论文部分内容阅读
摘 要：针对非机械类专业的机械原理课程教学，分析了教学中存在的问题和特点，并提出了改进对策。在此基础上对机械原理课程的教学方法进行了探讨，提出“传统教学方法—板书”“多媒体课件”“自制三维视图以及动画的运用”“注重师生互动”以及“注重归纳和总结”五种方法相互结合、灵活使用的教学心得。
关键词：机械原理；非机械类；教学
Abstract： For teaching of non mechanical principle in mechanical speciality， some countermeasures is presented by analyzing the problems and features of teaching. Discussing the teaching methods of mechanical principle on this basis， five methods of "the traditional teaching methods： blackboard writing"， "multimedia courseware"， "self-made three-dimensional view and the use of animation"， "focus on teacher-student interaction" and "focus on the induction and summary" are proposed.
Key words： mechanical principle； non-mechanical； teaching
机械原理是以机器和机构为研究对象的专业基础课，具有很强的工程性、实践性和应用性。不仅是机械类专业的重点专业基础课，也是许多近机械类专业（如医疗器械）的基础课。如何解决课时量少和教学内容较难较多以及与学生工程实践性差、机械基础差以及对机械感性认识不足和机械结构复杂、难以想象等问题之间的矛盾，是提高非机械类机械原理教学质量的关键所在。
1 非机械类专业机械原理课程教学特色
非机械类专业的机械原理教学不同于机械类专业的教学，归纳起来，具有以下特点。
（1）非机械类专业学习机械原理是为本专业的相关机械结构学习打基础，与通用机械有一定的差别。目的是更好地理解本专业的机械基础知识，具有本专业特色。
（2）非机械类专业不像机械类专业学生那样系统地学习机械类相关课程，而是只选择其中的一部分进行学习，这就会出现课程间知识点不衔接。
（3）非机械类专业学生可能对机械学科没有完整的认识，没有意识到其重要性，导致学生学习兴趣不高。
对于以上问题，笔者在机械原理教学方面提出以下对策。
1.1 在课堂教学中体现专业特色
该课程的教学目标为：使学生具备一定的机械理论知识，了解常规的机构结构和特性，熟悉本行业各种设备的结构、工作原理和性能。
机械原理是研究机械共性问题的一门技术基础课，是对通用机械结构的介绍。对非机械类专业学生授课时，在讲授课本知识的同时，列举一些医疗器械结构方面的实例，可以使学生在学习机械原理时，对医疗器械有一定的了解，并且激发学生的学习兴趣。
机械原理课程很多章节的内容都能在医疗器械中找到实例。例如：医院病床的升降可以利用曲柄滑块机构实现，也可以利用螺旋机构实现；口腔科牙具是利用软轴实现对牙齿的打磨抛光。
1.2 把机械原理所学知识有机联系起来
由于非机械类专业的学生没有学过理论力学、工程力学等先修课程，需要教师在教学时补充相关知识点，把教学内容系统地连贯成一体。例如在讲授齿廓啮合基本定律时，由理论力学的三心定理可知两齿轮的相对瞬心，瞬心是两构件上相对速度为零的重合点，即瞬心也是两构件在该瞬时具有相同绝对速度的重合点[1]。授课教师要详细介绍瞬心的定义、三心定理以及不同构件之间瞬心的位置等相关知识，使学生所学知识前后连贯，形成整体。
1.3 指导学生科研，培养学生学习机械原理的兴趣并提高学生的创新能力
创新精神和创新能力的培养一直是普通高等教育的重中之重，机械原理课程教学也应该培养学生的创新能力。在完成机械原理基本机构，特别是三大机构（连杆机构、凸轮机构以及齿轮机构）的教学后，鼓励学生在生活中发现问题，特别是本专业使用的器械中存在的问题。然后鼓励和指导学生利用所学知识解决问题，进而申请专利。通过鼓励学生创新培养他们的学习兴趣，引导其主动思考，从而达到一个较好的学习状态。
2 教学方法探讨
2.1 传统教学方法—板书
板书教学具有显著的优点，如教师在黑板上板书时，可以有所侧重地进行讲解，需要学生重点掌握的内容，可以通过板书反复强调。另外，板书教学时，教师不仅可以传授知识，还可以通过语言、手势和眼神等与学生进行情感交流，激发学生的学习热情和兴趣。
对于机械原理课，由于很多机器、机构的运行原理和工作原理等内容很难通过板书表达清楚，而且大量的图形绘制也会占用太多的课堂时间，所以必须通过多媒体课件解决图多、板书立体感不强等问题。在使用多媒体教学时，还要结合一定量的板书，如利用板书进行公式推导、重点难点的强调，在多媒体教学时，课程的大纲和主要知识点也应以板书表达，便于学生总结和归纳。
2.2 多媒体课件
