机械原理课程教学改革的探索

王会

【摘 要】 机械原理课程教学改革，应注重利用现代化信息技术，对教学内容、理论教学的课堂教学模式、实践教学内容以及课程的考核方式进行相应的改革，以期提高教学效果。

【关键词】 机械原理;课程教学;改革对策;教学内容;方式;考核

一、引言

机械原理课程一直以来被认为是机械专业的专业基础课程，是为后面的专业课打基础的。机械原理的教学改革首先要改变观念，机械原理课程较之其它机械基础课更加接近工程实践的实际情况。学生要掌握课程的理论知识，要解决工程实际问题，要进行机构的创新性设计，单靠逻辑思维是远远不够的，因此在重视学生逻辑思维培养的同时，需要加强创新思维能力的培养。因此应该在观念上，应该由它为专业课打基础的从属服务地位的观念向主干地位上转变。机械原理课程是培养学生具有创新意识和初步创新能力的课程，为培养创新设计能力的机械设计人才打下扎实基础的课程。

如何提高学生的工程实践能力，提高学生对机构系统设计的兴趣，是机械原理任课教师一直以来努力的方向。德州学院机械原理课程组的教师成员近几年来都在积极进行机械原理课程的教学改革。德州学院建设了德州学院网络教学平台，与手机版的学习通App一体，也为机械原理的教学改革提供了很好的契机。

二、机械原理课程内容的改革

针对机械原理课程更侧重培养学生的设计能力这一要求，机械原理课程在课程教学内容方面进行了调整。对机构的运动分析、力分析部分，因为在理论力学中学生已经学习了相关知识，因此在教学中，对这部分内容的课时进行缩减。把教学重点放到机构的结构分析、常用机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系、间歇运动机构等）的设计、机械系统的方案设计中。教学内容上以机构设计为主线，把握先分后合的原则。即先分开重点讲授各机构的特点、运动特性及设计，最后将各种机构融合在一起，进行机械系统的方案设计的方法和实例的学习。在讲授常用机构设计内容时，各章节增加了工程案例分析方面的内容。能够使学生将自己所学理论同工程实际应用联系起来，提高学生的工程意识。

三、理论教学的教学模式改革

传统的机械原理课堂教学模式是教师黑板教学，现在比较普遍的教学方式是黑板和多媒体结合的教学。与原来的传统相比，用多媒体课件配有机构的动画、图片等，学生学起来更加形象直观，更利于对理论知识的掌握。但这种方式课堂上仍然是教师的教授知识为主，基本一节课下来都是教师在讲课，学生被动的接受知识，学生的主体作用体现的并不明显，课堂气氛也不是很活跃，学生的学习兴趣和学习积极性也不是很高。

目前大学生人人都有手机，也习惯用手机、互联网进行资料查询和学习。互联网的普及也必然带动机械原理的教学改革。借助于德州学院网络教学平台，机械原理课程组教师建设了机械原理在线课程，对机械原理的课堂教学模式进行了改革。学生可以利用手机安装学习通APP客户端。在学习通的机械原理课程中，教师建立自己上课的班级，给学生提供班级邀请码，让本班学生加入本班机械原理课程。将机械原理的理论教学除去课堂教课45分钟，延伸到课前和课后。

1、课前预习方面

在上课前教师在学习通上发布上课预习内容和学生需要提前看的教学小视频，让学生在课前进行预习。同时预习过的学生也会获得一定的分数，从而激励学生积极预习新知识。任课教师课前通过教学网络平台能够看到每个学生的课前的预习情况。每节上课前，教师也可以根据学生的预习情况调整适当调整自己的教学内容。

2、课堂教学方面

上课前，教师利用学习通的签到功能进行课上点名。提前提醒让学生将手机设置为静音，放在身边。在教授机械原理的理论内容时，对教授内容进行提问，利用学习通的选人活动随机选人，提问学生。或利用抢答活动，让学生用手机点击抢答，对问题进行抢答。根据学生回答情况，教师给予回答学生加分。通过上课学生的反映情况，教师在上课时选人和抢答活动结合，教学效果会更好。如在讲授平面连杆机构的急回特性的内容时，教师给学生播放牛头刨床的动画视频，看前提出问题，如牛头刨床带动刨刀的滑枕的往返速度是否相同，为什么会出现往返速度不一致现象等等。看完后通过选人或抢答让学生回答，这样学生在观看视频时是带着问题去看，学生会很认真的看，回答问题也很积极，课堂气氛也非常活跃，学生的学习积极性也很高。同时老师通过一步步的提问引出急回特性的概念及意义，学生对相应的理论知识也容易掌握。

有的教学内容可以在课上分组开展讨论活动，如“设计一个简单机构，主动件为转动并已知转速，从动件为往复移动速度并已知移动速度，有哪些方案可以实现？”学生就会根据所学的理论，每组讨论制定自己组的设计方案。通过讨论将所学知识融会贯通起来，调动学生的学习积极性，同时能够培养学生的学习兴趣和创新意识。

