机械原理课程“三位一体”教学的探索与实践

申 燚，王明强

（江苏科技大学机电与汽车工程学院，江苏 张家港 215600）

《机械原理》课程，是机械类专业的基础核心课程，是基础理论课到专业课之间的桥梁，是机械类专业学生能力培养和素质教育的最基本课程。《机械原理》课程呈现出知识点多而难的特点，且比较抽象和枯燥，因此如何改革《机械原理》课程，提高教学效率，一直是该课程一线教师所关注的。

1 教学改革的集中点

目前教学改革主要集中在以下几个方面：

（1）改革教学内容，注重教材及最新教学思想[1]；

（2）改进教学方法和教学手段，提高教学效率[2]；

（3）加强实践性环节，培养和锻炼学生的创新思维能力[3]。

上述改革涉及到了《机械原理》的教和学、理论和实践的各个环节，对提高《机械原理》课程教学效果，起到了很大作用。而其中尤其以教学方法和教学手段，对教学效果起着举足轻重的作用。

作为传道授业的教师和以获取知识为目的的学生来说，教学是两者沟通和知识传授的最直接途径，学习效果很大程度上取决于教学。但从已有的改革成果来看[4~5]，目前该方面的改革仍主要停留在如何用好多媒体课件。

多媒体具有图文并茂、音像丰富、信息量大的优点，但也存在重点难以凸显、节奏快、学生难以消化的不足，因此仅仅依靠多媒体是不够的。板书和教具虽然传统，但板书具有条理清楚、重点突出及容易把握节奏等优点；教具具有直观、启发性强的优点，而后者相对于具有多机构、多运动知识点的机械原理课程来说，优点尤为突出。因此，若将他们与多媒体有机地联系起来，可以扬长避短、相辅相成更好地提高课程的教学效果。为了进一步改革《机械原理》课程的教学，本文针对教学方法和教学手段，提出了“三位一体”的教学模式，并进行了相应的实践。

2 “三位一体”教学模式概述

“三位一体”，即有机结合板书、课件和教具的各自优点，通过板书来提供清晰的知识点脉络，并弥补课件放电影似的快节奏，为学生提供知识点思考和消化的缓冲；利用课件所能提供的大信息量，比如图片、工程视频、Flash动画来弥补板书信息量少、知识难点难以清楚阐述的不足，以及教具的单调性；而针对知识点的教具，则可以弥补板书缺乏理论联系实际和课件不直观性等不足。

只有将三者有机地结合起来，才能极大地提高授课效率和效果，培养学生的形象思维能力和加深对教学中难点与重点的消化。“三位一体”的优点是毋庸置疑的，但对于一堂大课，如何将三者进行有机结合，则是教学的关键和难点。本文以《机械原理》教材第2章中的机构运动简图知识点为例[6]，以颚式破碎机为载体，从下面几个方面来诠释如何将板书、课件和教具进行有机结合，实现教学改革的实践。

3 板书的安排

板书主要是通过对板位合理安排和精心布局，将课堂内容的主要知识点重点突出地列出，使得学生能对课堂内容能了然于心，能有效掌握课程的进程，以及对重点知识点的及时思考和消化。关于运动简图知识点，主要向学生传输简图定义、常见运动副符号和运动简图符号，以及简图绘制步骤，因此知识点内容可板书如下：

（1）机构运动简图的定义。用简单的线条和规定的符号，来表达构件和运动副以及机构，并且按比例绘制的图形。

（2）常见的平面运动副符号，如转动副、移动副、平面高副。

（3）常见机构运动简图符号，如齿轮副、凸轮副。

（4）一般构件的表示符号，如杆和轴类构件、固定构件、同一构件。

（5）绘制机构运动简图的步骤。

4 多媒体课件的安排

板书有助于学生对课堂重要知识点的把握，但能提供的信息量少，不能很好地将理论知识点与工程实践相结合，比如运动简图是什么，在工程中是怎样的；此外对于知识难点，也很难生动有效地诠释，比如机构运动简图绘制过程。

课件PPT恰能弥补板书信息量不足，为此在课堂开篇之际，可以首先利用PPT提供一些与运动简图相关的工程案例，比如：颚式破碎机、曲柄摇杆泵、步进输送机、牛头刨床、抽水机等图片或Flash动画，这些既形象又直观，可以激发学生的学习兴趣，并通过提问的方式启发学生如何设计上述机构。

