高职高专机械设计基础教学研究*

2012-08-15刘静香

河南工学院学报 2012年1期

刘静香，付靖

（河南机电高等专科学校，河南新乡 453000）

高等职业教育培养面向生产一线的应用型、技能型人才，强调学生的实践操作能力。机械设计基础是机械类专业的一门介于基础课和专业课之间的重要的设计性技术基础课程，起着“从理论过渡到实际、从基础过渡到专业”的承前启后的桥梁作用。为适应时代发展和科技的进步，为高职院校更好地培养和造就适应我国21世纪经济建设需求的技术应用型人才，本文对如何更好地进行机械设计基础这门课程的教学作了一些探讨。

1 优化教学内容

高职高专教育以培养学生的应用能力为主，我们按照“重基础知识，突出应用能力培养;重工程意识，突出分析能力培养”的原则，优化教学内容，删除枯燥的理论证明、公式推导，强调公式的使用和参数选择，注重结合工程实际提出问题、分析问题、解决问题。在教学中，我们力求从简易的平面机构运动简图入手，到各种执行机构、机械传动、连接方式及支承结构的内容，以每一章节内容的原理、使用特点、主要结构、参数选用等方面为教学的重点，为培养学生使用机械、维护机械及处理故障的能力奠定了良好的基础。

另一方面，重视新技术、新知识及新标准等的介绍和应用，如增加以电、液为动力源的机构组合，结合实际的典型机械或机器，如机械手等，分析各类巧妙组合给机械带来的优良特性，使学生对现代机器有一初步认识，使教学内容与企业技术的使用同步更新，以开阔学生的眼界。

2 改进教学方法，提高学生学习的积极性

“授人以鱼，不如授人以渔”。机械设计基础课程内容较多，学生对各种机器见识太少，没有一定的感性认识，教师通过启发、诱导和提示，激发学生的兴趣和热情;通过生动的案例分析、现场教学等多种形式，培养学生“存疑、求异”的思维方式，开发学生的智力，激发学生的责任感、兴趣和创新欲望。

1)注重理论联系实际的原则。机械设计课程具有很强的实践性，在教学中，要体现理论联系实际的原则。在讲解基本概念时，应注意引导学生应用已有的基础理论，从日常生活和生产实践中的实际出发，进行科学的抽象和必要的逻辑推理。例如，在讲轴的分类时，若只讲按照轴承受载荷的情况把轴分为心轴、传动轴、转轴三类，则会使基本概念的讲解显得空洞，使课堂气氛呆板，如果辅以学生经常接触的自行车为例分析其前、后、中轴属于哪一类轴，就会使学生在书本上所学的理论与实际紧密地结合，学生理解接受快，印象也深刻。

2)注重启发性原则。机械设计基础课程基本概念多，比较抽象，如何让学生易学、想学、学会这些抽象的、枯燥无味的基本概念呢?这就需要教师在教学过程中适当地设计一些启发性教学环节，激发学生的求知欲，加深对概念的理解。例如讲零件的疲劳点蚀时，学生对“为什么零件表面只发生点蚀而没有发生整体破坏也称为一种失效形式”感到不解。教师可以采取启发式教学，由日常生活实例提出问题，引起学生的兴趣与思考，然后再推出抽象的概念。例如自行车若年久失修，有时骑在车上会听到前后轴承发出“嘎嘎”的响声，手扶在车把上也会感到有轻微的震动，若将轴承卸下，就会发现轴承滚动体表层有小块金属剥落，出现麻点状的小坑，这种现象就叫做零件表面的疲劳点蚀，滚动体因此而失效。这样既可启发学生思考，又能使学生更加深刻地理解并准确掌握疲劳点蚀的概念。

3)注重案例式教学方法。案例教学的宗旨是为了使学生成为教学的主体，有意识地让学生去发现、分析、处理解决问题。例如电机外伸轴段断裂问题。首先告诉学生电机外伸轴的工作状况:电机外伸轴处安装了一个皮带轮，与皮带轮配合的轴肩处有砂轮越程槽;然后和学生一起分析原因:砂轮越程槽处是外伸轴段最薄弱的环节，同时带传动的压轴力又较大，处于对称循环应力作用下的轴很容易在最薄弱的环节发生整体疲劳断裂事故;最后向学生提问:如何解决外伸轴段的断裂问题?多数同学认为应该取消砂轮越程槽，但是又有同学认为轴肩处的应力集中依然存在，断轴的隐患不能彻底排除。这时老师提出这样一个思路:取消轴肩，让外伸轴段与轴承处取同一公称直径，这样既取消了沟槽，又增大了外伸轴直径。又有同学反问:同一直径，轴承装拆是否方便?没有轴肩，皮带轮如何定位?这都反映了同学们在课堂上积极思考，分析问题和发现问题，而不是被动地接受答案。为了解决学生提出的两个问题，教师可以给出工程上采取的措施:通过在不同轴段取不同公差尺寸解决轴承的装拆问题，增加一个轴套解决带轮的定位问题。通过案例引导学生分析讨论，使学生学到的知识能与实际机器联系起来，提升学生的工程素质。

