《機(jī)械原理》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》的模塊化教學(xué)研究

李曉貞，王曉軍，門艷忠，劉羽

（常州工學(xué)院機(jī)械與車輛工程學(xué)院，江蘇常州，213032）

引言

《機(jī)械原理》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》是機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是從基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程、從理論到工程實(shí)踐的兩門過渡、銜接課程，是力學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)等基礎(chǔ)課程在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用，為機(jī)械類本科生樹立本學(xué)科基本概念，并培養(yǎng)機(jī)械專業(yè)的基本技能，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。機(jī)械類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，除了使學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)外，還要使學(xué)生具備工程應(yīng)用實(shí)踐能力，具有從事機(jī)械、機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造及系統(tǒng)的技術(shù)分析與生產(chǎn)組織管理、設(shè)備控制的基本能力?！稒C(jī)械原理》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》這兩門課程恰好與這兩方面的培養(yǎng)目標(biāo)相一致，《機(jī)械原理》著重于機(jī)構(gòu)學(xué)的原理，從整體上研究機(jī)械的傳動(dòng)原理，如連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等，同時(shí)涉及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)力分析、平衡問題等，主要學(xué)習(xí)幾何學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)[1]；而《機(jī)械設(shè)計(jì)》則是講解機(jī)構(gòu)、零件的設(shè)計(jì)步驟和各參數(shù)設(shè)計(jì)方法[2]。因此，有必要在《機(jī)械原理》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》的教學(xué)過程中要結(jié)合這兩門課程的特點(diǎn)，并綜合考慮機(jī)械類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，開展模塊化教學(xué)的研究。

1 模塊化教學(xué)

模塊化教學(xué)包括“MES”和“CBE”兩種具有代表性的流派，我國(guó)對(duì)于模塊化教學(xué)的研究與實(shí)踐基于“項(xiàng)目化”教學(xué)，大概從上世紀(jì)90年代已經(jīng)開始進(jìn)行探索[1]。MES（ Modules of Employable Skills,模塊式技能培訓(xùn)）,是20世紀(jì)70年代初由國(guó)際勞工組織研究開發(fā)出來的以現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)為主，以技能培訓(xùn)為核心的一種教學(xué)模式[3]。CBE（ Competency Based Education，能力本位教育）,主要以加拿大、美國(guó)等為代表,它是以執(zhí)行能力為依據(jù)確定模塊,以從事某種職業(yè)應(yīng)當(dāng)具備的認(rèn)知能力和活動(dòng)能力為主線，可稱之為 “能力模塊”。

我國(guó)90年代開始的項(xiàng)目化教學(xué)研究突破傳統(tǒng)的“學(xué)科教學(xué)”模式，并擺脫傳統(tǒng)的“學(xué)科本位”思想束縛，在教學(xué)過程中由教師為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，增加課堂上師生的互動(dòng)。雖學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有了較大的提高，但也對(duì)學(xué)校的軟硬件提出了更高的要求，反映出存在的一些問題：試驗(yàn)教學(xué)設(shè)備落后、課堂模式固定；教師對(duì)學(xué)生和試驗(yàn)設(shè)備了解不夠全面；“雙師型”教師的數(shù)量與實(shí)際需求缺口太大，教師的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏。

要解決上述問題，除了學(xué)校加大軟、硬件設(shè)施的投入外，開展模塊化教學(xué)研究是一項(xiàng)重要且必要的措施，從機(jī)械專業(yè)的職業(yè)能力要求出發(fā)，將這些能力要求進(jìn)行切割、模塊化，并體現(xiàn)在課堂教學(xué)中，使《機(jī)械原理》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》兩門課程具有科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化和基層化特點(diǎn)，才能根本解決傳統(tǒng)課堂教育存在的問題。

2 課程的模塊化構(gòu)建

以《機(jī)械原理》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》兩門課程的培養(yǎng)目標(biāo)為基礎(chǔ)，綜合考慮課程安排和課程實(shí)施，將教學(xué)內(nèi)容按照知識(shí)點(diǎn)和能力要求，合理的編排課程模塊，由學(xué)校組織教授、專家通過集中討論，對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生的任職崗位進(jìn)行職業(yè)能力分析，完成職業(yè)能力的歸納總結(jié)，按照職業(yè)能力開發(fā)相對(duì)獨(dú)立、涵蓋主要職業(yè)能力要求的課程模塊。

