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摘 要：近机械类专业机械设计基础课具有很强的理论性、综合性和实践性，要求学生不仅要牢固掌握基础理论知识，而且要结合生产实践中积累的技术经验，具备将所学知识运用到工程实践中的能力，从而解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械时遇到的理论和实际问题。因此，在课堂教学中，教师必须采用合适的教学方法，使该课程成为一门能切实提高学生理论知识水平和实际应用能力的课程。
关键词：近机械类专业；机械设计基础；教学研究；教学方法
机械设计基础课是工程力学、机电一体化、化工过程机械等近机械类专业的一门重要的理论基础课，在学生专业课程学习中起着承上启下的关键作用，既是理论力学、固体力学、材料力学、机械制图、金工实习等先修课程的综合运用，又为学生学习各专业课程提供了必要的机械理论基础。该课程具有很强的理论性、综合性和实践性，要求学生不仅要牢固掌握基础理论知识，而且要结合生产实践中积累的技术经验，具备将所学知识运用到实际工程实践中的能力，从而研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械时遇到的理论和实际问题。因此，在课堂教学中，教师必须采用合适的教学方法，使该课程成为一门能切实提高学生理论知识水平和实际应用能力的课程。这是一项重要而具有一定难度的工作，也是该课程教师多年来一直探讨的热点问题。
一、机械设计基础课的教学内容和要求
机械设计基础课主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、计算方法和基本设计理论等。课程教材内容分为两部分，前半部分主要讲述各类机构共有的特点（机构自由度计算、运动分析、速度波动调节和回转件平衡）和各种常用机构（平面连杆机构、凸轮机构和齿轮机构）的基本原理和设计应用；后半部分主要讲述常用连接（螺纹连接、键连接、销连接）、机械传动（齿轮传动、带传动、链传动）、轴系零部件（轴承）等。
针对近机械类专业，教师在授课过程中应强调“夯实理论基础”和“加强知识运用”，突出基本素质和应用能力并重的培养理念，而不应过于强调理论知识的深度。因此，教师在教学中应强调学生对基本知识、基本原理的牢固掌握，并注重解决实际问题能力的培养，在整个教学过程中围绕这一教学要求与学生一起开展教学活动，并注重激发学生的学习兴趣和积极性。
二、机械设计基础课传统的教学形式
现今，课堂授课仍然是大学教师的主要教学方式，教学过程依然是一种“填鸭式”教学。在这种教学中，学生是被动地接受知识。例如：直动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计，是机械设计基础课程中的一个重要教学内容，由于受到从动件运动规律、基圆半径、滚子尺寸、包络线画法等多种因素的影响，仅靠教师口头讲述，对近机械类专业学生来说，掌握起来比较困难。
机械设计基础课程是一门涵盖面广、内容庞杂、理论性和实用性很强的学科，而学时有限，仅有56学时，若只靠教师课堂讲授，一定会影响学生对更多机械方面知识的掌握，限制对学生分析、设计和解决问题能力的培养。而且，该课程要求学生必须具备扎实的数学、力学理论知识，特别是理论力学、流体力学、积分变换等知识。笔者在教学中发现，学生除了能运用一些高等数学中的知识，其他相关知识已经忘得差不多了。这样会影响学生的学习兴趣。此外，传统的教学形式相对单一，教师在课程教学中对于一些复杂抽象的内容，口头表述困难，学生理解起来也很吃力，教学效果不理想。
三、机械设计基础课教学方法探索与实践
针对机械设计基础课，授课教师不但需要有扎实的机械理论知识和丰富的工程实践经验，而且需要具备良好的“传道、授业、解惑”的能力，即注重采用先进、灵活、多样的教学方法，激发学生学习兴趣，调动学生学习积极性，启发学生主动思考，活跃课堂气氛，提高课堂教学信息量，扩展学生的知识面，培养学生的实际应用能力。
1.教学方法的选择与设计
