要求教师在整个教学过程中要精心设计问题，如在讲解曲柄摇杆机构的死点特性时，可以先采用模型或动画演示，让学生有一定的感性认识，然后提问学生：踩踏缝纫机脚踏板时，为什么有时会踏死呢？以此调动学生积极思考，找出问题的原因和本质。在讲解齿轮传动能将回转运动转变成直线运动时，可以提问其他传动形式是否也能够实现相同的运动功能。采用启发式、互动式教学方法，拉近了师生之间的距离，学生会觉得更加自然和亲切，心情更加愉悦，更容易理解和掌握课程教学内容。

4 合理运用多媒体辅助教学

多媒体教学以其信息量大、形象直观、交互性强，课堂教学轻松活泼、效率高等优点，而广泛应用于各类课程的教学过程中。多媒体教学已成为一种重要的现代教育手段，对于促进教学改革，提高教学质量具有重要作用。如在讲授平面连杆机构时，可通过多媒体课件和相关的动画，生动形象地演示杆长的变化、机架的改变与四杆机构类型的变化规律。又如在讲解机构运动简图的绘制时，通过形象逼真的动画，可将原本难以理解的机构运动状态与运动关系生动地展示出来，使学生更容易理解和接受。再如在介绍四杆机构的设计时，多媒体教学能将设计结果通过动态仿真演示所设计机构的运动情况，以验证所设计的结果是否满足设计要求，提高学生的学习兴趣。在介绍设计凸轮机构的轮廓曲线时，多媒体教学可以将设计的轮廓曲线展示成实际的凸轮机构，并演示机构的工作过程，帮助学生从理论向实践转变，不但提高学生理论联系实际的能力，而且增加学生的成就感[5]。

采用多媒体手段进行教学时，多媒体课件作为教师与学生之间的重要信息传递载体，其质量直接影响教学效果。多媒体课件应能正确表达课程基本知识内容，突出重点和难点，具有一定的艺术性，但应避免过于花哨和凌乱，以免影响教学效果。图片素材应按照教学内容进行设计，并尽可能自己动手绘制；动画素材要使抽象复杂的问题变得形象、直观，演示效果要好。最重要的是要将多媒体教学与黑板板书有机地结合起来，教师在讲解的过程中，不能一直对着屏幕念教案，对重点和难点内容、重要的概念及公式等，应用板书加以阐述和强调，同时，多媒体课件应随着学科知识的发展适时增加新的内容，便于学生及时了解学科发展趋势。

5 做好归纳总结和合理对比

机械设计基础各章节内容比较独立，学生难以系统地理解和掌握。实践证明，对各章节内容进行简要的归纳总结，使学生对本章知识有一个宏观的理解和把握，能够大大提高学生的学习兴趣和学习效率，能够产生良好的教学效果，是一种十分有效的教学方法。如可将常见的机构归纳总结为：机构基本组成―分类与联系―工作原理及运动规律―特点与应用场合―设计方法（图解法和解析法）；而对于各种机械传动零部件，则可总结为：功能特点、类型、工作原理―失效形式―受力分析―设计准则―强度计算、结构设计等。通过归纳总结，一些原本看似凌乱无关的知识内容变得富有逻辑和条理，不仅提高了课程内容的系统性和整体性，也有助于加深学生的理解。

机械设计基础课程每一章内容都有新的概念、公式等，而且公式繁多，学生在学习时容易产生厌倦和畏难情绪，难以有效地消化吸收，学习效果不佳。采用对比法进行教学，对照学生已熟悉的知识进行新知识的讲授，学生在学习新知识的同时，又复习巩固了已学过的知识，能够有效地帮助学生在学习过程中建立有机的知识体系。例如：在讲解蜗杆传动时，将新授知识与斜齿轮传动进行对比可发现，普通蜗杆传动可看做是斜齿轮传动―螺旋传动―蜗杆传动演变得到的，从而使学生理解斜齿轮传动与蜗杆传动的异同点，对蜗杆传动的结构参数、失效形式、选材原则有清晰的轮廓[6]。教师进行讲解时，只需针对蜗杆传动的特点，重点讲清蜗杆传动设计应注意的事项即可，而无需过多地介绍设计公式。