在讲解运动简图的绘制步骤时，可以借助于图1所示的颚式破碎机Flash动画。构件1与构件2之间的运动副，可以看出构件1与构件2之间是面接触，由此可以判断是平面低副，又由于它们之间的相对运动是转动，最后可以判断出该运动副是转动副，其轴心在O点；同样可以判断出构件2与构件3、4在B、D两点分别构成转动副，构件3与机架6在E点构成转动副，构件4与构件5在C点构成转动副，构件1、5与机架6分别在A、F两点构成转动副；同时可以看出构件1是一个偏心轴，在画机构运动简图时，偏心轴用实线表示，实线的长度就是偏心距，其他构件都是杆件，都用实线表示，实线的长度即运动尺寸；接下来就可以以运动平面为投影面，按比例画出该机构的机构运动简图。

学生可以一边观看Flash动画，一边绘制运动简图。采用Flash动画，不仅可以让学生清楚地看出破碎机的工作过程；而且还能让学生在绘图过程中提供方便，不需要自己转动该机构，就能非常容易地找出该机构的可动件数，以及各构件间的运动副。

通过Flash动画，学生虽然可以了解运动简图的绘制步骤，但是未免仍对实际工程对象是否按照原理工作产生疑惑，此时可以借助PPT的视频来播放如图3所示的颚式破碎机的碎石视频。通过该视频，学生从动画转到了破碎机实物，可以激发学生的学习兴趣；同时又能清楚地了解破碎机的真实工作原理：电动机驱动皮带和皮带轮，通过偏心轴使连杆上下运动，连杆最后带动动颚上下运动。当连杆上升时，从而推动动颚板向固定颚板接近，与此同时物料被压碎或劈碎，达到破碎的目的。当连杆下行时，动颚板在连杆和连架杆的作用下，离开固定颚板，此时已破碎物料从破碎腔下口排出。

图1 颚式破碎机的Flash动画截图

目前位于教学一线的教师，体现出更多地依赖于多媒体，将本应突出知识重点的板书内容，也放在PPT上播出，使得整个教学进程过快，学生犹如看电影，不能很好地把握知识点的主次，且来不及消化过多的信息量，因此课堂结束之后，大脑仍是一片空白。而板书是随着课堂的进展而进行的，因此很好地把握了节奏，并将重要知识点进行了有效突出，因此将多媒体和板书进行有效穿插结合，可以启到扬长避短、相辅相成的作用。

图2 颚式破碎机的视频截图

图3 颚式破碎机模型

5 教具的选用

采用多媒体虽然弥补了信息量的不足，但不具有直观性，学生始终缺乏亲身体会的感觉，而教具恰好能弥补这一不足。在讲解如何绘制机构运动简图的时候，为了进一步让学生有身临其境的感觉，而不是纸上谈兵，可以采用如图3所示的颚式破碎机模型教具。讲解时：

（1）首先缓慢运转破碎机模型；接着让学生找该机构有多少个可动件，破碎机总的构件数就是可动件数加一；然后让学生找出构件间的运动副；

（2）选择破碎机的运动平面为投影面，按照上述所说的构件和运动副表示方法，绘制运动示意图；

（3）测量各运动副间的尺寸；

（4）根据纸张大小，选择合适的比例，按比例绘制出机构运动简图。

在课堂教学的过程中，利用教具不仅弥补板书和课件的不直观性，还可以通过教具来与学生互动，让学生上讲台亲自操作来体会机构的运动过程，并分析其工作原理，从而加深知识点的理解，激发学习的兴趣。

6 结束语

《机械原理》是机械类专业学生的核心基础课，知识点多而难且很抽象，学生往往难以对课上内容及时领悟，因此改革课程的教学方式，提高教学效果势在必行。课题组在校区基金的资助下，对《机械原理》课程的教学进行了改革尝试，对各章节的知识点按照“三位一体”的教学模式，进行了设计和教学。从学期末的学生网上评价可以看出，课程的教学改革方式还是非常成功的，学生普遍反映老师教学认真，思路清晰，讲述深入浅出，重点突出，能理论联系实际，激发了学生的学习兴趣，取得了较好的教学效果。

[1]王卫民.机械原理课程改革探索及实践[J].科技创新导报，2011，（6）：177.

[2]张军昌，郭红利，侯莉侠.机械原理课程教学改革与探索[J].长江大学学报（自然科学版），2011，8(5)：267-269.

[3]郭红利，张李娴，张军昌.机械原理课程教学体系改革的探索[J].高等农业教育，2011，6(6)：59-60.

[4]曹金玲.机械原理课程教学改革研究[J].科技信息，2011，（1）：110.

[5]赵 京，魏珊珊.机械原理课程的教学改革实践[J].化工高等教育，2007，（1）：14-16.

[6]孙 桓，陈作模，葛文杰.机械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2006.