机械设计基础课涉及知识面广、知识点多，而近机械类专业和机械类专业要求不同，课程的内容设置也应有所不同。因此，在内容设置上应以一本教材为主，其他教材为辅，借助多媒体教学手段并结合现代化的网络工具，满足教学基本要求，精选内容，突出特色，反映学科新成就，充分注意教学内容的适用性和应用性，将不同来源渠道（教材、教辅书籍、网络、实物）的相关知识整合成适合学生学习的教学内容。同时，教师也应鼓励学生利用课余时间到图书馆或在网络上搜索相关知识，以课堂讨论的形式帮助学生巩固课堂所学和扩宽知识面。教师还应在这些过程中不断充实新内容，以做到不断更新、与时俱进。
2.教学方法的确定与实施
一是激发学生的学习兴趣和积极性。教师只有激发学生对新知识的好奇心和兴趣，学生才会更加积极主动地学习。在教材前半部分的教学中，教师要让学生在掌握机构的自由度计算和运动分析的基础上，认识各种常用机构，通过平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构3种典型的机构系统了解机构的组成形式、工作原理和运转特性，用系统的观点将各类机构联系起来。教师应向学生说明不要孤立地去认识单个的机构以及机构设计，而应前后联系起来，掌握机构分析、设计的基本理论和方法，确定机构设计的要求。例如：教师在讲授第一章“机构的自由度计算”时，明确机构自由度在实际工作中的重要意义，讲授计算自由度的方法，并列举工程实际中的相关例子进行练习。
教师在按顺序讲授平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构这三大常用机构时，通常会面临学生初学时难以建立各类机构间联系的问题。这时，教师可以内燃机为例，向学生展示一些图片和视频（如香港科技馆中展出的八缸和六缸往复式四冲程内燃机运动视频），让学生对内燃机有一些感性认识；然后介绍往复式四冲程内燃机工作过程的四个冲程运动，明确了三大机构在这一过程中的作用及相互连接关系，能就将这三大机构非常自然地联系起来。学生看到先进机器的视频，可以激发其浓厚的学习兴趣，更容易理解内燃机工作原理及组成，加深对三大机构的认识和理解，从而使教学收到良好的效果，并且，教师通过画出内燃机机构运动简图、计算自由度、考虑速度波动及转子平衡、螺纹连接、轴系设计等问题，很自然地将教材要求讲述的所有重要内容都联系在一起。所以，教师应该在讲授第一章内容时，详细介绍内燃机的工作原理，并在后面各章节的教学中注意联系。
二是采用多种手段丰富教学方法。在课程教学中，连杆机构、凸轮机构和齿轮机构设计计算部分，以及螺纹连接、带传动、轴系计算等部分都涉及较为复杂的数学计算，教师口头讲述费时费力，学生也感到枯燥无味，不能更好地从宏观的、工程的角度理解设计过程，无法进行创造性思维。为解决这个问题，笔者所在教研室做了很多工作。2006年基于VB开发了一套机械原理、机械设计基础课程机构教学辅助应用软件，以典型机构为分析对象，通过编程实现数据的输出、图形的输出以及程序设计辅导，其核心功能模块为设计计算演示模块。该软件包括平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构三个独立的计算演示子模块。例如：凸轮机构模块可完成五种基本廓形的设计和分析，可实现五种不同的从动件运动规律，输入原始参数后可点击按钮输出凸轮理论廓线和实际廓线的纵、横坐标，以及从动件的位移、速度和加速度等参数，也可输出推程或回程的最大压力角等；还可以输出凸轮机构图形结果，包括动态演示、位移、速度、加速度运动规律曲线。该软件应用于课堂教学后，由于使用方便，设计结果显示直观，能够激发学生的学习兴趣，并显著提高学生计算机辅助机构设计与分析的能力，受到了学生普遍好评。因此，我们不断对该软件进行改进和完善，现已扩展不少功能，多年来一直是教学中不可缺少的辅助工具。
在教学中，笔者还利用大型通用软件进行相关内容的辅助教学，既可以避免大量的复杂计算，又可以将分析结果生成图形、动画等，使教学更加生动形象，从而激发学生的学习兴趣，发挥学生的主观能动性，训练学生的创造性思维。
针对近机械类专业的教学要求，笔者通过对传统教学模式的分析，在教学过程中进行教学方法的改进和实践，使学生较好地掌握了该课程的基本理论，并主动地将理论应用到实际中，积极以计算机为辅助工具进行工程分析与计算，为其将未来更好地从事相关专业工作打下了坚实的基础。
参考文献：
[1]刘竹丽，陈江义，王迎佳. 基于VB的《机械原理》机构教学辅助工具开发[J]. 中原工学院学报，2006，（17）.
