機械設計基礎課程教學探究

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機械設計基礎課程教學探究:基于應用型本科人才培養模式下機械設計基礎課程設計教學的探討

摘要: 機械設計基礎課程設計是機械設計課程體系中的一個重要的實踐教學環節,它是工科院校機械類專業學生進行的第一次較全面、較系統、工程設計性很強的綜合性設計訓練。針對培養應用型本科人才的教學要求,在機械設計基礎課程設計實訓中,在教學方法和手段、教學重點和設計成果的展現形式等方面進行了教學改革和探索。為提高實踐教學質量和方法,培養符合時展需求的應用型本科人才奠定了基礎。

關鍵詞: 機械設計基礎課程設計;綜合性設計;教學方法;教學改革

0引言

機械設計基礎課程設計是機械設計課程體系中的一個重要的實踐教學環節,它是工科院校機械類專業學生進行的第一次較全面、較系統、工程設計性很強的綜合性設計訓練。通過該環節的實踐訓煉,不僅能使學生鞏固加深擴展己學過的知識,并且能使其綜合應用這些知識去解決實際問題。機械設計基礎課程設計是理論和實踐相結合的第一次初探,是一次真正意義上的工程應用能力的培養,是培養學生的工程創新設計思維方式在實踐中的驗證所邁出的真正意義上的第一步。

近幾年,隨著社會對人才需求類型的改變,進行教學改革改變人才的培養模式,培養應用型本科人才,作為我校培養人才方案的重點以成為必然,為實現這一人才培養目標的要求,相應的教學體系也在進行適應性調整。機械設計基礎作為工科院校的一門重要的技術基礎課,它將為這些專業的學生學習專業機械設備課程提供必要的理論基礎,使其在了解各種機械的傳動原理、設備的正確使用和維護及設備的故障分析等方面獲得必要的基本知識,機械設計基礎課程所占的教學比重在逐年增加。機械設計基礎課程設計是機械設計基礎課程最重要的綜合性與實踐性教學環節,其在實踐教學中的意義越加顯現出了其重要性。我們圍繞著培養具有一定的實踐能力和創新設計理念的應用型本科人才的目標,從教學內容、教學方法和手段、設計成果展現形式等方面進行了教學改革和探討,指導學生從工程應用的角度,結合創新設計思維,應用先進的現代設計方法及設計手段去解決工程實際問題,考慮相關的工程技術要求,逐步樹立正確的設計思想,增強設計創新意識和競爭意識。

1教學內容的改革

長期以來減速器作為機械設計基礎課程的設計的經典設計題目,這是由于減速器自身的特點決定的。減速器作為機器中一個相對獨立的部分,組成減速器的零部件覆蓋了機械設計基礎課程的絕大部分內容,便于學生在設計實踐中應用檢驗所學的知識,實現理論和實踐的結合。另外,不同類型的減速器和參數的設計參數要求,所設計出的減速器的結果是不同的,因此, 選擇減速器作為機械設計基礎課程設計的題目是可行的。然而, 減速器只是一個部件, 每屆學生都重復同樣的設計內容, 勢必會影響教師的創新設計的積極性。另外, 我校制圖課的測繪練習也選擇減速器, 這就使得課程設計的題目過于重復,使學生缺乏新奇感,勢必會影響學生的設計積極性,影響設計成果。因此,結合學生所學的相關專業和學生對本門課的掌握程度,適當地拓寬課程設計的選題勢在必行。

鑒于我校的機械設計、材料成型、車輛工程、汽車服務、材料科學、機電一體化、工程機械、數控等專業的學生都要進行課程設計,其專業跨度大、學生人數多以及減速器涉及的設計問題的經典性,故減速器齒輪減速器設計題目仍予以保留,但根據不同的專業特點適當地增加了設計題目,例如,對于數控專業的學生可以設計普通機床的傳動系統, 給出電動機的動力參數, 通過帶傳動,帶動主軸箱的運動。在這樣的傳動設計中, 學生可以通過參觀相關機床,這樣既進行相關的帶傳動和減速器傳動設計,也結合學生的自身專業知識,增加了學生的設計興趣,使學生真正體會到什么叫學以致用。 對于汽車專業的學生,不再進行傳統的一級圓柱齒輪減速器設計,而是結合其專業特點,設計汽車用變速器,這樣,需要考慮的因素更多了,同時也符合專業培養的特色。實踐證明, 適當拓寬課程設計的選題不僅能夠讓學生得到更多的工程設計訓練, 而且能發揮學生的主觀能動性, 對于培養創新設計思維和進行創造性設計, 可起到事半功倍的效果。

對于機械專業等為期三周的機械設計課程設計,要求學生在提交一份裝配圖、一到兩張零件圖和一份設計說明書外,還要提交箱座和箱蓋的零件圖。這樣更能較全面地考查學生對《機械制圖》、《互換性與技術測量基礎》、《機械制造基礎》、《機械設計基礎》等幾門課的掌握程度。