在课堂教学时，任课教师注重及时将机械原理方面的科学前沿以及工程技术的最新发展引入教学中，开阔学生的视野，同时扩大学生的知识面，培养学生的创新意识和终身学习能力。在课堂教学形式上，侧重采用启发式教学方法，重点讲机构的设计思路，引导学生通过探索进行学习，鼓励学生积极地思考、大胆创新设计，将传统的以教师为中心的课堂教学模式转变为以学生为主体的教学模式，活跃了课堂气氛，既调动了学生学习的积极性，又培养了学生的综合能力。

每节课结束前几分钟，教师通过学习通的课堂测试环节，测试学生对本节课的内容的掌握情况，对做的好的学生给予奖励。学生都希望最后的测试环节取得好的成绩，因此课上学习态度就會很认真。

3、课后环节

机械原理课后学生如有问题，可以通过学习通和同学、任课教师互动，在线解决出现的问题。也可以在学习通上发信息给任课教师，任课教师能够在线及时解答学生的问题。针对现在大学生喜欢用微信，同时建立了班级机械原理微信群，学生也可以通过微信群进行交流。

每章节结束后，教师在网络教学平台上针对章节理论内容发布作业，让学生对所学理论知识进一步掌握。教师可以通过网络教学平台可以批阅学生的作业，并对学生的作业情况进行统计，及时了解学生的学习情况，如图1、图2所示。

四、实践教学方面改革

1、项目训练

机械原理课程内容和工程实践联系非常密切，侧重培养学生的机械设计能力。除布置常规作业外，为了提高学生的工程实践能力，还布置项目训练作業，如设计一折叠床头桌，设计健身机械、爬楼机器人机构等等。让学生三人组成一个训练小组，时间1-2个星期，每组给教师提交设计方案、设计机构的结构简图及结构分析。通过学生的训练作业，能够将学生的机械原理理论知识和实际应用结合起来，培养学生的创新设计能力。同时也让学生对机械原理课程应用有了更深刻的认识。

2、在实验教学方面

在实验教学方面，增加实验课时数到16学时，实验项目设置减少认知型和验证型的实验，开设了平面机构创意设计实验，平面机构创意设计实验灵活运用各种常用机构的组合，学生自己创新性地设计机构，并在实验台上搭接机构。既增强学生对机构的感性认识，又培养学生的工程实践及动手能力。也让学生完成从机构简图设计到实际机构设计的各个过程。任课教师也鼓励学生利用课余时间，参加机构创新设计大赛，用实践的方式强化对学生机构综合能力和机械系统方案设计能力的培养。

3、将机械原理与三维实体软件应用结合起来

在学习机械原理课程时，大二的学生已经学习了Creo、UG等三维实体设计软件，已经能够对机构的实体造型和机构的运动仿真。在学习机械原理课程时，鼓励学生对所学机构如平面四杆机构在软件用进行机构造型和运动仿真，并对从动件进行运动分析和力分析。软件学的比较好的同学还可以对主要构件进行有限元分析。同时鼓励学生将项目训练作业中设计的创新设计方案用三维实体软件进行实体造型和仿真，做的好的给于奖励积分，从而培养学生的创新意识、创新能力以及机械设计的能力。

五、考核方式改革

机械原理的考核方式改革侧重于过程性考核，采用平时成绩、实验成绩、期末考核成绩相结合的综合考核方式。总评成绩的评定为：期末成绩占总成绩的50%，实验成绩占总成绩的20%，平时成绩占总成绩的30%。平时成绩中出勤情况占10%、课堂表现占30%、常规作业占30%，项目训练作业30%。这种考核方式更能很好体现学生对机械原理课程的综合掌握情况。

六、结论

在教学过程中，课程组教师非常重视教学信息的反馈，努力提高教学质量。教学反馈包括督导反馈、同行反馈、学生反馈。通过听课、评课，督导组老师、同事及学生对课程提出了宝贵意见及建议，课程组的教师们在认真反思的基础上进行了积极的改进。通过对机械原理的课程内容改革以及教学模式改革，学生的学习积极性有了很大的提高，已经具有了一定的机械设计能力。课程组教师积极支持、鼓励学生参加各类科技创新大赛做到学以致用，目前机械专业本科学生在许多科技创新竞赛中都取得了优异的成绩。

【参考文献】

[1] 郭红利，张李娴等.基于创新创业教育背景下的机械原理课程教学改革分析[J].教育教学论坛，2019（05）32-133.

[2] 刘雨薇.提高机械原理课程教学质量的教学改革探索[J].学理论2019（01）139-140.

[3] 王伟，邓景泉，王波.应用型本科院校的机械原理课程改革——以滁州学院为例[J].赤峰学院学报（自然科学版），2018（11）140-142.

【作者简介】

王 会（1973—）女，副教授，主要从事机械设计及理论研究.