[2]杨可桢，程光蕴，李仲生. 机械设计基础（第五版）[M] .北京：高等教育出版社，2006.
责编：思 源
关键词：近机械类专业；机械设计基础；教学研究；教学方法
机械设计基础课是工程力学、机电一体化、化工过程机械等近机械类专业的一门重要的理论基础课，在学生专业课程学习中起着承上启下的关键作用，既是理论力学、固体力学、材料力学、机械制图、金工实习等先修课程的综合运用，又为学生学习各专业课程提供了必要的机械理论基础。该课程具有很强的理论性、综合性和实践性，要求学生不仅要牢固掌握基础理论知识，而且要结合生产实践中积累的技术经验，具备将所学知识运用到实际工程实践中的能力，从而研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械时遇到的理论和实际问题。因此，在课堂教学中，教师必须采用合适的教学方法，使该课程成为一门能切实提高学生理论知识水平和实际应用能力的课程。这是一项重要而具有一定难度的工作，也是该课程教师多年来一直探讨的热点问题。
一、机械设计基础课的教学内容和要求
机械设计基础课主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、计算方法和基本设计理论等。课程教材内容分为两部分，前半部分主要讲述各类机构共有的特点（机构自由度计算、运动分析、速度波动调节和回转件平衡）和各种常用机构（平面连杆机构、凸轮机构和齿轮机构）的基本原理和设计应用；后半部分主要讲述常用连接（螺纹连接、键连接、销连接）、机械传动（齿轮传动、带传动、链传动）、轴系零部件（轴承）等。
针对近机械类专业，教师在授课过程中应强调“夯实理论基础”和“加强知识运用”，突出基本素质和应用能力并重的培养理念，而不应过于强调理论知识的深度。因此，教师在教学中应强调学生对基本知识、基本原理的牢固掌握，并注重解决实际问题能力的培养，在整个教学过程中围绕这一教学要求与学生一起开展教学活动，并注重激发学生的学习兴趣和积极性。
二、机械设计基础课传统的教学形式
现今，课堂授课仍然是大学教师的主要教学方式，教学过程依然是一种“填鸭式”教学。在这种教学中，学生是被动地接受知识。例如：直动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计，是机械设计基础课程中的一个重要教学内容，由于受到从动件运动规律、基圆半径、滚子尺寸、包络线画法等多种因素的影响，仅靠教师口头讲述，对近机械类专业学生来说，掌握起来比较困难。
机械设计基础课程是一门涵盖面广、内容庞杂、理论性和实用性很强的学科，而学时有限，仅有56学时，若只靠教师课堂讲授，一定会影响学生对更多机械方面知识的掌握，限制对学生分析、设计和解决问题能力的培养。而且，该课程要求学生必须具备扎实的数学、力学理论知识，特别是理论力学、流体力学、积分变换等知识。笔者在教学中发现，学生除了能运用一些高等数学中的知识，其他相关知识已经忘得差不多了。这样会影响学生的学习兴趣。此外，传统的教学形式相对单一，教师在课程教学中对于一些复杂抽象的内容，口头表述困难，学生理解起来也很吃力，教学效果不理想。
三、机械设计基础课教学方法探索与实践
针对机械设计基础课，授课教师不但需要有扎实的机械理论知识和丰富的工程实践经验，而且需要具备良好的“传道、授业、解惑”的能力，即注重采用先进、灵活、多样的教学方法，激发学生学习兴趣，调动学生学习积极性，启发学生主动思考，活跃课堂气氛，提高课堂教学信息量，扩展学生的知识面，培养学生的实际应用能力。
1.教学方法的选择与设计
机械设计基础课涉及知识面广、知识点多，而近机械类专业和机械类专业要求不同，课程的内容设置也应有所不同。因此，在内容设置上应以一本教材为主，其他教材为辅，借助多媒体教学手段并结合现代化的网络工具，满足教学基本要求，精选内容，突出特色，反映学科新成就，充分注意教学内容的适用性和应用性，将不同来源渠道（教材、教辅书籍、网络、实物）的相关知识整合成适合学生学习的教学内容。同时，教师也应鼓励学生利用课余时间到图书馆或在网络上搜索相关知识，以课堂讨论的形式帮助学生巩固课堂所学和扩宽知识面。教师还应在这些过程中不断充实新内容，以做到不断更新、与时俱进。
