機(jī)械設(shè)計(jì)課堂教學(xué)的改革和實(shí)踐

◆張莉

機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的主干課程之一，是學(xué)生今后從事各項(xiàng)技術(shù)工作的重要基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力的核心課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該具備運(yùn)用本課程的基本理論與基本設(shè)計(jì)方法，獨(dú)立完成簡(jiǎn)單傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)能力。因此，為了增強(qiáng)這門(mén)課的教學(xué)效果，改變以往的課堂教學(xué)模式，對(duì)本門(mén)課程內(nèi)容進(jìn)行分析和重構(gòu)，提出一些課堂教學(xué)改革的做法。

1 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程主要研究常用、通用機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)，但每類(lèi)零部件都是相對(duì)獨(dú)立的，前后章節(jié)聯(lián)系不大，比如第5章是螺紋連接，第6章是鍵、花鍵、無(wú)鍵連接和銷(xiāo)連接，第7章是鉚接、焊接等，知識(shí)內(nèi)容各不相同且不銜接，學(xué)生開(kāi)始學(xué)習(xí)此門(mén)課時(shí)會(huì)感到零碎，而難以入門(mén)。

通過(guò)研究本門(mén)課每章節(jié)的內(nèi)容特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)基本上每個(gè)零部件的學(xué)習(xí)過(guò)程都會(huì)研究該零件的主要失效形式，并對(duì)零件進(jìn)行受力分析和強(qiáng)度計(jì)算，以及確定出零件的關(guān)鍵尺寸或選擇出零件尺寸。 因此，為了讓學(xué)生有效地掌握所學(xué)的內(nèi)容和理論知識(shí)，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，筆者以“失效形式——受力分析——強(qiáng)度計(jì)算——結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”作為貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程的主線(xiàn)，突出重點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容心中有數(shù)。無(wú)論學(xué)習(xí)哪種零部件的設(shè)計(jì)，若以此主線(xiàn)為綱，就便于入門(mén)、便于掌握。

2 多樣化教學(xué)方法的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容比較繁雜，信息分散，計(jì)算公式比較多，特別是對(duì)一些重要概念、理論，僅用PPT和黑板結(jié)合方式進(jìn)行講解，學(xué)生會(huì)覺(jué)得枯燥，注意力不易集中，導(dǎo)致對(duì)理論不理解。而且由于學(xué)生不是來(lái)自于工業(yè)生產(chǎn)第一線(xiàn)，沒(méi)有一定的工業(yè)技術(shù)背景，對(duì)零件的結(jié)構(gòu)、材料、強(qiáng)度要求等方面缺乏感性認(rèn)識(shí)。

因此在講解過(guò)程中適當(dāng)加入演示法，使理論與實(shí)際聯(lián)系起來(lái)。比如：在講解螺栓強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，結(jié)合螺栓事故現(xiàn)場(chǎng)的視頻，可吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生意識(shí)到螺栓強(qiáng)度計(jì)算的重要性；在講疲勞破壞時(shí)，引入1998年德國(guó)列車(chē)事故的視頻，直觀(guān)地加深學(xué)生對(duì)循環(huán)應(yīng)力作用下零件會(huì)出現(xiàn)疲勞斷裂這種失效形式的理解，由感性認(rèn)識(shí)上升為理論知識(shí)，對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的印象深刻；在講解帶傳動(dòng)的打滑時(shí)，通過(guò)Flash演示打滑的特性，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。通過(guò)這些教學(xué)手段，使深?yuàn)W的理論知識(shí)得到簡(jiǎn)化、直觀(guān)，使學(xué)生獲得最真切的感性和理性認(rèn)識(shí)，能夠比較牢固地掌握一些基本理論和概念。

3 課內(nèi)任務(wù)學(xué)習(xí)

教師在課堂上以講授為主，長(zhǎng)時(shí)間滿(mǎn)堂灌時(shí)，學(xué)生的注意力下降，思想不易集中，理解能力也隨之降低。導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)新理論時(shí)，思維速度滯后于教師傳遞信息的速度，來(lái)不及仔細(xì)、深入思索，處于聽(tīng)不太懂、記不太清的被動(dòng)狀態(tài)。

