基于大学生科创大赛的机械原理课程教学改革

侯怀书

摘   要：目前国家大力发展制造业，而机械行业作为制造业发展的基石。本文通过参加上海市大学生创新设计大赛，将从准备阶段到现场参赛全程中学生创新能力的表现和所需要的理论知识、专业技能反馈到机械原理教学的各个环节中，探讨如何改革授课内容、授课方法及授课模式，从而提高学生的创新的能力。

关键词：科创  机械原理  教学改革

中图分类号：G642                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）05（c）-0194-02

Abstract：At present， the country vigorously develops the manufacturing industry， and the machinery industry as the cornerstone of the development of manufacturing industry. By participating in the Shanghai university student innovation design competition， this paper feedback the performance of students' innovation ability and the required theoretical knowledge and professional skills to each link of mechanical principle teaching， and discusses how to improve students' innovation ability from the classroom and practice to reform the course of mechanical principle.

Key Words： Science and technology;Mechanical principle;Teaching reform

《机械原理》是机械大类专业中一门非常重要的专业基础课程。在机械专业的学生的学习中起着启发作用。这门课主要对常用机构的结构及其运动原理做出了介绍，培养学生设计机械系统运动方案的能力[1]。但是随着各个学校的发展，本课程长期以来课程的教学时间不断压缩，导致授课教师不得不为了完成教学任务提高授课速度，导致该课程内容紧凑枯燥难懂，使得学生们对本课程的学习兴趣减弱。对于该课程本身所应起到的启发作用很难实现。并且随着科学技术的迅速发展，学生的学习生活日渐丰富，各种比赛社会实践越来越多，虽然机械原理课程的教学内容和方法进行了不少改革，同时也增加很多新的内容，但该课程在教学改革的过程中仍然面临着很多的问题[2-5]。本文结合本校的大学生科技创新项目的实施及带队参加大学生创新大赛实践体会，探讨机械原理课程的教学改革问题，提出了三点教学改革方案。

1  重组教学内容

《机械原理》这门课作为机械大类专业学生必修的基础课程，教学内容繁多，但是教学方法单一。并且，由于学院专业课程设置改革，增加了很多新课程，从而不得不减少传统的基础课程学时，这就要求任课教师必须在有限的课堂教学时间内，完成该课程需授予学生的基础知识。授课教师在授课时，基本需课堂理论讲授为主，抓紧授课才能完成该课程教学计划，这样的教学方式单一枯燥，学生完全就是被动地接受，也没有兴趣自主学习。严重的束缚了学生的创新意识。当学生参加比赛和申报大学生创新项目时，他们的创新思维受到了很大的局限性。为改变这种现状，需要对现有教学内容进行重新设计。在教学内容方面，授课教师可以围绕一条教学主线展开，即从机械系统的总体方案设计展开，到机构结构的基本知识、机构的运动分析、常用结构的分析与设计。授课中涉及到与其他课程重复的教学内容时可以适当简化。并着重讲解如何运用学过的知识解决工程实际问题。授课内容中还可以添加当代先进的机械科技新成果，例如3D打印等。教学内容的着重点还可以结合当前机械专业学生参加的一系列科技创新大赛，例如上海市大学生工程训练综合能力竞赛。该比赛题目主要围绕无碳小车的设计，参赛者们需要对小车结构进行设计，使其在行走过程中走出“S”型或“8”字型。在指导参赛的过程中发现学生对小车结构设计方面存在很多问题，对机构设计无从下手。那么授课教师就可以在机构设计部分做详细展开讲解，让学生能够清晰的认识机构，灵活运用已经掌握的机构相关知识。在教学内容的选择方面应围绕主线展开。加强学生综合能力的培养，通过以机构设计为主线，分析为辅助，培养学生的创新设计能力。