4)采用现场教学方法。现场教学形象直观，是对应用型人才培养中课堂教学的有利促进，可增加学生的感性认识，把理论与实际联系起来，进一步激发起学生的学习兴趣，加强其对理论知识和结构的理解。例如可将“机构运动简图的绘制”这节课搬到实验室来完成，在实验室现场，观察各种机构的组成、结构和运动情况，让学生不仅看得见，而且摸得着，加深学生对课程内容的理解。再例如将课程中机械结构方面的教学内容搬到实验室进行，结合轴系结构分析实验箱，对零件的结构工艺性及装配工艺性进行讲解，学生边学边观察边装配，收到了较好的教学效果。

3 采用多媒体和板书教学相结合，提高课堂教学效率和教学效果

机械设计基础课程实践性很强，课程内容中牵涉大量的机构工作原理、机械传动过程、机械零件结构等难以用粉笔和语言来描述清楚的内容。由于课程中讲述的大部分实物不能搬到课堂中，学生又是初次接触机械类专业知识，感性认识较少，认知较困难。因此，传统的教学方式很难调动学生的学习兴趣，而多媒体教学不仅可以弥补板书教学的不足，而且可以大大增加授课的信息量，使教学过程的辅助时间大大缩短，提高了课堂教学的效率和教学质量，较好地解决了学时减少但教学内容增加的矛盾。但教学实践也证明，多媒体教学不能完全取代传统黑板加粉笔的教学模式，为保证教学质量，采用多媒体教学与传统教学模式相结合，以多媒体教学为主，黑板加粉笔的教学模式为辅。这种教学方法既提高了课堂教学效率，又在有限的时间内保质保量地完成了教学任务。

4 实验内容及方法改革

过去的实验内容多数是验证性实验，学生通过实验可以巩固理论教学的内容，但对学生的创新能力和实验技能的提高作用不大。因此，我们把实验环节由原来单一的验证性实验建设成既有认知、验证性实验，又有综合性和创新性实验。

1)认知类实验。认知类实验主要包括机构现场认识实验、机械零件现场认识实验、机械创新设计现场认识实验。这些实验均采用湖南长庆语音多功能控制陈列柜，为学生展示大量的实际机械、机构模型，常用零件的类型及其结构，还有反映创新意识的具有较为新颖的机构及其机械结构的机电产品，如各种玩具及小型精巧机构、泵机构等，通过认知类实验，使学生对实际机械系统增加感性认识，开阔眼界，拓宽思路。

2)验证性实验。验证性实验包括机构运动简图测绘实验、齿轮范成实验、滑动轴承实验、带传动实验、齿轮传动实验等。传统的实验项目对于学生全面的素质形成具有一定的前提性和必要性，可以培养学生掌握工程实验的基本技能，提高其动手能力和创造能力。进行这些实验时，可以赋予它们新的内涵。如齿轮范成实验的目的是让学生掌握齿轮范成加工的原理、根切产生的原因及避免根切产生的措施，为此，可将实验改革为一项研究性的实验，即理论讲课时先说明齿轮的范成加工方法，提出会出现根切的问题。要求学生通过范成实验自己找出根切的原因，以及避免根切的方法。这样既提高了学生在学习中进行研究的能力，又节省了课堂讲授的时间。

3)综合性和创新性实验。综合性和创新性实验主要包括减速器装拆、机构运动方案创新设计、轴系结构创新实验、机构创意组合实验等。在实验过程中，学生可以自主选择实验小组成员、自主设计一个组合机构或轴系结构、完成装配和调整工作，提高了学生的动手能力，培养了创新设计能力。

5 搞好课程设计，培养学生的综合技能

经过多年的教学，我们发现在课程设计的3周实践中，要完成二级齿轮减速器的设计，内容包括:传动装置的总体设计，传动零件、轴、轴承、联轴器等零部件的设计计算，润滑密封，减速器箱体及附件设计，装配图和零件图的设计。确实是时间紧张，很难达到训练目的。改革以后，我们将以往集中时间进行的课程设计采用项目教学法，把课程设计的内容分成若干个子项目，融于机械设计基础课程教学过程中，使理论教学和实践教学有机地结合，提高学生的学习兴趣。例如在介绍机械传动这篇内容之前，将课程设计的题目布置给学生，向学生介绍传动装置的形式、电动机的选择等知识，学生根据各自的设计题目选择电动机、分配传动比，计算运动和动力参数;学习齿轮传动时，将设计项目中齿轮传动部分的设计完成，根据设计的尺寸等要求来选择齿轮的结构形式，设计出齿轮的零件工作图;带传动、轴系结构的初步设计、滚动轴承的选择和寿命计算、连接件的选择等内容也随各章节项目的进度依次进行。这样，在进行课程设计之前已完成大部分零部件的设计和选择，使得在设计中有更大的精力研究结构，提高设计质量。

另外，我们还积极鼓励学生利用CAD软件在计算机上进行设计，使学生通过课程设计来学习和掌握AutoCAD等软件的使用方法。