王 波，林其斌

应用型本科教育是以培养知识、能力和素质全面而协调发展，面向生产、建设、管理、服务一线的高级应用型人才为目标定位的高等教育［1］。与其他高等教育不同，更加注重培养“重基础、宽口径”的一线应用工程师。随着现代制造业的迅猛发展，培养具有相应专业的业务基础、较宽领域的基础知识、创新设计与实践能力的机械类人才，更好地服务于地方经济发展，是普通区域性应用型本科院校机械类专业人才的培养方向。

滁州学院2004年由专科院校升为应用型本科院校，为了服务当地机械行业发展的需求，申报了机械设计制造与自动化本科专业。传统的教育思想、教学内容和教学方法已不能较好地适应应用型人才培养的需要。为了尽快适应本科教育教学工作的要求和机械类应用型人才培养的需要，《机械原理》课程的教学正经历着从专科教育向本科教育的转变［2］。加强基础、提高学生的工程素质及工程实践能力、培养创新意识和创新能力成为机械专业本科生《机械原理》课程研究的目标［3］。因此，本文从《机械原理》的课程教学内容、教学方法和教学实践环节等方面进行探索性的改革研究。

1 《机械原理》课程特点

《机械原理》课程是一门以机器和机构为研究对象的科学，主要研究机械产品的运动方案设计，是机械类课程中最能培养学生创新能力的一门课程。本课程主要培养学生深入了解机械、正确使用机械的工程实践能力，培养学生创造性思维和创新设计能力，培养学生结合教学内容设计实验方案和独立进行实验操作的实践能力以及应用所学的基础理论和现代设计方法解决工程实际问题的能力，在机械类专业学生整个培养计划中占据核心地位［4］。

作为一门专业技术基础课程，《机械原理》是以高等数学、理论力学、普通物理等课程为基础，但与这些基础课相比，但其课程内容和学习方法等方面有着自身的特点［5］：

1.1 以掌握原理知识为主，并注意实际应用

机械原理课程不仅原理知识较多，与实际工程问题结合得更为紧密，研究对象更有针对性和实际意义，如铰链机构、连杆机构、凸轮机构、齿轮机构以及间歇机构等等。这些典型机构是组成任何复杂机械系统的基本单元在学习过程中，一方面要深刻理解这些原理和方法；另一方面更要注意这些原理和方法在工程实践中的应用。

1.2 学生难以把握重点知识以及实际问题的求解方法

对于大多数没有工程实践经历的同学来说，这门课程的入门比较困难，特别是各种机构的实际运动状态和效果，仅凭几幅平面图或照片是很难讲解清楚的。另外，机构的设计、分析方法也是同学们从没有接触过的。这些都是机械原理课程的难点所在。学生也普遍反映《机械原理》是一门“老师难教，学生难学，机构原理听得懂，创新机构难下手”的课程。

通过以上分析讨论可以看出，在教学过程中，不断更新教学手段和方法，探索《机械原理》教学改革的新路，对于激发学生学习兴趣、提高教学水平、适应应用性人才培养有着重要的现实意义。

2 丰富教学内容

传统的机械原理课程内容是建立在纯机械系统分析与设计的基础上。课程体系则是以机构的分析为主，侧重对机械的认知及其性能的分析。所以其课程教学内容选择、课堂讲授和课外训练等教学环节也是紧紧围绕知识的掌握而进行的，并长期形成了自我封闭的教学内容和体系，这不仅使其内容相对较陈旧，而且导致与相关课程在内容上存在有较大的重复或脱节。

针对我校的本科生源总体上文化知识相对较差这一实际情况以及根据我校培养高素质应用型本科人才的需要，机械原理课程应以增强学生创新能力、提高分析和解决问题能力为课程建设目标，该课程由原来课堂授课课时72学时压缩到54学时。显然，仍然沿用灌输式、面面俱到传统的教学手段已很难完成教学任务，难以提高教学质量。为此，我们将教学内容分化为5个模块，及“机构的结构分析”、“平面机构的运动分析”、“常用机构及其设计”、“机械系统动力学”和“机械系统的方案设计”五大知识模块，其中在课堂上着重讲解前三大模块，其他两个模块的的知识主要在课程设计和课程实践中讲解，充分利用课堂时间讲授重点知识。适当删除一些在工程实际中基本不再使用或已失去指导意义的内容、与先修课程内容重复的部分和一些繁琐的公式推导，重点培养学生应用现代设计方法和手段，进行机构分析、综合与仿真等解决工程实际问题的思维方法和基本技能。如连杆机构设计的图谱法和实验法、连杆机构力分析等。精简一些理论上已很成熟或专业性过强的内容，如略去齿轮传动中无侧隙啮合条件、根切的形成过程和不根切最小齿数公式推导过程，重点突出结论的应用。

