机械原理课程实践性环节的教学改革与实践①

2011-03-31周传喜

长江大学学报（社会科学版） 2011年4期

关键词：第二课堂课程设计原理

管锋周传喜

(长江大学机械工程学院,湖北荆州 434023)

机械原理课程实践性环节的教学改革与实践①

管锋周传喜

(长江大学机械工程学院,湖北荆州 434023)

长江大学机械原理课程实践性环节的教学改革主要围绕实验教学、课程设计及第二课堂3个方面展开,经过几年的探索与实践,取得了较好的效果。

机械原理;实践教学;教学改革

机械原理课程是从理论性很强的基础课向实践性较强的专业课过渡的一门重要的专业基础课。为了更好地理解、巩固及应用机械课程的理论知识,为后续课程及生产实践服务,长江大学机械原理课程实践性环节的教学改革主要围绕实验教学、课程设计、第二课堂3个环节展开。笔者主要就机械原理课程实践性环节的改革做一些探讨,以期更好地指导该课程的教学实践。

一、实验教学改革与实践

长江大学机械原理课程传统的实验教学学时为6学时,一般包括3个实验项目:即认知实验及机构运动简图的测绘,要求学生参观机构陈列柜及常用机构(牛头刨床机构、插齿机机构及齿轮油泵机构)的模型,根据实物及以上3类模型进行机构运动测绘;机构运动参数测量,该实验项目主要是针对连杆机构来设定的,要求学生利用授课教师所编的一个小软件来观察连杆上点的运动轨迹,从而判断多种杆长组合会产生何种类型的连杆机构;渐开线齿轮的范成实验,要求学生用范成仪在圆形图纸上依次用铅笔描绘出齿条刀具相对于轮胚在各个位置的包络线,据此形成被切削齿轮的齿廓。以上3个实验主要是演示实验及验证性实验,对学生掌握课堂知识具有一定的帮助,但这些实验教学方式比较死板,学生一般按照指导书上的步骤进行操作,甚至实验报告的格式都是固定不变的,这样很难激发他们的创新欲望。

随着教学改革的深化,机械原理课程的教材和教学内容都会增加一些新的知识点,传统的实验内容已经不能适应新的课程教学模式,这就要求实验教学内容也要做出相应的调整。由于实验设备、师资等方面的原因,实验教学内容往往不能及时调整。

针对以上传统实验的弊端,我们保留了原有的认知实验及机构运动简图的测绘项目,让学生首先认知专业机构模型,但在运动测绘方面加大了难度,要求每位学生绘制实验室没有的机构模型运动简图。这样一来学生不得不动手搜索相关的机构模型资料,完成模型机构运动简图的绘制。

我们将传统的机构运动参数测量项目转变为机构运动方案创新设计实验。课程组根据课程内容要求,购买了一批杆件组合模型。在学习连杆机构这章内容后,实验课上教师要求学生动手把不同的杆件模型组装在一起,实现不同的运动传递形式。比如,可拼成曲柄摇杆机构,将曲柄的匀速转动变成摇杆的变速摆动;还可以拼成曲柄滑块机构,将曲柄的匀速转动变成滑块的直移运动;还有部分学生将四根以上杆件组合成五杆机构、六杆机构,据此实现的运动形式将更加复杂。

另外,我们还在不增加实验学时的前提下,增加了一些选做项目,让学生采用选修学分的形式进行渐开线齿轮的范成实验、刚性转子的动平衡实验、机械系统动力学调速实验及摩擦磨损性能测定实验。通过这一举措,学生参与实验教学的积极性提高了,亲自动手实践的机会增加了,实验效果明显增强。

二、课程设计改革与实践

(一)课程设计题目

传统的机械原理课程设计题目主要局限于牛头刨床机构、蜂窝煤冲压成型机及自动打印机等。为了体现专业特色,同时又兼顾课程教学理论知识,我们对机械原理课程设计的题目进行了改革,针对不同专业,采用不同的课程设计题目。比如:对于具有石油特色的机械设计理论及其自动化专业,主要采用游梁式抽油机、往复泵、泥浆泵等体现石油特色的典型机构进行课程设计;对于材料成型专业,则主要围绕曲柄压力机、钢筋切断机等体现成型特色的系列机构来指导学生进行课程设计。课程设计题目要求3年不重复,每年一种类型,每位学生的设计参数完全不同,将课程设计成绩与学生的设计数据挂钩,若用别人的设计数据,成绩视为无效,这在很大程度上避免了学生之间相互抄袭的现象。

(二)课程设计教学手段

传统的课程设计结果往往只停留在几份图纸和书面报告上,学生对他们所设计的方案是否可行不得而知,所以积极性不是很高,更不用说创新了。近几年来,课程设计分专业出题,学生要采用计算机软件对自己所设计的方案进行三维虚拟造型,进行运动学仿真及可行性验证。学生们对三维虚拟造型都很感兴趣,学习Solidworks、3Dmax、U G等相关三维设计软件的积极性也较高。通过这一环节的训练,不仅提高了学生对三维设计软件的熟悉程度,而且还调动了他们的创新积极性,扩大了他们的思考空间,激励他们改进设计,大胆创新。

三、第二课堂实践教学

人才培养计划要求实践教学要做到与理论相结合,与生产、科研相结合,课内课外相结合,校内校外相结合,充分调动学生实践的积极性。围绕这一宗旨,我们将机械原理课程实践教学与学生的第二课堂相结合。长江大学的第二课堂活动非常丰富,学校组织的三维设计大赛、机械创新设计大赛等活动都跟机械原理课程有关。因此,我们将这些第二课堂活动与机械原理课程教学相结合,让学生进行该门课程的实践训练,他们可以利用所学知识进行三维虚拟设计,实现大赛要求的某种特定的功能。参加第二课堂活动,深化了学生对机械原理课程理论知识的理解和认识,开阔了他们的视野,为他们参加系列省级、国家级比赛奠定了坚实的基础。

自2006年以来,湖北省机械创新设计大赛已经举行了3届,我校的参赛作品越来越多,取得的成绩越来越好,特别是2010年我校还有一项作品入围国家奖。长江大学机械原理课程组的所有老师均为大赛的指导教师,参赛的学生大多已学过机械原理课程,其中有相当部分学生参加过学校组织的三维设计大赛、机械创新设计大赛等第二课堂活动。以上情况说明,将第二课堂与课程实践教学相结合,可以激发学生的创新积极性,开阔他们的思路,提高他们的动手实践能力。另外,我们还以第二课堂的诸多平台为基础,组织学生参加国家级的制图大赛、挑战杯大赛,学生从这些活动中获得的知识是他们在课堂上所不能学到的,将成为他们人生中一笔宝贵的财富。