2教學方法和手段的改革

現代的教育要求“以人為本”,學生是教學的主體,教師則是教學過程中的主導者。課程設計作為教學中的重要部分,在設計過程中也要充分激發學生設計的主動性和創造性。要達到以上教學目的,首先應重視實踐教學的環節,實踐教學是學生獲得感性知識的重要手段,課程設計也是如此,為了讓學生在設計過程中能有一個整體的設計觀念,我們在進行課程設計之前,讓學生應用機械設計基礎理論課上所學的知識,自行設計一個具有一定創新性的實驗,來實現預定的運動規律。然后,讓同學進行減速器的拆裝實驗,通過這次實驗讓大家對減速器的常見類型有一個直觀的認識,使學生了解減速器內部零部件的類型、結構和裝配關系, 對加工制造的工藝過程形成初步的認識。裝拆的重點是軸系零部件的結構及裝配關系, 再此基礎上讓學生應用已有零部件設計一個合理的軸系,使學生能在課程設計中結合實際的參數要求設計出合理的軸系結構和尺寸。

在課程設計過程中也要重視老師的指導作用,一次成功的課程設計與教師的悉心指導是分不開的。為此應改變以前過于集中的指導方式,變“集中式指導”為“集中與分段相結合式指導”,設計前通過集中式的講解交待清楚所要完成的設計任務,針對具體的設計任務如何入手去做,通過教師已有的設計經驗,引導學生解決設計初期的入手難得問題,對于設計中的主要注意事項應交待清楚避免在設計過程中學生走彎路,在設計過程中教師應經常到教室中去,發現共性問題要及時地集中講解,對個別底子薄的同學應進行個別指導,及時解決存在的障礙性問題,便于設計的如期完成,在設計的后期主要是檢查與糾正細節。在具體的指導過程中要求教師要以學生的設計思想為主線,在不改變學生原有總體設計方案的前提下,進行指導完善此設計,讓學生能真正地進行應用所學的知識進行創造性設計,讓學生能夠真正成為設計的主體,在完成此設計的基礎上,讓學生能夠真正地領會完成一次設計的總體設計思路和收獲自己的設計成果的成就感。總而言之,課程涉及的改革方向應以培養學生的設計創新能力和解決實際問題的能力為出發點。

3設計成果的展現形式

采用現代先進的機械設計手段,改變傳統的純手工繪圖的方式。要求學生提交的設計成果為手繪的設計草圖,手寫版的設計說明書,以及電子版的設計總體裝配圖和典型的軸類、齒輪類和箱體類零件圖。隨著科技的進步,計算機在設計、生產、試驗各領域發揮越來越重要的作用。為了順應社會對人才的需求,必須重視學生的應用和掌握計算機的能力,在我院的機械設計專業率先試點要求總體裝配圖利用CAD完成。對于基礎較好的同學要求應用SolidWorks、CATIA等三維繪圖軟件完成齒輪、軸、箱體、端蓋等所有機械零件的結構設計,完成整機的裝配,然后進行機構的運動仿真和干涉檢驗。

設計成果的評定方式,改變原有的只看圖紙的評定方式,采用答辯與平時的設計表現相結合的方式,以圖紙、計算說明書和答辯成績為主,兼顧設計態度、準備情況、出勤率、進度、協作、總結等表現。答辯過程中師生間的相互交流是教師評定設計質量高低最有效的手段,通過答辯老師能夠發現總結設計過程中所存在的問題,同時也是學生自我檢驗的最有效的方式,通過答辯鍛煉了學生的語言組織和表達能力,有利于培養學生的宏觀地看待問題和總結能力,能夠強有力地督促學生及時地解決設計過程所存在的細節問題,防止懶散和懈怠現象的發生。

4結束語

機械基礎課程設計是機械類專業重要的實踐教學環節之一,對培養學生分析和解決工程實際問題的能力起著十分重要的作用。經過全體機械設計基礎教師的努力,在課程設計過程中所進行的相關改革和實踐,在組織教學內容方面加強專業特色適當地改變教學內容,在設計手段上應用現代的設計方法,在成果的展現形式上突出了實時動態的考核方式,能夠全方位提高機械設計基礎課程設計的質量,提高學生的綜合能力。隨著應用型本科教育改革的進一步深入,如何再提高教學質量,保證應用性本科人才培養模式的實現是我們全體機械教師不斷努力地探索和奮斗的目標。

機械設計基礎課程教學探究:如何加強高職院校學生在機械設計基礎課程教學中能力的培養

摘要： 機械設計基礎是一門實踐與應用性很強的專業基礎課。本文一方面提出開發應用一套現代化教學手段的課件系統，以提高教學效果；另一方面在機械設計基礎課程教學中加強培養學生的四種能力。

