机械设计基础课程教学改革探索与实践

孙国芹 许东来 赵 京

北京工业大学 北京 100124

机械设计基础课程教学改革探索与实践

孙国芹 许东来 赵 京

北京工业大学 北京 100124

对机械设计基础课程的教学方法、教学手段及实践教学环节进行了改革和实践，提出了具体的改革思路，为培养学生的学习兴趣、自我学习能力和工程素质能力提供了参考途径。

机械设计基础；教学改革；实践环节

机械设计基础课程是近机械类各专业学生必修的技术基础课，而且是实践性很强的应用型课程。课程内容来自实践，服务于实践，随科技发展而不断扩展。这就要求教师在课堂上采用多种教学手段与方法，使学生在课堂学习中能更多地接触实践，更有兴趣地学习这门课，更好地培养工程素质。

针对学生刚进入二、三年级，学生接触实际少，而该课程的实践性强，学生不知如何学好这门课，或学生学习兴趣不高，作业有部分人不能独立完成等现状。笔者总结近几年该课程课堂教学经验，在教学方法、教学手段和教学内容上做了一些探索。

1 明确第一堂课在课程学习中的地位

好的开始是成功的一半。这句话用在教师讲课上同样适用。首先，新学期开始，第一堂课是第一次和学生接触，第一次课讲好了，学生对教师有个良好的印象，对课程也充满了兴趣和探索的欲望。所以在上第一堂课时，作为为人师表的教师首先应注重仪表，但最重要的是准备好这第一次课的内容，用课堂内容吸引学生有兴趣去学习。

通常首先是通过讲解课程有关的应用实例，如：展示一些先进机械设备、机械设计创新等内容，告诉学生这门课程的工程和生活应用。而后交代清楚这门课要学习的内容，这门课的学习要求，及提出采用什么样的学习方法最有效等建议。让学生明白为什么要学习这门课，在这门课上他们将学到什么，以及这门课对他们的课程学习、能力培养等有什么帮助。要特别强调这门课程实践性强的特点，注意学习方法上不能按以往数学、物理等知识课的学习方法，要注意在实践中学习，在实践中成长。

另外要明确教师对考勤、课后作业、课堂作业、实践大作业及考试各环节的要求，如笔者对学生考核基本是按5%+10%+5%+15%+65%比例来评定综合成绩的。要求考勤一方面是学校教务的要求，一方面笔者认为学生在课堂上听讲的学习效率要高于自学的效率，而且教师也会把自己的实践体会和经验融入讲课中，而这些在课本上未必能找得到。笔者对课后作业的要求，在第一课上就跟学生讲明，作业可参考，但不可以照抄，尤其是设计性作业，如带传动设计等作业，同学如果是独立完成，就不可能有完全相同的作业答卷。所以事先跟学生讲明，一旦发现照抄，平时成绩就比别人要低。只要教师作出这样的要求，学生就能做到不抄袭。近年来这项措施的实施比较有效，同学自己做作业的学风一直较好。另外由于课堂作业能起到适当集中学生注意力和考验近期学习效果的作用，所以近几年一直在实施。实践大作业就是在生活中寻找我们所学过的机构或零件，这项任务在课程前期就会布置下去。课程考核的各个环节在第一次课就给大家交代清楚，让同学们在课程学习初期就定好自己的学习目标，做到心中有数。

2 以旧引新，注重课前复习和课后作业

每次课的开始，教师都将采用一些方法或手段引导学生到新的教学内容之中，如何引导，有各种不同的方法。笔者通常采用复习引入、提问引入和实物导入这样几种方式，收效很好。目的是为了使学生能更好地接受新知识，有更多的感性认识。复习导入比较常见，通过回顾上一次讲解的内容，承上启下地引出这次课的内容。而且随着一个学期周期的缩短、课程学时的压缩，在课前把上次课讲解的重点内容以板书形式展现，越来越得到学生的认可。上课铃响，就带着大家一起回顾上次课的学习重点，对课程要求掌握的内容在黑板上做明确标示，之后在前面内容基础上引出这次课要讲解的知识点。这种做法对于学生来说，第一，温故而知新；第二，解决了课程知识点多，学习无头绪的问题，方便了复习总结，为期末的复习打下基础。既节省了时间，又提高了学习效率，这种方法得到了学生的肯定。

对于课后作业，笔者曾尝试过单独上习题课和及时讲解习题两种方式教学，结果发现，在批改完作业后，及时讲解课后作业效果更好，因为这些作业是他们最近刚刚完成的，对作业和书中相关内容比较熟悉，对于出现的错误也比较在意，希望教师及时解惑。所以如果学生做作业有难度,就利用课堂的前5～10分钟时间来讲解大家集中出现的问题，学生也比较认可这种方式。

3 教学手段多样化

机械设计基础课程作为一门实践性很强的课程，对于缺乏工程实践知识和动手能力的大学生来讲，除了通过实践环节，如实验、实习及课程设计等环节来弥补外，教师充分利用好每次90分钟的课堂时间非常重要。在多媒体技术发达的今天，上课使用多媒体已是非常普遍的事情。该课程除了用多媒体技术外，通过实物教具或现场教学方式对提高学生感性认识，提高学习主动性都有很大帮助。