2.教学方法的确定与实施
一是激发学生的学习兴趣和积极性。教师只有激发学生对新知识的好奇心和兴趣，学生才会更加积极主动地学习。在教材前半部分的教学中，教师要让学生在掌握机构的自由度计算和运动分析的基础上，认识各种常用机构，通过平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构3种典型的机构系统了解机构的组成形式、工作原理和运转特性，用系统的观点将各类机构联系起来。教师应向学生说明不要孤立地去认识单个的机构以及机构设计，而应前后联系起来，掌握机构分析、设计的基本理论和方法，确定机构设计的要求。例如：教师在讲授第一章“机构的自由度计算”时，明确机构自由度在实际工作中的重要意义，讲授计算自由度的方法，并列举工程实际中的相关例子进行练习。
教师在按顺序讲授平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构这三大常用机构时，通常会面临学生初学时难以建立各类机构间联系的问题。这时，教师可以内燃机为例，向学生展示一些图片和视频（如香港科技馆中展出的八缸和六缸往复式四冲程内燃机运动视频），让学生对内燃机有一些感性认识；然后介绍往复式四冲程内燃机工作过程的四个冲程运动，明确了三大机构在这一过程中的作用及相互连接关系，能就将这三大机构非常自然地联系起来。学生看到先进机器的视频，可以激发其浓厚的学习兴趣，更容易理解内燃机工作原理及组成，加深对三大机构的认识和理解，从而使教学收到良好的效果，并且，教师通过画出内燃机机构运动简图、计算自由度、考虑速度波动及转子平衡、螺纹连接、轴系设计等问题，很自然地将教材要求讲述的所有重要内容都联系在一起。所以，教师应该在讲授第一章内容时，详细介绍内燃机的工作原理，并在后面各章节的教学中注意联系。
二是采用多种手段丰富教学方法。在课程教学中，连杆机构、凸轮机构和齿轮机构设计计算部分，以及螺纹连接、带传动、轴系计算等部分都涉及较为复杂的数学计算，教师口头讲述费时费力，学生也感到枯燥无味，不能更好地从宏观的、工程的角度理解设计过程，无法进行创造性思维。为解决这个问题，笔者所在教研室做了很多工作。2006年基于VB开发了一套机械原理、机械设计基础课程机构教学辅助应用软件，以典型机构为分析对象，通过编程实现数据的输出、图形的输出以及程序设计辅导，其核心功能模块为设计计算演示模块。该软件包括平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构三个独立的计算演示子模块。例如：凸轮机构模块可完成五种基本廓形的设计和分析，可实现五种不同的从动件运动规律，输入原始参数后可点击按钮输出凸轮理论廓线和实际廓线的纵、横坐标，以及从动件的位移、速度和加速度等参数，也可输出推程或回程的最大压力角等；还可以输出凸轮机构图形结果，包括动态演示、位移、速度、加速度运动规律曲线。该软件应用于课堂教学后，由于使用方便，设计结果显示直观，能够激发学生的学习兴趣，并显著提高学生计算机辅助机构设计与分析的能力，受到了学生普遍好评。因此，我们不断对该软件进行改进和完善，现已扩展不少功能，多年来一直是教学中不可缺少的辅助工具。
在教学中，笔者还利用大型通用软件进行相关内容的辅助教学，既可以避免大量的复杂计算，又可以将分析结果生成图形、动画等，使教学更加生动形象，从而激发学生的学习兴趣，发挥学生的主观能动性，训练学生的创造性思维。
针对近机械类专业的教学要求，笔者通过对传统教学模式的分析，在教学过程中进行教学方法的改进和实践，使学生较好地掌握了该课程的基本理论，并主动地将理论应用到实际中，积极以计算机为辅助工具进行工程分析与计算，为其将未来更好地从事相关专业工作打下了坚实的基础。
参考文献：
[1]刘竹丽，陈江义，王迎佳. 基于VB的《机械原理》机构教学辅助工具开发[J]. 中原工学院学报，2006，（17）.
[2]杨可桢，程光蕴，李仲生. 机械设计基础（第五版）[M] .北京：高等教育出版社，2006.
责编：思 源