多媒体课件可以给教师节省大量黑板作图的时间，大大提高课堂教学效率。但是多媒体课件教学具有容量大、速度快、易操作的特点，如果画面切换太快，将不能给学生留出足够的思考时间，造成很多知识点一闪而过，不便于学生做笔记，极大地影响教学效果，所以，在使用多媒体课件教学时，要与传统板书相结合，二者相得益彰，才能更加有效地提高教学质量。 2.3 自制三维视图以及动画的运用
对于学时少，机械制图、理论力学等基础知识较差的非机械类学生而言，机械原理中机构的结构形式、运动形式、工作原理等的学习存在很大的困难。应用三维视图和动画可以准确表现机械原理中“动”的过程，弥补学生空间想象不足的问题。
机械原理中需要三维视图和动画制作的内容主要有：绪论中内燃机的工作原理、运动副的连接方式；平面机构中双曲柄机构、曲柄摇杆机构、双摇杆机构的运动形式以及极位夹角、摆角、死点位置；凸轮机构中各种凸轮的机构以及运动形式，使用作图法设计凸轮机构；齿轮机构各种类型齿轮的啮合形式，如斜齿轮、人字形齿轮、齿轮与齿轮、齿轮与齿条、涡轮与蜗杆等；常用机构中槽轮机构、棘轮机构的运动过程以及原理等。这些内容都是教学中的难点，很难通过教师的描述、文字或是二维视图表达清楚，但通过三维或动画可以生动形象地演示出来，使学生容易理解，并且激发学生的学习乐趣，培养观察能力和空间想象力，增强学习的主动性和学好该课程的信心。
三维视图和动画的制作给教师提出了更高的要求，需要教师掌握Powerpoint，Auto CAD，Pro/E，Flash等软件，而且制作时间和周期较长，但为了教学质量和效果的提高，应予倡导和支持。
2.4 注重师生互动
在教学过程中，要建立师生间的平等互动关系，充分调动学生在学习过程中的主动性和积极性。如在上课时通过提问检查学生对知识点的掌握情况；通过眼神的交流了解学生对知识点的理解情况，并提出思考题让学生课堂讨论等。
2.5 注重归纳和总结
（1）在讲解每一章节前，先告诉学生这一章节所要讲授的主要内容以及难点和重点，便于学生完整而有效地掌握整个章节的内容。在每一章结束时都要对这一章进行知识点的总结和归纳。
（2）加强各章节之间的联系。在讲授新课时，教师要把已学知识和新学知识联系起来，使学生能够融会贯通，形成完整的学习和思维过程，如在学习自由度时，与学生一起回顾机构、构件以及运动副等相关概念，在学习凸轮机构时，提问压力角、传动角等问题。
3 结束语
机械原理是一门工程实践性强、图形复杂的课程，对于非机械类专业学生的教学，应根据专业特色并结合多种教学方法，根据不同章节、不同内容、不同知识点灵活使用教学手段，以此提高教学质量，并且最大限度地调动学生的学习积极性、主动性和创新性。
参考文献
[1] 杨家军.机械原理[M].武汉：华中科技大学出版社，2009.
关键词：机械原理；非机械类；教学
Abstract： For teaching of non mechanical principle in mechanical speciality， some countermeasures is presented by analyzing the problems and features of teaching. Discussing the teaching methods of mechanical principle on this basis， five methods of "the traditional teaching methods： blackboard writing"， "multimedia courseware"， "self-made three-dimensional view and the use of animation"， "focus on teacher-student interaction" and "focus on the induction and summary" are proposed.
Key words： mechanical principle； non-mechanical； teaching
机械原理是以机器和机构为研究对象的专业基础课，具有很强的工程性、实践性和应用性。不仅是机械类专业的重点专业基础课，也是许多近机械类专业（如医疗器械）的基础课。如何解决课时量少和教学内容较难较多以及与学生工程实践性差、机械基础差以及对机械感性认识不足和机械结构复杂、难以想象等问题之间的矛盾，是提高非机械类机械原理教学质量的关键所在。
1 非机械类专业机械原理课程教学特色
非机械类专业的机械原理教学不同于机械类专业的教学，归纳起来，具有以下特点。
（1）非机械类专业学习机械原理是为本专业的相关机械结构学习打基础，与通用机械有一定的差别。目的是更好地理解本专业的机械基础知识，具有本专业特色。
（2）非机械类专业不像机械类专业学生那样系统地学习机械类相关课程，而是只选择其中的一部分进行学习，这就会出现课程间知识点不衔接。
（3）非机械类专业学生可能对机械学科没有完整的认识，没有意识到其重要性，导致学生学习兴趣不高。
对于以上问题，笔者在机械原理教学方面提出以下对策。
1.1 在课堂教学中体现专业特色
