基于手工制作的《机械设计基础》课程教学改革

朱品武

摘要本文提出了《机械设计基础》课程手工制作教学法，介绍了这种教学法的组织和教学改革的成效。

关键词手工制作教学法教学改革课程

机械设计基础课程是高职高专学院机械类、机电类专业必修的一门技术基础课，该课程的教学目标是学生能认知常用零件的基本知识、能够掌握常见机构的工作原理及其简单应用，而且学生能够进行基本的机械设计和解决一些简单机械中的实际问题。该课程是后续专业课程的基础，也是培养学生实际操作技能的基础。那么，“老师如何教《机械设计基础》课程？学生怎么学《机械设计基础》课程？在《机械设计基础》课程的教学中，学生能够学会多少？”会极大地影响机械类和机电类专业的学生的后续学习的能力和未来从业的能力。有鉴于此，在这门课程的教学中，必须联系机械行业的生产实际，结合现代机械的发展趋势，对教学内容进行及时的革新，采用行之有效的教学方式方法，从而激发学生的学习兴趣和学习热情，培养学生的创新思维，提高学生创新设计和从事机械行业生产的能力，最终达到培养实用性、技能型专业人才的目标。笔者多年从事机械设计基础课程的教学实践，参考历年积累的教学经验、结合高职高专学生认知规律，创造性地提出了基于手工制作的机械设计基础课程教学方法，并在我院的机械类和机电类专业的教学过程中付诸实践。

一、学生现状与传统教学法的弊端

1、学生现状。目前，高职高专学生普遍地注重学习的实用性，而且学生在学习过程中喜好彰显个性，学生的学习具有比较浓重的情绪色彩，具体表现为学生对机械设计基础课程中直观性教学内容比较感兴趣，而对机械设计基础课程中系统的、抽象的教学内容学习热情很低，总体的学习效果不尽人意。针对这种学习现状，在组织械设计基础课程教学过程中，只有结合机械生产实际，增加教学内容的直观性，采用具有生动性的教学方法，才能激发学生的学习积极性，从而提高学生的学习兴趣。

2、传统教学法的弊端。在机械设计基础课程的传统教学过程中，老师依照教材、通过挂图和实物模型来进行满堂灌式教学。从机械传动原理到机械零件，所教所学既多又全，教学内容既完整又连贯，可是学生缺乏實际动手的机会，或者是学生实际动手的环节很少。学生不是学习的主体，而是在被迫接受单调、空洞的抽象知识，学生处于应付性学习状态，教学效果自然地极差。现在，纵然借助多媒体等先进教学工具，虽然增加了教学的直观性，但是由于没有彻底打破传统教学理念和教学法的束缚，学生仍然对这些内容提不起精神，还是不可能获得上佳的学习效果。

二、《机械设计基础》课程手工制作教学法

1、由来与初衷。随着职业教育改革的深入，各种教学改革如雨后春笋般涌出，例如项目驱动法教学、任务教学法教学和行动导入法教学等等。在这些教学法的启发下，跳出“知识的系统性和完整性”的框架，遵循“因材施教、学以致用”的原则，笔者在我院的机械类和机电类专业的《机械设计基础》课程的教学中，大胆地提出并实施了手工制作教学法。这种教学法的初衷是要极大地激发学生学习《机械设计基础》课程的热情，培养学生理论联系实际的兴趣，培养学生的实际动手能力和实际解决问题的能力，并且养成学生团队协作的精神。

2、《机械设计基础》课程手工教学法的组织。在课程开始之初，收集整理一些典型的机械的资料，使用多媒体教学设备，展示各种传动机构和机械零件，打开学生的视野。这些资料包括学生熟悉的机械装置或设备，比如汽车、拖拉机、搅拌机、吊车、缝纫机、电影放映机，等等；也要选择一些学生不熟悉的装置，比如轮船、飞机、火箭、车床、冲床、纺织机、内燃机，等等。接着要求学生分组讨论、结合自己经验构思可行的机构制作方案，机构制作的内容由学生小组自行构思与设计，形式不限。机构制作的要求：（1）学生小组分组要求：自愿组合，每组人数不超过3人，选组长1名；小组编号为班级+两位数，例如：1412101。（2）自备制作所需原材料和制作工具。（3）内容要求：方案具有可实施性，方案中传动方法明确，结构稳定可靠，外观协调合理。在教学过程中，提供二分之一的课堂时间作为现场制作课。在现场制作课中，学生分组进行制作，老师现场指导——解答学生提出的问题，为学生制作方案、制作方法中提供改进建议。一旦机构制作铺开了，学生就会遇到问题：什么传动机构可以实现自己的作品？如何搭建所需要的传动方式？这时，学生如饥似渴地要求掌握常用机构的功能、组成和特性。为了做出好作品，学生又主动要求了解连接方法和连接件、轴系零件等相关知识。如何解决制作中出现的问题？老师用另外一半的课堂教学时间组织学生进行有针对性的理论教学，完成对常用机构和常见零件的认识与应用。理想的安排是每周一次现场制作课结合每周一次采用理论课。理论课为制作课解惑，提供正确的方案和方法。这种交叉教学活动贯穿《机械设计基础》课程教学全程。其中，安排2～3次作品讲评，引导学生制作方向，并且检查制作进度。最后，安排一周教学做一体化周。在这一周内，要求学生改进、完善并测试自己的作品，同时撰写手工制作报告。

3、教学改革的成效。学生分解一些小玩具获得齿轮、轴、带轮、车轮和电机等零件，使用筷子、薄木板等原材料来完成各种各样的手工作品。在手工制作教学过程中，学生成为教学的主体，学生们热情洋溢地参与到制作过程中，与此同时，学生们对于理论知识也表现出前所未有的关注，而且90%以上的同学能够正确运用相关机构和零件来完成自己的作品。课程结束时，学生们提交了很多出人意料的优秀作品，下面二例可以为佐证。图1是我院14级模具专业14131班第4组制作的“雷洛号”运沙车，采用多对齿轮传动、定滑轮装置、电动机和自制的有线控制器，能够实现卡车的前进与后退、左转与右转和车斗的上升与下降功能。经过测试，车体稳固，各种功能能够反复正确地实现。

图2为14131班第5组制作的诸葛连弩，该组成员为邹雨和宋伟二人，其中邹雨负责设计连弩机构、改进制作方法以及调试连弩使用效果；宋伟负责采购材料与拼接材料。原材料：雪糕棒、502胶水、牙签、麻绳、电池盒、电机、齿轮、螺丝、车轮、开关。所需工具：小刀、钳子、尺子、螺丝刀、尖嘴钳。制作方法与制作工序：（1）分解玩具车，取出马达，齿轮，车轮，车轴。（2）制作箭盒，裁剪8段74CM的原材料，裁剪2段48CM带有圆弧并且组合黏在一起。（3）制作移动导轨，裁剪10CM* 10CM两块且与两块原材料粘合在一起，然后挖通槽2CM* 44CM。（4）制作传动部分，自制曲柄滑块机构和齿轮传动。（5）制作前挡板。（6）装配箭盒与导轨。（7）装配传动部分。（8）装配前挡板。（9）调式弦长。（10）测试相关数据：

测试结果：极限射程4米；有限射程1米；高精度射程范围0.5米。诸葛连弩实现了反复的连续发射，在15CM射程范围上靶率为60%。

职业技术教育的改革方兴未艾，《机械设计基础》课程手工制作教学法很好地激发了高职高专学生的学习兴趣，可以达到因材施教、教学相长的教学目的。至于这种教学法的规范性工作有待进一步挖掘与完善。

（作者单位：武汉船舶职业技术学院）