關鍵詞： 機械設計基礎課程；能力；培養

1加強機械設計基礎課程的教學優化

1.1 改善現有的教學手段，研究開發出一套新型適應現代化教學的課教系統，提高機械設計基礎及其相關課程的教學效果電化教育是現代社會經濟，科學技術與教育發展的產物，是實施教改和開展課題研究的需要，是提高教師自身業務素質的需要，是加強教師備課程度，優化課堂教學過程的需要。使用電化教學要注意以下幾個要點：①要有利于創造生動和諧的教學情境；②要有利于發揮學生學習的主動性；③要有利于學生智力發展和能力培養。而不論是傳統教學方法還是現代電化教學方法，都應堅持“學生為主體，教師為主導”，要有效地發揮學生的主體作用，真正突出學生的主體地位，防止電教為“電灌”。因此，在教學設計上，預先估計學生在學習過程中心理上會發生變化，適時合理運用電教媒體，實現教學過程的優化。媒體使用的最佳時機，主要有以下幾種情況：重點內容尚未引起學生注意時，學生思維展開尚缺少形象材料時，復雜機械動作的運行方式難以想象時。投影片的使用方式，可以是老師先演講，后播放，再概括；也可是先設疑，后播放，再演講；還可以邊播放邊講解等。為獲得課堂電化教學的最佳效果，必須先進行教學設計，然后再動手制作教學課件。

1.2 利用新型的動態模型展示，提高學生實踐感受力華裔諾貝爾獎得主楊振寧等人也多次對我國教育不重視培養學生的創造性提出批評。提倡死記硬背，實行題海戰術，使用標準答案，壓制學生的個性發展，把教學過程單純理解為對現有知識傳透和積累，在教學方法和考試制度上也是重繼承輕創新、重灌輸輕發現等等，這是當前我國教育包括高等教育普遍存在的流弊。

2提高教師自身實踐創新素質

機械設計基礎課程是一門創新實踐性很強的課程，年輕一代的創新能力要靠教師的創造力去培養。而教師要想勝任自己的教學工作，不僅要善于不斷地更新和擴充自己的知識，還要能交給學生獲取新知識的方法；而這些不斷更迭的新知識、新技能，又難有召之即來的現成的教科書提供答疑和咨詢；只能靠教師本人在豐富多彩的實踐中去摸索、去探討、去學習、去掌握。當前部分教師在認識上有“重理論、輕實踐”、“重課堂、輕課外”的思想，有些人片面的認為只有增加投入才能提高實踐教育能力；另外，在教師能力方面，存在部分教師專業實踐能力不足，不能積極主動地參與實踐教育活動，一些從校門到校門的青年教師扎在的小圈子里，缺乏從事專業實踐教育的底氣。通過探討機械設計基礎課程理論教學與增強實踐相結合的過程中，促進教師對自身實踐創新素質提高的思考。這就要求教師必須具有相應的獨立思考、自主意識和懷疑精神，具有學習能力、實踐能力和創造能力；要注重自身的知識積累；要樂于參加實踐活動，教師的教學實踐能力不僅表現在對學生的方面，而且更體現在對自己教學活動的反思上。這種反思是教師教學實踐的重要內涵。不能及時反思自己的教師不是好教師，而這種反思是教師不斷提高自身素質的一個重要途徑。

3在機械設計基礎課程教學中加強培養高職學生的四種能力

3.1 將四種能力的培養貫穿課程教學過程中高職高專教育是培養面向生產第一線的應用型工程技術人才。從職業教育、專業、職業的關系來看，職業教育課程應以工作過程為導向。既工作過程導向課程的名稱和內容不是指向科學學科的子區域，而是來自職業行動領域的工作過程，且以項目、任務、工藝、范例、案例、設備、產品、實驗、廠家等作為課程的實踐形式。傳統的機械設計基礎課程內容包括機械原理和機械零件兩大部分，理論性強、概念抽象，涉及的基礎理論和知識面廣、系統性強，各自成體系。這種學術型的教學模式顯然不能適應高職高專教育對應用型人才培養目標的要求。根絕從職業群眾歸納整合出的典型的職業工作過程。結合歷屆畢業生的調查反饋信息及用人單位對機械設計基礎課程教學的要求，可對機械設計基礎課程進行全面改革，將原機械原理、機械設計的教學內容按一般通用機械的設計過程來安排。

3.2 加強教學方法和教學手段的創新研究在教學過程中，堅持教學方法與教學手段的改革，施行“精講多練”及啟發式教學、討論式教學、案例教學等等，突出學生四種能力的培養/如對于機械創新設計方面的內容采用討論式教學，將工程案例引入課堂中，由教師提出案例問題，學生分組討論，激發學生自主學習的積極性，提高學生的創新能力。采用理論教學、現場教學、實驗教學等教學手段相結合，形象直觀，用大量的應用實例讓學生對生產和生活中的機械裝置和機構有更廣泛的了解，開闊了眼界。

3.3 大力開展第二課堂圍繞課程教學內容的改革，大力開展第二課堂活動，如舉辦科技文化藝術節、科技人文講座等，同時積極組織學生參加全國性競賽活動，如全國大學生數學建模競賽、大學生"挑戰杯"創業大賽、機械創新設計大賽等，培養學生的實踐能力、創造能力和就業能力、創業能力。如機械創新設計大賽，學生可自由報名、自選課題參加比賽，在此過程中教師僅起到拋磚引玉的作用，組后學生將自己完成的作品在大賽演示并參加評獎，充分發揮學生的創造能力。此外，還可積極引導學生參與教師承擔的部分科研或科研項目，學生能夠從中或得許多創新設計的感性認識和理論知識，學到許多書本中沒有的東西，并可以綜合運用到已學過的知識，解決實際問題，從而提高學生的實踐能力和創造能力。