2.1 理論知識(shí)模塊

對(duì)《機(jī)械原理》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》學(xué)習(xí)的前提是掌握在機(jī)構(gòu)原理和設(shè)計(jì)時(shí)涉及的理論知識(shí)，如理論力學(xué)、材料力學(xué)、強(qiáng)度理論、平衡理論、摩擦學(xué)理論等，通過對(duì)兩門課程的分析，將理論知識(shí)劃分模塊[4]，在課堂上講述最基礎(chǔ)、最實(shí)用、最重要的內(nèi)容，并給學(xué)生介紹《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》這一強(qiáng)大工具，其余的留給學(xué)生自學(xué)。通過理論知識(shí)模塊的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握機(jī)械學(xué)習(xí)這兩門課程所必須的一些理論知識(shí)，為學(xué)生的可持續(xù)學(xué)習(xí)、繼續(xù)教育創(chuàng)造條件。

2.2 專業(yè)知識(shí)模塊

《機(jī)械原理》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》兩門課程分別講授機(jī)構(gòu)的原理與機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，包括連桿機(jī)構(gòu)的原理和設(shè)計(jì)、齒輪機(jī)構(gòu)的原理和設(shè)計(jì)、凸輪機(jī)構(gòu)的原理和設(shè)計(jì)、帶傳動(dòng)的原理和設(shè)計(jì)、鏈傳動(dòng)的原理和設(shè)計(jì)等內(nèi)容[5]。個(gè)人認(rèn)為可以將《機(jī)械原理》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》兩門課程糅合在一塊，按對(duì)象分模塊教學(xué)。如在《機(jī)械原理》有齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)、輪系及其設(shè)計(jì)，在《機(jī)械設(shè)計(jì)》中有齒輪傳動(dòng)，在其后的《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》這門課中是設(shè)計(jì)齒輪減速器，這四部分內(nèi)容都是齒輪方面的內(nèi)容，可以單獨(dú)作為一個(gè)專業(yè)知識(shí)模塊在課堂上講解。每個(gè)專業(yè)知識(shí)模塊某一對(duì)象的設(shè)計(jì)，學(xué)生通過學(xué)習(xí)從原理到設(shè)計(jì)方法掌握該對(duì)象的相關(guān)知識(shí)，達(dá)到今后職業(yè)能力的要求。

2.3 實(shí)踐技能模塊

實(shí)踐技能模塊是學(xué)習(xí)這兩門課程的重點(diǎn)模塊，包括課內(nèi)試驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)。通過實(shí)踐技能模塊的練習(xí)，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和實(shí)際工作技能，使學(xué)生能勝任今后的工作崗位。要構(gòu)建實(shí)踐技能模塊就需打破現(xiàn)有的教學(xué)計(jì)劃，加強(qiáng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，并在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，由學(xué)校專家、教授負(fù)責(zé)，聯(lián)合企業(yè)的相關(guān)人員參與，共同擬定實(shí)踐技能模塊的內(nèi)容。

2.4 職業(yè)素質(zhì)模塊

職業(yè)素質(zhì)模塊是提高學(xué)生的綜合職業(yè)能力，尤其是意志、職業(yè)素質(zhì)、自學(xué)能力、心理承受能力的培養(yǎng)，因課堂上的時(shí)間有限，而機(jī)械設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容廣泛，不可能在學(xué)校里學(xué)習(xí)到所有的專業(yè)知識(shí)，因此學(xué)生需要掌握自學(xué)、查閱、使用工具書的能力，以適應(yīng)今后的職業(yè)要求。

3 結(jié)束語

《機(jī)械原理》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》就是培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和對(duì)現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品不斷改進(jìn)、完善的能力，模塊化教學(xué)設(shè)計(jì)能針對(duì)這些要求實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，但在模塊化課程設(shè)計(jì)時(shí)要開發(fā)足夠完善的課程模塊，充分體現(xiàn)職業(yè)能力要求，同時(shí)尊重學(xué)生的個(gè)體差異，貫徹因材施教的教育理念，并且要有“雙師型”教師做保障，真正體現(xiàn)我校教學(xué)的理念-“教會(huì)，學(xué)成”，保障模塊化教學(xué)的順利實(shí)施。

[1]濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第八版，, 北京: 高等教育出版社.2005-12.

[2]孫桓.機(jī)械原理[M].第7版, 北京: 高等教育出版社, 005-12.

[3]齊曉光, 侯慶森, 李復(fù)然.淺談?wù)n程的模塊化改革[J].教學(xué)探索, 2012,33(93): 157.

[4]孫翔, 張融, 魯兵, 等.基于《機(jī)械原理》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》學(xué)習(xí)與研究[J].學(xué)科建設(shè), 2013, 8: 132-133.

[5]龐蔭銘.機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)模式的探索[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 6(26): 34-36.