该课程的教学目标为：使学生具备一定的机械理论知识，了解常规的机构结构和特性，熟悉本行业各种设备的结构、工作原理和性能。
机械原理是研究机械共性问题的一门技术基础课，是对通用机械结构的介绍。对非机械类专业学生授课时，在讲授课本知识的同时，列举一些医疗器械结构方面的实例，可以使学生在学习机械原理时，对医疗器械有一定的了解，并且激发学生的学习兴趣。
机械原理课程很多章节的内容都能在医疗器械中找到实例。例如：医院病床的升降可以利用曲柄滑块机构实现，也可以利用螺旋机构实现；口腔科牙具是利用软轴实现对牙齿的打磨抛光。
1.2 把机械原理所学知识有机联系起来
由于非机械类专业的学生没有学过理论力学、工程力学等先修课程，需要教师在教学时补充相关知识点，把教学内容系统地连贯成一体。例如在讲授齿廓啮合基本定律时，由理论力学的三心定理可知两齿轮的相对瞬心，瞬心是两构件上相对速度为零的重合点，即瞬心也是两构件在该瞬时具有相同绝对速度的重合点[1]。授课教师要详细介绍瞬心的定义、三心定理以及不同构件之间瞬心的位置等相关知识，使学生所学知识前后连贯，形成整体。
1.3 指导学生科研，培养学生学习机械原理的兴趣并提高学生的创新能力
创新精神和创新能力的培养一直是普通高等教育的重中之重，机械原理课程教学也应该培养学生的创新能力。在完成机械原理基本机构，特别是三大机构（连杆机构、凸轮机构以及齿轮机构）的教学后，鼓励学生在生活中发现问题，特别是本专业使用的器械中存在的问题。然后鼓励和指导学生利用所学知识解决问题，进而申请专利。通过鼓励学生创新培养他们的学习兴趣，引导其主动思考，从而达到一个较好的学习状态。
2 教学方法探讨
2.1 传统教学方法—板书
板书教学具有显著的优点，如教师在黑板上板书时，可以有所侧重地进行讲解，需要学生重点掌握的内容，可以通过板书反复强调。另外，板书教学时，教师不仅可以传授知识，还可以通过语言、手势和眼神等与学生进行情感交流，激发学生的学习热情和兴趣。
对于机械原理课，由于很多机器、机构的运行原理和工作原理等内容很难通过板书表达清楚，而且大量的图形绘制也会占用太多的课堂时间，所以必须通过多媒体课件解决图多、板书立体感不强等问题。在使用多媒体教学时，还要结合一定量的板书，如利用板书进行公式推导、重点难点的强调，在多媒体教学时，课程的大纲和主要知识点也应以板书表达，便于学生总结和归纳。
2.2 多媒体课件
多媒体课件可以给教师节省大量黑板作图的时间，大大提高课堂教学效率。但是多媒体课件教学具有容量大、速度快、易操作的特点，如果画面切换太快，将不能给学生留出足够的思考时间，造成很多知识点一闪而过，不便于学生做笔记，极大地影响教学效果，所以，在使用多媒体课件教学时，要与传统板书相结合，二者相得益彰，才能更加有效地提高教学质量。 2.3 自制三维视图以及动画的运用
对于学时少，机械制图、理论力学等基础知识较差的非机械类学生而言，机械原理中机构的结构形式、运动形式、工作原理等的学习存在很大的困难。应用三维视图和动画可以准确表现机械原理中“动”的过程，弥补学生空间想象不足的问题。
机械原理中需要三维视图和动画制作的内容主要有：绪论中内燃机的工作原理、运动副的连接方式；平面机构中双曲柄机构、曲柄摇杆机构、双摇杆机构的运动形式以及极位夹角、摆角、死点位置；凸轮机构中各种凸轮的机构以及运动形式，使用作图法设计凸轮机构；齿轮机构各种类型齿轮的啮合形式，如斜齿轮、人字形齿轮、齿轮与齿轮、齿轮与齿条、涡轮与蜗杆等；常用机构中槽轮机构、棘轮机构的运动过程以及原理等。这些内容都是教学中的难点，很难通过教师的描述、文字或是二维视图表达清楚，但通过三维或动画可以生动形象地演示出来，使学生容易理解，并且激发学生的学习乐趣，培养观察能力和空间想象力，增强学习的主动性和学好该课程的信心。
三维视图和动画的制作给教师提出了更高的要求，需要教师掌握Powerpoint，Auto CAD，Pro/E，Flash等软件，而且制作时间和周期较长，但为了教学质量和效果的提高，应予倡导和支持。
2.4 注重师生互动
在教学过程中，要建立师生间的平等互动关系，充分调动学生在学习过程中的主动性和积极性。如在上课时通过提问检查学生对知识点的掌握情况；通过眼神的交流了解学生对知识点的理解情况，并提出思考题让学生课堂讨论等。
2.5 注重归纳和总结
（1）在讲解每一章节前，先告诉学生这一章节所要讲授的主要内容以及难点和重点，便于学生完整而有效地掌握整个章节的内容。在每一章结束时都要对这一章进行知识点的总结和归纳。
（2）加强各章节之间的联系。在讲授新课时，教师要把已学知识和新学知识联系起来，使学生能够融会贯通，形成完整的学习和思维过程，如在学习自由度时，与学生一起回顾机构、构件以及运动副等相关概念，在学习凸轮机构时，提问压力角、传动角等问题。
3 结束语
机械原理是一门工程实践性强、图形复杂的课程，对于非机械类专业学生的教学，应根据专业特色并结合多种教学方法，根据不同章节、不同内容、不同知识点灵活使用教学手段，以此提高教学质量，并且最大限度地调动学生的学习积极性、主动性和创新性。
参考文献
[1] 杨家军.机械原理[M].武汉：华中科技大学出版社，2009.