機械設計基礎課程教學探究:機械設計課程實踐教學環節的改革與探究

摘要： 實踐教學是提高大學生創新能力的重要環節和有效途徑。本文分析了高等教育中機械設計實踐教學的現狀，指出了存在的不足，結合教學實際，對機械設計實踐教學各環節的內容、教學方法、教學手段、考核制度等進行了研究與探索，構建了新的實踐體系和實驗管理模式，為提高機械設計實踐教學質量提供了保障。經過教學實踐，證明實踐教學改革對提高學生的創新能力有較大的促進作用。

關鍵詞： 機械設計；實踐教學；創新

0引言

機械設計是一門實踐性很強的技術基礎課，是對學生進行機械綜合設計能力、創新能力和工程意識訓練的主要課程。其實踐教學環節對實現課程教學的目標，培養學生的創新思維和潛能起著關鍵作用。目前，在實踐教學環節中普遍存在，測試儀器和設備落后，教師隊伍力量薄弱，實驗教學內容陳舊，實踐教學學時相對較少，內容脫離科技發展和企業需要等問題，不利于學生綜合知識的運用和動手、創造能力的提高[1-3]。在培養過程中，教師掌握實踐教學的開發、設置、實施、管理和評價的主動權，學生只是被動完成和接受，教學互動較差，無法提高學生的積極性，達不到學生運用知識和提高能力的目的。因此，完善實踐教學體系，加強學生實踐能力的培養，探索學生專業素質培養的新途徑和新方法，是擺在學校面前的一大現實問題。

1更新教學內容，優化培養環節

實踐教學是專業技術應用能力和專業技術理論的有機結合，是培養學生動手能力、實踐能力、創新能力和獨立工作能力的主要途徑。加強實踐教學環節不僅可以提高學生的綜合素質和創新設計能力，而且可為學生專業課程的學習和專業人材培養目標的實現打下良好的基礎。

1.1 完善基礎實驗，擴寬學生的知識面購置新式機械零件陳列柜、機械創新設計陳列柜等設備，增加學生的感性認識，調動學生的熱情和積極性，使學生得到工程能力的培養和訓練。完善實驗內容，將單純的基礎性實驗轉變為理論知識、測試手段、方法并重的交叉性綜合實驗項目。如帶傳動實驗和滑動軸承動壓潤滑油膜形成原理實驗。在實驗中，教師除了實驗內容的介紹外，還要加強測試技術、設備的原理講解。通過介紹測試手段和方法，使學生不僅掌握了課程教學中所學的理論知識，而且對各種傳感器及不同測量和數據處理方式有新的認識。

1.2 增設設計性、創新性和綜合性實驗，提高學生的動手能力

根據學生特點和生產實際，增設和拓展實驗項目，增強學生綜合認識問題和解決問題的意識和能力，為學生提供廣闊的思維空間，培養學生的設計能力和創新能力。這類實驗只給出實驗題目、實驗重點、難點，由學生查閱資料，擬定實驗方法，然后在教師指導下獨立完成。如機構運動方案創新組合實驗。學生根據自己的能力、特長、興趣設計實驗，利用各種運動副和構件搭建各種新型機構，驗證機械傳動設計方案，加深對機構組成理論的認識，培養學生機構創新設計意識和綜合設計能力，訓練學生的實踐動手能力。

1.3 增加創新實踐環節，提高學生的創新能力和協作能力實踐教學不僅僅是為了驗證理論教學中的某個公式或結論，更是設計中的一個重要環節。當學生有了一定的實驗能力以后，便可給學生獨立完成實驗的機會，以鍛煉、提高其實驗能力。為了培養大學生的創新思維、競爭意識、團隊合作精神和理論聯系實踐的能力，學院為學生提供科技制作場所，利用教學資源，廣開興趣小組，對一些在動腦、動手及創新方面有特長的學生進行重點培養，因材施教。在學生中，展開“創新設計”大賽、“挑戰杯”之類的課外科技活動，鼓勵學生參加教師的教改課題，拓展創新實踐途徑，增強學生的團隊協作意識，培養了學生豐富的個性和全面的能力，為機械設計課程提供好的選題和實踐項目奠定基礎。

2改革教學手段，探索教學方法

機械設計實踐教學相對其他課程枯燥乏味，圖形復雜、結構抽象。教學手段和方法是影響學生的學習主動性、興趣和教學效果的關鍵。多媒體技術、網絡技術、虛擬仿真等現代信息技術可為提高教學質量提供了重要技術支持和依托。

