机械原理课程教学改革与探索

2011-03-31张军昌郭红利侯莉侠西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100

长江大学学报(自科版) 2011年15期

张军昌，郭红利，侯莉侠（西北农林科技大学机械与电子工程学院，陕西杨凌712100）

《机械原理》课程是机械类专业及相关专业的一门主干技术基础课程，它具有较强的工程性、实践性和应用性，在整个教学体系中起着承上启下的作用；在培养学生的机械设计能力和创新思维、创新能力所需的知识、能力和素质结构中占有十分重要的地位，具有其他机械类课程不可替代的作用。

近年来，由于计算机的普及，多媒体在教学中得到普遍应用，加之国家对高校本科教学的评估与建设，使得教学软硬件进一步得到提升。随着国民经济和科学技术的迅猛发展，要求高校培养的机械类毕业生应具有较强的设计、创新和新产品的开发能力。但目前，全国各高校对机械原理课程教学时数进行逐年压缩的同时又要求对教学内容进行扩充。基于上述原因，机械原理课程的教学内容、方法、手段及其机械原理课程设计应围绕着 “以设计为主线，分析为设计服务，落脚点为机械系统方案的设计”的课程体系思想进一步进行调整和改革，以适应和完成新时期机械原理教学任务和教学目标。为此，笔者结合西北农林科技大学机械原理教学组多年的教学与实践，就机械原理课程教学改革工作进行了总结。

1 教学内容的优化调整

随着计算机技术的发展和普及，为采用解析法解决问题带来了便利。解析法在实际机械工程问题中应用趋于广泛，所以在教学中应加强解析法讲解及训练，以期适应目前的状况。但图解法在机械原理课程教学中也有着不可替代的作用，由于具有直观、物理意义清晰的特点，可以使学生更深入地掌握各种典型机构的运动学和动力学性能，有助于学生对基本概念、基本理论和基本方法的掌握和理解。特别是对本课程来说所特有的一些方法的掌握和理解，如扩大构件法、机构等效法、反转法，在处理一些实际工程问题中简单而有效，同时这些方法对培养学生的创新思维，空间想象能力等有着非常重要的作用，这也是机械原理课程教学的重要任务。所以在教学过程中在注重解析法教学的过程中，不能弱化图解法，应两者并重。具体在教学中如何来实现这一目标，笔者所在课程教研组的做法是在课堂教学中以图解法为主，兼顾解析法。课后小作业和考试主要考查对图解法的理解与掌握，以期学生对基本概念、基本理论和基本方法的熟练掌握和理解。而在课程设计中加强对解析法的理解和应用，培养学生的数学建模和计算机编程能力，提高和拓展学生对实际工程问题的分析、解决能力。

2 教学方法的改进

为了解决机械原理课程课时压缩与教学内容和教学基本要求的扩充这一矛盾，在教学上改变了过去面面俱到、满堂灌的教学方法，而把课程内容在总体上划分为三大部分，根据内容分别采用讲授、讨论和自学三者相结合的教学方法。对于重点章节的内容进行细致的讲解和强度较高的作业量，来确保学生真正掌握这部分内容。对于需要讨论的部分内容，教师应在课前布置好明确的讨论题目，让学生带着问题预习本章节内容，然后在课堂上进行分组讨论相关问题，教师对各个小组进行巡视并进行提示。讨论结束后，教师随机对各个小组中抽取1～2人进行答辩，最后以小组为单位上交讨论报告。这种教学方法的关键在于如何划分和确定讨论部分的内容，设计具有启发性和开放性讨论和答辩题目，以及对学生课堂讨论的有效组织。这种方法的优点在于承认学生在教学中的主体地位，充分考虑学生的认知能力，从而调动学生学习的主动性和积极性。而对于非重点章节，教师制定学习就要，指出重点，让学生自学，并上交自学报告，三部分内容均要列入考试内容。

课后作业对教学效果有积极的促进作用，是加强学生对所学知识进一步理解和应用的重要手段。但机械类专业学生作业量大，学生疲于应付各门课程的作业，使得作业质量不高，甚至出现抄袭现象，这已是不争的事实。如何解决这个问题也是教学改革的一个重要的方面。课程作业的目的就是让学生对基本概念、基本理论和基本方法的熟练掌握。基于这一目的，一是应该减少作业量，把作业分为必作和选作两部分，必做部分为要求必须掌握的基本教学内容，同时要注意避免作业内容的重复，其余作为选作部分。二是要精心设计习题集，对必做作业题目的解答步骤进行简要的提示，同时在图上分析的题目将题图精确附上，尽量减少学生不必要的作图量。三是作业后对普遍出现问题的作业进行详细的讲解。

3 教学手段的改进

多媒体是已被广泛采用的现代化的教学手段。机械原理课程理论性和实践性都较强，引入多媒体教学，即增加了教学内容的信息量，又可以加深学生对机械问题的感性认识，易于对一些问题的理解，提高课堂授课的效率和效果。通过图形、动画、音效的有机结合，使很多用语言难以表达的教学难点迎刃而解，易于学生的理解和掌握。极大地提高了授课效率和效果，培养了学生的形象思维能力，提高了学生对课程的学习兴趣。当然，并不是本课程的每一部分内容都适合多媒体教学，如平面机构的结构分析，运动分析和力分析，以及一些理论推导过程等问题，宜采用传统的粉笔黑板教学为主的教学手段。同时过度地采用多媒体，也会使学生产生视觉疲劳，注意力下降等问题，所以在本课程的课堂教学采用多媒体和黑板相结合，根据教学内容和学生的课堂反应及时调整教学手段，比较主动地掌握课堂气氛，从而取得较好的教学效果。

另外，作为教师，也应该多创建一些更具个性化的多媒体教案，体现不同的教学风格。

4 课程设计的改进

《机械原理》课程设计是培养学生具有进行机械系统运动方案设计的能力。主要进行原理方案设计、执行机构分析与设计、传动比计算与传动方案设计、原动机选择。在设计题目的选择上应多选来源于生产实际的课题使其感受机械原理课程学在生产实际中的应用，以激发学生的兴趣，培养学生们理论联系实际进行设计的能力。

该校以往的《机械原理》的课程设计一般安排在课程结束之后、期末考试之前，时间一般为2周。在这段时间，学生各种考试较多，对课程设计影响较大。因此，本课程教研组改变了以往课程设计开始时才布置题目的做法，而是将课程设计的题目提前布置，使学生们在学习过程中主动思考课程设计中的相关问题，有目的的去听课，诱导学生主动思维。在课堂教学过程中教师结合课程设计中机构选型及设计的普遍问题，适时进行集中答疑和讲解。这样做后不仅激发了学生们的学习兴趣，提高了课堂教学质量，同时也在课程设计期间学生设计进度加快，提高了课程设计的质量。