随着科学的发展，学科间的交叉和渗透，本学科也出现了许多新的理论和研究方法，涉及的领域也不断扩大。为了让同学及时了解学科的发展动态，提高学习积极性，在授课过程中适时地将这些信息传达给同学，培养他们的专业兴趣和拓展视野。如微型机械、纳米机械、机器人技术等机械学科最新发展动态、研究内容和成果，以及机械学科在航空航天、深海作业、生物工程等领域的应用等。同时，CAD、CAE技术的发展和成熟为现代机械设计提供了有力的技术支撑，将三维虚拟样机技术、参数化设计技术和计算机运动仿真技术结合在《机械原理》中一同讲授，使学生既可以及时掌握最先进的机械设计手段，加快设计进程，提高了学生的学习兴趣。但引入这些内容，仅限于介绍基本概念和基本思路，“点到为止”，目的是激发学生主动获取知识的求知欲望和深入探索的热情。

3 改进教学方法

在传统的知识传授方式下，学生始终处于被动接受的地位，严重限制了学生的思维能力，压制了其创新精神，这不利于学生主动获取知识和创新能力的培养。教会学生获得知识的方法比传授知识更重要。通过机械原理的教学活动，把理论知识与生产实践相结合，与学生创新能力的培养相结合。将传统课堂传授知识的灌输式教学观念转变到用教师讲授的知识去发现问题、分析问题和解决问题的创新式观念上。采用有效的教学方法和手段，有利于课程目标的实现，有利于培养一批以理性思维代替传统思维，具有较强分析和解决问题能力的创新人才，具体方法如下：

3.1 尽量与工程实际相结合

随着计算机的普及，机械原理中增加了许多解析法的内容，例如，平面连杆机构和凸轮机构的设计两章中，教科书都用了很多篇幅介绍作图法和解析法。事实上，对于平面连杆机构，利用作图法或图谱曲线，已经可以满足一般工程设计的需要，解析法所能解决的位置对应（或轨迹点）并没有超过作图法所能解决的范围，只是精度有所提高而已，所以我们在教学中侧重作图法。而凸轮机构的情况恰恰相反，随着数控机床的大量应用，凸轮（或靠模原型）现在多用线切割加工，早以改变了传统的加工方法，因此用解析法算出凸轮的廓线坐标值就显得重要了，所以教学中侧重解析法。

3.2 加强分析讨论

一般的教材中，对公式的推导大都作了较详尽的介绍，但公式中参数的变化对机构性能和结构的影响介绍得较少，所以学生大都只会死套公式，不会灵活应用。我们除对少数重要公式作必要的推导外，将注意力主要放在对公式的讨论上。例如，齿轮的设计参数，其齿数、齿宽系数对齿轮传动的结构影响较大，因此应作详尽的讨论。

3.3 注意演化引导

对普通蜗杆传动来说，就其原理来说，完全可看作斜齿轮－螺旋传动－蜗杆传动演变而得到，因此普通蜗杆传动就其本质来说，仍可看作是一对斜齿轮传动，所以也有法面、端面、轴面之分，这是它们的共性，由于演变本身的特点，就使蜗杆传动有了自己的特性。这样引导容易使学生理解斜齿轮传动与蜗杆传动的异同点，对蜗杆传动的结构参数、失效形式、选材原则有清晰的轮廓。所以具体讲解时，就用不着再对设计公式多作介绍，只要将重点针对蜗杆传动的特点，讲清楚设计时应注意的事项就可以了。

3.4 引导学生自学

除了搞好课堂讲解外，应该引导学生进行有效的自学，发挥学生的主观能动性。其中包括：课前自学，教师预先告知学生下次讲课的内容、重点所在，有意识地出些思考题，以使学生自学有较强的针对性，提高预习的效果；课后自学，教师除精选作业，还引导学生将所学的知识加以整理和消化。例如，学生在学完各种传动机构后，列出一些表格，让学生翻书或者查资料来比较各类传动的特点。以使学生通过各类传动的互相比较，自己的主动搜集，对所学的知识加以深刻的理解；课内自学，教师有意识地在课堂上安排小块内容、小块时间自学，自由讨论，改变学生长时间被动听课的状态，活跃课堂的气氛，其实际效果要比教师连续讲解好得多。