2.1 引入多媒體，豐富教學手段應用多媒體教學，改變了傳統的“教師口述+板書”的教學授課方式，擴充了課堂信息量，突破了實驗設備的局限，擴大了現代實踐教育的規模，提高了教學質量。如齒輪范成模擬實驗和機構運動簡圖的繪制實驗。通過多媒體給學生播放一些機構運用的錄像，齒輪嚙合和軸系運動的影片，將難以講授和理解的內容表達的直觀易懂，生動形象，加深學生對所學知識的直觀認識和理解。

2.2 利用froe等軟件，擴充實驗內容實驗設備匱乏是目前高校普遍面臨的問題。引入計算機虛擬、仿真實驗技術，可有效地彌補實踐教學資源的不足，節約學生的實驗時間，提高實踐效果。利用計算機輔助軟件，將機械零部件、機構三維化，并進行各種裝配、拆卸、組合實驗，可達到一些在實驗設備上難以完成或無法完成的實驗項目。在減速器裝拆課程設計在中，學生不受所給設備和條件的限制，運用所學理論知識，利用計算機軟件設計減速器，模擬機構的運動和裝配，檢驗機構的運動狀況和故障等，可充分調動學生的積極性，拓寬學生的設計思路，為畢業設計等工作提供參考。

2.3 以互聯網為載體，實現資源共享利用互聯網絡技術，將實踐大綱、指導書、課程資源庫等資料上傳共享。學生通過網絡可以預習實驗、預定實驗，提交作業，甚至與老師互動交流?！耙匀ひ?，以疑引思，以用引思”，最大限度地調動學生的求知欲和鉆研精神。同時，網絡教學信息量大，信息傳遞便捷、交互性強，不受時空限制，有利于培養學生提出問題、解決問題的能力和創造能力。

3加強教學管理，完善考核制度

實踐教學是一個教學相長的互動過程。嚴格的管理和完善的制度是設備順利運轉，教師辛勤工作，發揮專長，學生不懈努力，健康成長的保障。

3.1 根據內容特點，改革考核方式在實踐教學的考核過程中，變一次性考核為過程考核，激發學生的自主性。在實驗中，隨時對學生實驗課程的預習情況、原理認知、注意事項、操作態度、實驗進行狀況等情況進行考核。在評價手段上，盡可能的采用課堂提問、書面作業、專題報告、技能測試等多種評價方式。在學習成績評定中，加大實驗操作、平日表現等方面的成績比重，實行實驗成績的“一票”否決，加強對學生學習過程和應用能力的綜合檢查與評定。鼓勵學生進行“產學研”合作，積極引入企業評價考核機制，及早與企業接軌。在培養方案允許的情況下，實行實踐單獨設課，保障學時數，提高實踐教學的針對性，便于科學管理和評價。

3.2 規范管理體系，提高教學質量教學管理是實踐教學環節的另一重要部分，是保證實踐教學順利進行的重要保障。加強教師和教學質量的考評，是提高教學質量的根本。學院根據學科特點，規范教學檔案，實現授課經驗的制度化，鼓勵優秀老師的“傳、幫、帶”。同時，組織教師互相學習，結成梯隊，參加各項學術活動。制定規范的實驗課程表和計劃，將實踐環節與理論課程同等對待。要求對開課老師進行嚴格的“試講”和“試做”考核，并定期組織聽課和經驗交流，保證了實踐環節的教學質量。對考核不合格的老師將進行培訓或停課的處理。除此之外，學院實驗設備專人管理，定期檢修，保證設備的使用率。對利用率低的設備，鼓勵老師積極展開實驗教研項目的研究，拓展實驗，改進實驗設備，杜絕設備的閑置。

4結語

實踐教學是學生從理論知識走向社會實踐的橋梁和過度，是關系高校教學質量的關鍵，對推動教學改革，培養學生理論聯系實際的能力具有重要的意義。經過實踐和思考，機械設計實踐教學環節的改革，在挖掘學生的潛力、培養學生的動手能力和創新能力等方面取得了一定的成績。通過實踐教學環節的學習與鍛煉，學生參與實踐環節的主動性和積極性大大提高，參加各類大賽的熱情高漲，取得的成果明顯增多。但是，實踐教學是一個系統工程，還必須在各個環節上綜合運用，才能取得良好的改革效果。為此，為了進一步提高學生的綜合能力，今后對機械設計實踐教學模式的探索還有待于進一步完善。

機械設計基礎課程教學探究:基于工程能力培養的《機械設計基礎》課程改革

摘要： 分析了機械設計基礎課程在培養工程能力方面的現狀和存在的問題，以工程能力培養為導向，結合課程特點對機械設計基礎課程進行了課堂教學、課程設計和實驗的改革，達到培養學生的主動思考與探索能力、創新意識和實踐能力、分析與解決問題能力、文獻檢索能力、思想表達能力、團隊合作精神等，提高學生在社會的競爭能力，增加就業率和提高就業質量。