6 改革实验教学内容

实验教学是课程体系的重要组成部分，机械设计基础课程具有很强的实践性，其实验教学既有助于学生深刻理解和掌握所学的理论教学内容，又有利于培养和提高学生的工程意识和实践能力。

传统的实验教学内容和设备比较陈旧，大多是演示性和验证性实验，学生基本是被动地做实验，缺乏积极性和主动性，对实验失去了兴趣。因此，必须积极改革实验教学方法，更新实验仪器设备，合理设计实验内容，对原有的实验项目重新优化组合，删除落后的、不合时宜的演示性和验证性实验项目，只保留一些必要的项目，同时针对人才培养目标设计一些综合性、创新性的实验项目，构建新的实验教学体系。新体系主要包括基础认知实验、验证性实验、综合性实验和创新设计性实验（见表1）[7]。

表1 机械设计基础实验层次与项目

除上述教学方法外，还有很多行之有效的教学方法。如在讲解齿轮范成法加工实验时，可以采用现场教学方法，带领学生到校内实习工厂参观齿轮的加工过程，现场解答学生的疑问，帮助学生更好地掌握这一知识点。此外，还应注重加强课程学习与工程实际的结合，多将工程实际问题作为例题进行讲解，重点讲授结构的设计及影响因素，对公式的应用简单介绍即可。开放实验室也是一种有效的方法，学生可根据实验条件及自身的兴趣爱好和知识水平，在教师指导下，自主设计实验项目，自行拟定实验方案，经指导教师审查通过后，自己选择实验设备，搭建实验系统，完成实验操作，并进行总结，这样不但锻炼了学生的实际动手能力，而且提高了学生分析问题、解决问题的能力，也有利于学生创新能力的培养。师生之间建立平等和谐的关系对提高教学质量具有重要意义，教师与学生之间是一种相互学习、相互启发、共同探索、共同进步的关系，建立两者之间的新的更富现代气息和人文精神的共处关系，才能真正实现教学相长[8]。

7 结束语

教学方法是保证教学具有鲜活生命力的关键，只有不断地在教学实践中探索总结、改进和提高，才能进一步提高教学效果和教学质量。机械设计基础课程教学方法灵活多样，教师在讲授时应根据授课内容、授课对象等的不同，合理采用教学方法，使学生的学习兴趣和主观能动性得到最大限度的激发，学生的主体地位得到充分展现，提高分析和解决问题的能力。为了进一步提高教学质量，实现培养21世纪高素质工程应用型、创新型人才的培养目标，需继续努力探索，进一步深化教学改革。

参考文献

[1] 马晓丽.面向应用型技术人才培养的机械设计基础教学改革与实践[C].全国机械设计教学研讨会议，2007.

[2] 杨恩霞，应丽霞.机械设计基础课实践研究型教学模式的探讨[J].黑龙江高教研究，2008（11）：165-167.

[3] 杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础[M].第五版.北京：高等教育出版社，2006.

[4] 濮良贵，纪名刚.机械设计[M].第八版.北京：高等教育出版社，2007.

[5] 李衡燕，曹义忠，王凤娟.利用现代教育手段进行机械设计基础教学[J].中国科教创新导刊，2008（13）：54.

[6] 杨元凤，鄢利群，杜永英.机械设计课程教学方法研究与实践[J].沈阳工程学院学报：社会科学版，2006，2（1）：97-99.

[7] 唐克岩，王振玉，宋黎.机械设计基础实验教学改革与探索[J].中国教育技术装备，2011（27）：118-120.

[8] 李良军.机械设计课程教学研究与实践[C].全国机械设计教学研讨会议，2008.