4 强化实践教学

4.1 课程实验层次化

《机械原理》实验一般是以单一的验证性实验为主，为了破除学生对创造发明的神秘感，开阔视野，提高创新思维能力，在实验教学内容上，减少验证性项目，开设设计性、综合性实验项目。在实验方法上，实现由示范性、验证型向参与型、研究型转变。在管理上，突出以学生为主，对实验室进行开放，为学生提供更多的实践机会。为此，我们把课程实验分为三个层次：

4.1.1 认知性实验

主要是为了使学生对机械的运动和动力状况产生一些感性的认识。本层次实验主要以典型行业机械为实验对象，如减速器、内燃机等。学生首先要熟悉机器的使用说明书，仔细观察机器的总体结构，并观察机器的运动，从而明确机器的总功能；然后仔细观察机器的各个工作部分，理解机器的工作原理，讨论并完成功能分析和各个部分结构图的绘制；最终分组讨论完成绘制本机的机构简图。通过此类实验，可以锻炼提高学生观察能力、动手能力和知识综合应用能力，同时接触了解典型机械产品的工作原理，拓宽了知识面。

4.1.2 探究性实验

主要使学生思考和研究在改变实验条件下，机械的运动和动力状况。我们实验是基于UG开发的虚拟实验，采编了在工程中常用的几十多种运动副的形式，学生在计算机上拆出各个构件，仔细观察构件的结构，再将构件组装到一起，观察构件之间的接触和相对运动情况，确定运动副的类型。同时，学生通过改变机构的尺寸，实现不同的运动方式。该实验可以加深学生对构件结构、运动副的认识，启发学生进行运动副的结构设计。

4.1.3 自主开放式实验

为了提高学生的实际动手能力以及创新能力，我们为学生提供了各种机械零部件、电机、传输零部件、联接零部件等。主要实验内容涉及动手搭建机构，设计机构并实现机构的运动，使自己的设计可以得到实现，体现自己对运动设计的能力。本实验可提高参加者的动手能力、机械设计能力以及对机构运动的理解能力。

4.2 课程设计自主化

传统的《机械原理》课程设计教学环节中设计题目类型较单一，训练内容基本上是围绕系统方案设计、机构运动简图绘制、凸轮或连杆机构的图解法和解析法设计、编写课程设计说明书等进行。但千篇一律的内容，使学生感觉这一训练环节枯燥无味，激不起学习兴趣，同时也束缚了学生的思维，使得学生的学习积极性未得到充分发挥。

我们提倡以学生自主设计为主，教师辅助指导，学生和教师协商完成一个设计任务申请表，落实设计的任务、分析和设计的方法、进度安排等。然后，由学生自主进行调研、设计计算，同时要求学生对设计问题提出2～3个方案构思并进行比较。教师要及时针对出现的问题进行引导，必要时组织相关人员进行讨论。还为学生提供了ADAMS软件和机构运动方案创意设计实验仪，学生可以根据自己的情况进行计算机仿真或实物组装，验证自己设计的机构运动情况。最后，学生需提交设计计算说明书并进行答辩。答辩以6个学生为一组，学生首先要在规定的设计时间内对自己的设计进行陈述，然后，回答同学和老师所提出的问题。课程设计的成绩根据学生的设计、答辩、提出问题等方面的情况，由其他同学和教师确定。

5 结束语

随着技术的进步和我国现代化进程的加快，传统的机械原理的课程体系、教学内容和教学方法已不能较好地适应新形势下对技术应用型人才培养的需要。本文结合应用型人才的培养目标，对《机械原理》课程教学内容、方法及实践教学等方面进行了探索，并在实际的教学过程中取到较好的教学效果，但在学生的创新能力的培养等方面上有待进一步的研究。

［1］ 刘迎春.应用型人才培养目标定位及其知识、能力、素质结构的研究［J］.中国大学教学，2004（10）：56－57.

［2］ 鲍莉，康红艳.《机械原理》课程教学研究与实践［J］.重庆科技学院学报，2010（18）：178－179.

［3］ 赵京，魏姗姗.机械原理课程的教学改革实践［J］.化工高等教育，2007（18）：34－36.

［4］ 郑文纬，吴克坚.机械原理［M］.北京：高等教育出版社，1996：1－8.

［5］ 孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理［M］.北京：高等教育出版社，2006：1－4.