關鍵詞： 機械設計基礎；工程能力培養；課堂教學；課程設計；實驗；改革

0 引言

《機械設計基礎》是高校近機械類專業開設的一門主干專業技術基礎課，是培養學生工程能力和創新能力的主要課程，是從基礎課過渡到專業課的必修課[1]。工程能力是我們培養未來工程師最重要的能力之一[2]。因此，《機械設計基礎課程》面臨的實際問題就是如何與專業結合，與實踐相結合，培養出具有工程能力的學生來。目前，我們在教學中重理論教學、輕實踐教學，忽視工程能力培養的現象仍然很普遍；學生團隊意識、工程意識不強；獨立解決問題，研究開發能力相對較弱。因此，學生很難將學到的課本知識用于實際中去。

針對上述問題，本文對機械設計基礎課程進行了課堂教學、課程設計和實驗改革，以期使學生具備一定的工程能力，提高在社會的競爭力，增加就業率并提高就業質量。

1 課堂教學改革

進行課堂教學首要任務是教材以及課程體系的改革。在保證必需的知識點的前提下，避免內容冗長重復。教材內容要以“會用”為目標、“需要”為準繩，以“夠用”為尺度[3]。傳統的教材需要重新審核，刪除陳舊的章節，增加社會發展所用到的工農業生產中產生的新知識點和新的經驗。強調機械設計基礎與工程實際相結合，重新確定重點、詳略并重新編排課程順序，以項目實施為主線構建出新的與實際更加接近的課程體系。

第二，增加研討課。在研討課的選題中要選擇與工程實際相結合的題目，使學生有針對性地將理論知識應用到實際工程模型中。例如，可以討論分析各種工廠中實際機構的設計方案，畫結構運動簡圖，分析能否實現設計意圖，并提出行之有效的多種修改方案。將學生分組，讓學生自由組合分組做準備，每組在上討論課前將題目的求解過程準備充分。在討論課上，讓每組學生展開熱烈討論，然后選出每組代表，將討論結果到講臺上進行講解，老師再對其講解進行點評和總結。將討論課成績計入期末成績，這樣既增加了學生的參與感，又使學生對研討課極其重視。通過選擇與工程實際結合的研討課題目，使學生增加工程意識，并培養了獨立思考的能力、團隊合作能力、發散思維能力以及語言表達能力。

第三，采用類比式的教學方法來理解新學到的知識點。例如，學生在學習齒輪的精度等級時容易記錯。那么，我們在講解齒輪的精度等級時，可以將齒輪的精度等級類比成中國古代的官位等級，告訴學生一品官要比七品官職位高，這樣學生就會很容易地理解齒輪的一級精度比七級精度的精度要高，從而來掌握這個知識點。

第四，在教學的過程中，可采用可先實驗后理論的方法。比如進行軸的結構設計時，可先讓學生走進實驗室，親自對軸系進行裝拆試驗，這樣學生就會對軸系上各個零件的先后裝配順序以及各個零件在軸系中所起到的作用深入理解和掌握，然后再回到課堂進行理論教學，相信學生就可以很快掌握軸系的相關知識點了。

第五，黑板授課與多媒體相結合。對于復雜難以理解的公式推導、學生經常出錯的課后題等可以在黑板上進行講解，而對于基本概念和復雜的設備內部結構和難以理解的運動狀態可以用多媒體來進行講解。例如，在講解自由度計算應該注意的事項時，對于復合鉸鏈、局部自由度和虛約束的概念都可以用動畫展示出來。例如，在講解動壓油膜形成時，可以利用多媒體動畫，將難以理解的概念形象、直觀、生動的展現出來。

第六，經常邀請生產一線上的工程師來學校開設論壇和講座，使學生了解到與工農業生產最接近的信息，拓寬知識面，并與時俱進，而不是“關起門來學習”。

2 課程設計改革

首先，課程設計的改革應打破“多年一題”的狀態。傳統的機械設計基礎的課程設計是減速器設計，由于該設計題目基本上涵蓋了該課程的所有知識點，因此一直被許多高校使用。然而該項目已經使用了幾十年，學生在做這個題目的課程設計時，可以從網絡上找到好多相關資料，然后直接按部就班，比葫蘆畫瓢進行設計，可以說沒有什么創新。因此，可以將課程設計的題目轉變為具有一定開放性滿足一定條件的傳動系統設計項目。例如，卷揚機傳動裝置設計，攪拌機傳動裝置設計，簡易臥式銑床傳動裝置設計等。這些題目，讓學生進行獨立思考，增強團隊合作性并積極查找資料。通過這樣的課程設計題目，學生的解決問題的能力可以得到很大的提高。

第二，應該增加課程設計答辯環節。答辯可以督促學生對于相關知識進行復習，搞清楚細節問題，也可以避免課程設計抄襲；答辯的同時，學生的語言組織表達能力也得到了進一步的鍛煉。

第三，在課程設計中，可以讓學生組成興趣設計小組，讓學生對現有的設計問題提出自己的見解和想法，經過討論選出最佳設計方案，并將之付諸于實際的設計過程中。引導學生學習和使用CAD和CAE軟件，學生可以先使用軟件進行有限元分析，進行結構優化，選用合適的材料，進行性價比最高的設計。對于比較好的想法和創意，可以幫助學生申請專利，寫成等。