教师通过在课堂上展示一些实物教具可让学生有直观和感性认识，更可以通过更多的实物或接近真实的三维动画来开阔学生视野，了解更多实际应用，让学生认识到课程的实用性，有兴趣来学习。兴趣是最好的老师。甚至针对有些章节的学习，可直接让他们通过参观讲解的方式来完成，如联轴器和离合器一章，该部分内容可利用大量实物图例或三维动画在课堂完成，但更好的方式是把同学们带到实验室，面对不同类型的联轴器进行现场讲解。另外还可以把教师的一些与课程相关的科研应用、学生的科技创新成果展示给他们。让他们在对课程有更大学习兴趣的基础上有更多主动性、积极性来学习这门课程。在实物动画搜集上，教师除了从实际生活中拍摄外，可充分利用网络，挖掘更多的教学资源。

4 重视课程实践环节

实践教学是培养学生的观察分析能力、动手能力、综合设计能力及创新意识培养的重要教学环节。本课程设置了3个实践环节：课程实验、实践性大作业和课程设计。

4.1 课程实验

尽管课堂教学学时压缩为48学时，但在实验教学上坚持2个实验不能丢：机构运动简图绘制与分析，减速器拆装与结构分析。这2个实验一个是教材所学机构知识的综合，一个是机械零件知识的综合，很有代表性。在实验中学生有更多的动手机会，对书本知识有了更深层次的理解。特别是减速器拆装与结构分析实验，它的开展为后续的课程设计工作奠定了很好的基础。

4.2 实践性大作业

为了让学生有更多主动性积极性去学习课程内容和更好地培养工程实践能力，教师在第一次课就提出了课程大作业，题目是寻找生活和工程中课堂学过的机构或零部件。要求学生在自己身边、企业或实习车间等场所，寻找课堂学过的机构或机械零部件，要求用手中的相机拍下来，对其中的机构绘制机构简图，对零部件绘制平面图，说明该机械用途及该部分机构或零部件在该机械中所起作用，最后以书面报告形式提交，1～2人为一组。如课堂有时间，会让他们做交流报告。因笔者一直同时带2个班，所以就明确是以2个班中做得最好的一组为该部分成绩满分。学生的主动性得到了极大地调动，他们纷纷在自己的周围寻找机械，并用相机记录下来。这样他们走到哪儿，看到了某种机械，就会停下脚步去观察思考，在实践中学习。这些实物图片对教师也有一定的帮助，丰富了教师的课件素材。另外在此基础上也提出了选做大作业：根据自己的兴趣爱好，自己设计一个机构或机器来完成某一目标。这2项作业的布置，使勤奋好学的同学的积极性得到了较大的发挥，也使学习能力强的同学在课程学习中有更多的学习和发展空间。更重要的是让学生走出课堂，更多地接触工程实践，在课外时间得到更多课程学习。

4.3 课程设计

机械设计课程设计是本课程的最后一个重要实践环节之一。也是高等工科院校机械类学生进行的第一次较全面的、综合性的、理论联系实际的实践性环节。通过该环节的锻炼，不仅能使学生巩固、加深和扩展已学过的知识，而且培养学生的工程实践能力和创新设计的能力。

在2周的课程设计环节，尽管大家做的都是减速器设计，但每个学生是不同的题目，或是同一题目不同传动方案或不同数据，教师提出考核要求，避免简单照抄。教师在草稿计算、装配草图绘制2个关键环节上要严把关。在画装配草图时让学生充分利用实验室减速器模型，弄懂自己画的每条线都代表什么，教师通过考核答辩环节加以监督。另外在这个环节，提出三维设计作为选做的教学要求，让学习能力强的同学有发展的空间。当然教师对应的激励措施就是在学生成绩上体现。2周的课程设计对学生来说非常辛苦，他们收获和体会也很多，有很多同学都表达了他们对课程设计的体会，其中一位同学的话具有一定的代表性，他写道：“短短两周课设即将结束，但给我带来了非比寻常的两周学习生活，本打算像往常一样，把课设生活糊弄过去，赶紧迎接充满快乐的暑假生活。但计划赶不上变化，从课设开始的第一天起，我就深深地意识到课设并没有想象的那么简单容易。需要投入120分的热情，加入120分的辛勤，融进120分的智慧，才能真正体会到机械课设的精髓所在”。

课程设计的最后一个环节是答辩环节，教师通过一对一答辩环节，掌握每位同学学习程度，在综合草稿计算、草图绘制、机图绘制、说明书编写及答辩各环节的学习情况，给出公平合理的分数。

5 教学效果

机械设计基础课程及课程设计的逐项改革实践自实施以来，学生课程考试的及格率基本在85%以上。近几年教务处组织学生对教师的网上评分一直保持在90分以上，这些成绩说明了改革措施得到学生的肯定，对教师的工作也是一种支持和鼓励。在课程设计环节，在教师严格监管和检查措施下，同学们通过艰苦的学习过程，一般只要能从头坚持到尾，成绩都可以达标，各个环节完成较好的同学还可以得到优良的好成绩。由于课程设计中同学之间讨论得多，也培养了同学们的团结合作和互帮互助精神，因此他们认为“两周的课设生活虽然是艰苦的，但也是快乐的。”

总之，机械设计基础作为一门专业技术基础课，课程内容实践性很强，在教学中，教师需要积极探索各种教学方法和教学手段，紧密结合工程实际，采取多种方法培养学生对机械的学习兴趣，培养学生的工程意识和实践动手能力。

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Abstract: The paper reformed and practiced on teaching methods, teaching means and practical teaching for the mechanical design foundation course and specific reform measures were proposed. The reference ways were provided for cultivating learning interest, self-learning ability and the engineering quality ability of students.

Key words: mechanical design foundation; teaching reform; practice

Teaching reform and practice for mechanical design foundation course

Sun Guoqin, Xu Donglai, Zhao Jing
Beijing university of technology, Beijing, 100124, China

2010-09-21

孙国芹，博士，副教授。许东来，博士，副教授。赵京，博士，教授。