2  优化教学方法

教学内容的繁多加上传统的教学方法导致学生的学习兴趣减弱，改革了教学内容后相应的教学方式也得做出改变。结合每位授课老师自己的独特的授课方式在机械原理课堂教学的过程中采用小组式、讨论式和实例式等教学方式，通过学生科创及竞赛中遇到的实际问题，在教学的过程中，重点提出采用讲授、小组讨论相结合的方法，实现课程的全覆盖。对于授课内容中的重点章节，深入讲解探讨贯穿整个教学过程。同时在授课时要善于借助现代化教学设备，依据教材内容，将视频、图片、动画、文字结合起来，特别是凸轮机构和齿轮机构等一些复杂机构，采用多媒体教学将机构的运动模型展示给学生看，对学生学习这些复杂机构有很大的带入作用。同时教研室可以采购一批教学用具，将那些复杂机构的实物模型带入课堂，让学生自己拆装研究其运动原理，这就使得原本枯燥的理论授课变得形象生动。进一步提高課堂气氛，激发学生的学习兴趣，强化学生进行自主学习的能力，达到培养学生的创新能力的目的。另外，在教学过程中，授课教师也要注意板书教学的合理运用。通过板书过程同时分步讲解课程习题的具体运算教学效果更好。给学生留下充分时间自己思考，理清解题思路。记忆更加深刻。

3  构建实践指导教学的教学模式

理论可以很好的指导实践，但是实践又是检验理论的标准，我们可以构建实践指导教学的教学模式，通过实践来指导设计教学内容的改革重组，还可以通过实践取得的成果来检测教学内容的合理性，检测我们所采用的教学方法的合理性。授课教师就可以基于的学生的创新项目和竞赛对教学内容方法做出改革。基于大学生工程训练综合能力竞赛，我们在教学的过程中可以引用该竞赛的案例进行教学改革。竞赛中的无碳小车通过将重力势能转变为动能驱动小车前进，并按照比赛规则走出一定形状的行车轨迹。这就需要参赛选手设计小车的动力传动机构和转向机构。可以将设计比赛小车的案例穿插在教学过程中。例如，讲解可能齿轮机构、齿轮系时，这些结构可以作为小车的动力传递机构，后续还可以介绍到机械的效率。可以基于小车的转向机构设计来讲解平面机构、凸轮机构。讲解到机械系统的方案设计时，可以把整个小车的设计提出来。包括了机械系统的总體方案设计、传动系统的方案设计等。通过这样结合案例组合教学，可以极大的提高学生的学习兴趣，降低学生认识机械原理各基本理论的难度。也就是引导学生首先掌握机构的基本运动原理及其组成和常用的设计方法，然后设计几种合适的机构，将这些机构结合到一起，完成整体结构的设计，最后对其进行运动分析，协调各部分之间的运动配合，确定最终设计方案。

利用实践案例指导教学再反过来检测教学的模式，可以使学生对自主学习感到更新鲜，更有兴趣自主创新。不会再感到机械原理的学习枯燥空洞。让他们充分的感受到自己学习的东西是有价值的。本教学模式在教学内容方面突出重点，减低难点，符合工程技术创新人才的培养，可以很大的提高学生的创新能力和动手能力，实践效果显著。实践证明，通过一年的改革教学也取得了显著的成果。取得上海市学生工程训练综合能力竞赛一个一等奖一个二等奖。取得上海市学生机械工程创新大赛二等奖。

4  结语

《机械原理》课程可以很好的培养学生的综合设计能力，培养其创新能力和实践动手能力。是一门重要的基础课程。重组机械原理的教学内容，优化教学方法，可以极大的提高学生自主学习兴趣，培养学生的创新设计能力，保证教学效果。鼓励学生参加机械类竞赛。结合比赛中遇到各种问题案例，进行引导教学，能够培养学生自主设计，解决问题的能力。

参考文献

[1] 赵永杰，程西云.机械原理课程探究式教学改革与探索[J].大学教育，2014（9）：141-143.

[2] 周永清.机械原理创新教具学具进课堂[J].实验技术与管理， 2016，33（2）：11-13.

[3] 徐广红，刘静，付群峰，等.基于创新能力培养的机械设计类课程教学体系改革与实践[J].江西理工大学学报，2009（2）：61-63.

[4] 匡兵，何玉林，杨运泽.机械原理课程教学与课程设计一体化改革实践[J].教育教学论坛， 2017（19）：133-134.

[5] 何玉林.“机械原理”课程实验教学的现状分析与改革[J].高教论坛，2014（10）：25-27.