3 實驗改革

機械設計基礎課程中傳統的實驗內容僅僅是課堂理論教學的認知和驗證，缺乏深度和新意，無法調動學生的實驗興趣，因此實驗教學質量較低。如：機構運動簡圖的測繪，齒輪參數的測定等。而要培養具有工程能力的應用型大學生，必須要開設工程型、開放式、創新型的實驗項目[4]。因此，本著“試驗與工程實際相結合”的原則，可提出兩種層次的實驗課程：基礎性實驗和工程創新型實驗[5]。例如，實驗課中可增加機械設備的主要零件檢測與測繪、機械設備的安裝調試等與實際緊密結合的工程型創新性實驗。新增實驗均采用真實的機械設備，這些真實的機械設備要涉及到學生在機械設計基礎這門課程中所學到的四大結構：平面連桿機構、凸輪機構、齒輪結構、帶傳動和鏈傳動。這樣，學生通過實驗可以掌握機械參數的測量方法，學會使用量具，并通過對零件的測繪，更進一步地掌握了零件尺寸的測量方法，而且加深了理論課所學習的知識點。除此以外，可以使實驗與大學生創業項目相結合，組織學生獨立思考，自己搭建試驗臺，在指導教師的幫助下，對原有設備存在的問題進行解決，對原有設備進行改進，甚至自己設計出新的設備來。最后，要重視實驗成績的考核，不能僅僅通過考勤和實驗報告給成績，應該增加實驗前的預習考核，以及實驗操作過程中的技能考核，這樣不僅學生重視實驗，也可使實驗老師重視實驗。

4 結論

機械設計基礎的課程改革不是一蹴而就的事情，要想培養出符合社會需求的工程型人才，必須要摒棄陳舊和重復的教學內容，增加與時俱進和創新實際的項目，提高機械設計基礎課程的教學質量和層次。通過培養學生的主動思考與探索能力、創新意識和實踐能力、分析與解決問題能力、文獻檢索能力、思想表達能力、團隊合作精神等，提高學生在社會的競爭能力，增加就業率和提高就業質量。

機械設計基礎課程教學探究:基于三維軟件和云班課APP的機械設計課程教學實踐

摘 要：針對機械設計基礎課程中鉸鏈四桿機構部分內容教師難教、學生難學的情況，本文介紹了如何運用CAXA實體造型軟件和云班課手機App課前教學資源共享、課中教學環節合并、課后作業整合等方式將知識點交織利用，并配以電子任務書等手段來搭建立體的輔助學習平臺，以“做中學，學中做”為指導思想，鼓勵學生自主探究、發現、驗證并理解知識，以培養學生知識運用能力和自學能力。

關鍵詞：三維軟件 機械設計基礎 教學實踐

教師教學最終目的在于讓學生學會學習、主動學習、終生學習。職業學校新設課程教學應以學生運用已學的知識為基礎，去學習新課程的新知識，在提高學生自信心的同時，也讓學生明白了知識的用處，學以致用，從而增強學生的學習動力。在職業學校課程改革的大背景下，在信息化的浪潮推動下，教學內容急需打破原有的課堂模式，采用“雙課堂結合”的模式，將教與學、學與練，練與用有機結合在一起，從學生的就業需求出發，優化教學資源，提高課堂效率。通過小組合作探究的方式，實現組內學生的優勢互補，通過小組競爭培養學生的職業能力和學習能力。

一、教學現狀

1.教學內容直觀性、互動性較差

機械設計基礎課程中的平面四桿機構傳統教學手段缺乏動態，直觀性差，抽象難學，往往采用先理論后計算的教學模式。學生需要掌握大量的平面四桿機構各種類型特點，動力傳遞方式等知識。學生鍛煉較少，學習興趣不大。通過多媒體教學的介入可以部分解決直觀性的問題，但互動性的問題并不能很好地解決。

2.教與學效率低下

由于受到教學內容和教學方式的限制，以教師講授為主的教學模式缺乏學生的主動性，學生參與度低，難以形成“教師主導、學生為主體”的教學環境。學生的練習需要通過大量的手工計算來完成，要消耗大量的課堂時間。教學反饋周期長，教師不能及時處理學生遇到的問題，學生易出現厭學、棄學的現象。

二、解決策略

數控專業高級工班學生已經學過三維軟件包括CAXA實體設計，PRO/E，UG等，能運用三維軟件進行零件裝配，具備了本次課學習的必要條件。而他們較強的表現欲望和動手能力，有助于通過已經學習過的知識，去化解枯燥的未學知識。

本課以信息化為平臺，以“動手-發現-驗證-分析-總結”為主要脈絡，以任務驅動為主要教法，發現學習法為主要學法，能激發學生的興趣，吸引學生的注意力。

1.發現學習法

利用職高學生較強的動手能力，課前設計完成平面四桿機構的三維桿件庫，包括機架，連架桿，曲柄，連桿等不同長度的桿件，搭建學生自主學習的舞臺。將本課程理論知識和任務有機結合起來，培養學生發現問題、解決問題的能力。