因此，可以在課內(nèi)以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，由教師主講變?yōu)榕c學(xué)生互動(dòng)的方式，使學(xué)生對(duì)接受的信息進(jìn)行一次由淺入深的再加工，對(duì)錯(cuò)過(guò)的信息進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)，這樣更有利于優(yōu)化教學(xué)效果。比如在講授完相關(guān)知識(shí)點(diǎn)后，可利用適當(dāng)?shù)恼n堂時(shí)間與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，如通過(guò)“螺紋聯(lián)接的類(lèi)型和應(yīng)用”任務(wù)，使學(xué)生具備常用螺紋連接的選用能力；通過(guò)“軸的應(yīng)用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”任務(wù)，使學(xué)生具備軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸與軸上零件裝配的能力；通過(guò)“齒輪的參數(shù)與尺寸計(jì)算”任務(wù)，使學(xué)生具備認(rèn)識(shí)齒輪各部分和進(jìn)行齒輪結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算的能力；等等。通過(guò)這些課內(nèi)小任務(wù)，可將每次課的教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)和難點(diǎn)突顯出來(lái)，使學(xué)生更容易把握所學(xué)知識(shí)的核心內(nèi)容，目標(biāo)明確，達(dá)到可以看得見(jiàn)的學(xué)習(xí)效果。

4 小組項(xiàng)目教學(xué)法

該教學(xué)方法的學(xué)習(xí)模式是由教師確立項(xiàng)目?jī)?nèi)容，全班分為多個(gè)學(xué)習(xí)小組，共同完成此任務(wù)。比如，本門(mén)課大部分內(nèi)容講解完后，教師可布置多個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，如進(jìn)行X-Y送料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等小型的設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生自行分成4～5人的小組，每小組根據(jù)任務(wù)要求，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析并確定出設(shè)計(jì)方案。然后，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹和原理說(shuō)明，并由其他小組對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行討論和分析，確定其設(shè)計(jì)的可靠性和可行性。因此，小組項(xiàng)目教學(xué)法具有實(shí)用性和綜合性，可將以前學(xué)習(xí)的內(nèi)容，即各類(lèi)零部件的應(yīng)用場(chǎng)所、設(shè)計(jì)、使用要求等進(jìn)行融合，對(duì)本門(mén)課的離散性、零碎性的特點(diǎn)進(jìn)行彌補(bǔ)，使學(xué)生能充分體會(huì)機(jī)械設(shè)計(jì)的樂(lè)趣，了解機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程。

在小組項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程中采取啟發(fā)式教學(xué)，學(xué)生是主體，教師以指導(dǎo)為輔，起到把握項(xiàng)目大方向和啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維的作用，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生具體完成機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)、零件類(lèi)型選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。通過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的完成，可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主性和合作性，為后期的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

采用上述的教學(xué)方法和教學(xué)形式，針對(duì)本門(mén)課對(duì)兩屆本科生進(jìn)行了課堂教學(xué)模式改革，得到以下收獲。

1）本課程內(nèi)容比較繁雜，知識(shí)點(diǎn)分散，在學(xué)生開(kāi)始學(xué)這門(mén)課時(shí)，先梳理好學(xué)習(xí)本門(mén)課程的主線(xiàn)。在講解不同章節(jié)時(shí)，學(xué)生根據(jù)此主線(xiàn)學(xué)習(xí)不同的知識(shí)內(nèi)容，覺(jué)得比較容易入門(mén)，對(duì)本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容更加明確，而且也不易被本門(mén)課信息分散的特點(diǎn)所干擾。

2）在課程講解時(shí)，適當(dāng)?shù)丶尤胍恍┭菔痉椒?，不僅活躍了課堂氣氛，使教學(xué)由教師滿(mǎn)堂講授的過(guò)程改變?yōu)樯鷦?dòng)趣味穿插的課堂教學(xué)過(guò)程，同時(shí)提升了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，并調(diào)動(dòng)了他們的學(xué)習(xí)積極性。

3）在教師傳遞大量信息量后，學(xué)生來(lái)不及接收或理解教師傳遞來(lái)的信息，處于聽(tīng)不太懂、記不太清的狀態(tài)。采用課內(nèi)任務(wù)學(xué)習(xí)和完成一些小項(xiàng)目設(shè)計(jì)，可加深學(xué)生對(duì)本門(mén)課的基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理的理解，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，促進(jìn)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，拓展學(xué)生創(chuàng)新的意識(shí)和能力。