2.任務驅動法

通過游戲式的任務驅動法結合學生感興趣的三維軟件，將原本以教師理論教學為主的講演內容，轉變成以學生完成任務為主的實踐內容。發揮學生的主觀能動性，活躍課堂氣氛。

3.小組合作學習法

單獨的行為參與不利于學生高層次思維能力的發展。只有積極的情感體驗和思維交流，才能促進學生全面素質的提高。

4.信息化手段

運用微視頻導入，點燃學生學習熱情；運用電子教室，完成學生電子簽到，學生可通過電子教室舉手提問；下發任務書，組織學生分組完成，對學生進行屏幕控制，實現課堂信息化溝通，提高教學效率；用電子任務書代替紙質任務書，提高課堂效率，游戲式的評價機制，學習效果有效反饋。

三、教學實踐

CAXA實體設計是一款在中職學校得到廣泛的推廣應用三維設計軟件。我們已經跨入移動互聯時代，智能手機、平板電腦、筆記本電腦已經在我們身邊普及，而傳統的教室多媒體將老師和學生固定在 PC 前教與學，教室沒有開展課堂互動反饋的設施。藍墨云班課App專門為移動環境下的教、學而設計，能實現即時的溝通分享，讓教、學更輕松、自由、有趣。課前確保教師和學生手機都已下載安裝藍墨云班課App。教師課前上傳鉸鏈四桿機構的課程資源，創建鉸鏈四桿機構的班課并發送邀請碼邀請學生加入，根據需要可組織班課成員進行投票問卷，討論答疑，頭腦風暴，課堂測驗，布置任務，小組討論等教學環節，豐富移動課堂與學習體。

1.創設情景

教師結合學生閑暇時常玩的游戲跑跑卡丁車來吸引學生的注意力。學生在三維軟件模擬操作卡丁車三維模型，引出鉸鏈四桿機構實現車輛的轉向機構。

2.任務一

教師進行演示并且講解鉸鏈四桿機構的定義和組成并布置任務一：在電腦三維軟件中打開準備好的四套鉸鏈四桿機構模型，模擬連桿現實運動，在任務書內填入四桿機構各桿桿長。該過程充分利用中職學生好動手的特點。學生在摸索中完成對知識點的理解和記憶，同時提高了積極性和自信心。

3.任務二

教師講解鉸鏈四桿機構的三種基本形式以及三種機構的各自特點，并列舉實例，如汽車前輪轉向機構、汽車雨刮器、攪拌器、火車車輪、吊車、雷達、旋轉式水泵等，最后布置任務內容：判斷以上任意四種實例的連架桿是否能作360度整周運動，并判斷屬于哪種鉸鏈四桿機構，并鼓勵學生進行相互競賽。學生多角度地觀看實例的三維模型，動手操作并找出每個模型的機構原型。帶著理論知識去看實踐，更能發現知識的真諦。

4.任務三

學生根據自己的分工和設想，嘗試從三維軟件桿件庫中選擇相應的桿件進行組裝，進行探究。在任務書的幫助下，歸納總結曲柄機構的共同特點，進而驗證曲柄存在條件，最終總結出平面四桿機構曲柄的存在條件。學生通過自主探索，培養了歸納總結的能力，團隊協作工作作風，一絲不茍的職業素養。

5.任務四

教師歸納本節課的上課重點，并以尋求幫助的方式給學生提出最后一個任務，判斷雨刮器和健身平步機分別屬于哪種類型的鉸鏈四桿機構。學生相互討論完成任務，展示任務成果。

6.拓展與評估

評價是對學生項目完成情況的判斷過程，包括專業知識掌握、職業能力提升情況等多方面內容，同時是對教師教學設計是否合理的反饋。學生通過電子任務書包含的自評和小組評價環節，每完成一項不同難度任務都能獲得相應的“經驗值”。教師可以隨時讓學生提交任務，主動接收每個學生的即時任務完成情況，并通過電子表格進行統計整合。

最后的拓展可以從課堂延伸至課外，作業布置，鞏固提升，通過超星數字圖書館查找發現查看相應機械設計類課程電子圖書，教學視頻，進行拓展學習在生活中尋找更多生活中的四桿機構。鼓勵學生學以致用，知行結合，培養主動學習及創新能力。

四、小結

學生利用已學過的三維設計軟件，學習新的機械設計課程中的鉸鏈四桿機構部分的內容，通過小組探究學習，在嘗試過程中發現問題。教師演示解決問題，并給學生鍛煉的機會，充分體現了學生的主體地位，把時間交給學生，實現了“做中學，學中做”的教學理念。采用分組互評、老師點評等評價方式，讓學生交流分享，調動了學生的積極性，學生勤于動手，課堂氣氛活躍。從整個教學任務情況看，知識目標完全達到，能力和情感目標基本實現。同時，電子表格、電子書、網絡學習平臺等信息化教學手段，使教學的各環節緊密相連，層層遞進，通過多種途徑實現了對教學內容的過程性評價和總結性評價。本課的教學實踐證明，信息化的使用在提高學生學習效率和提升學習質量方面的確有著積極作用。

（ 作者單位：浙江省海寧市高級技工學校）