《机械原理》课程教学改革探讨

王敏　曹祥利　罗小林　李玉忠

摘要：本文从合理编排教学的内容，综合利用多种教学方法和手段，鼓励学生参与课外科技竞赛等方面着手，进行机械原理课程教育教学改革，激发了学生学习的兴趣和自主学习的意识，培养了学生的工程实践能力和创新能力，确实让学生体会到了学以致用的乐趣，提高了教学效果。

关键词：机械原理；教学改革；启发式教学；案例式教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）26-0079-02

《机械原理》作为机械类相关专业的一门必修专业基础课程，对培养学生的工程意识、机械设计能力及创新能力具有非常重要的作用。但由于机械原理课程的内容理论性及实践性比较强，对于实践经验相对缺乏、基础知识相对薄弱且空间想象能力相对较差的大二学生来说，该门课程的内容比较枯燥乏味，而且不易理解，从而失去了学习兴趣，导致上课期间注意力不集中、“开小差”，教学效果难以保证等问题，使得历年期末考试不及格率高居专业基础课之首。作为该门课程的任课教师，授课过程中如何激发学生的学习兴趣，充分挖掘学生自主学习意识，让学生会学习且乐于学习，是新时期亟待解决的首要任务。笔者结合自身的教学经验与体会，对该课程的授课方式、方法进行了如下一些改革探索尝试，并且取得了比较明显的成效。

一、合理编排教学内容，优化课程体系

机械原理课程承担着培养机械类专业学生机械系统整体方案设计的重要任务。但由于传统教材中内容缺乏关联性、系统性，学生无法从整体上形成机械系统的运动方案设计，也无法将所学的知识与实践相联系，体会不到所学的知识与实际生产、生活间的联系，从而失去了对学习的兴趣。为了缓解这一问题，笔者将教材第十四章机械系统的方案设计部分安排在绪论中讲解，并配以大量典型机械产品的图片、动画和视频，使同学们对机械产品形成总体的认识和感受，然后再分别介绍机构的结构分析、运动分析、平面连杆机构、凸轮机构和齿轮机构等常用的机构。另外，在当前学时被压缩的情况下，笔者减少了用矢量方程图解法分析机构运动部分的内容，因为该部分的内容与理论力学课程重复。平面连杆机构设计图解法一直是传统教学的重点，但随着计算机技术及相关工程软件的发展，利用解析法进行机构设计已不成问题。因此，笔者在教学内容中适当地增加了解析法的讲解，使得课程内容与时俱进，更贴近现代化的设计方法。

二、“多媒体”与“板书”相结合，优势互补

多媒体教学是课程教学改革发展的必然趋势，多媒体教学不仅能把知识更多、更快地传授给学生，还节约了时间，增加了容量，有效地提高了课堂教学效率。与传统的教学方法相比，利用多媒体技术进行教学，授课老师可以在相同的教学时间内向学生讲授更多的内容。多媒体教学在机械原理课程教学当中的优势也是显而易见的：一方面随着授课学时的不断压缩，教师要在有限的学时条件下，完成烦琐的教学任务，必须借助新型的教学手段，尽量地减少课堂书写时间；另一方面多媒体课件可以集图片、动画、视频、声音于一体，增加了授课内容的“活力”，能够吸引学生注意力，可以改善教学环境，使教师更多地注意课堂教学内容的组织和讲授提高教学质量。机械原理课程的内容涉及较多的机构运动，采用多媒体教学能够生动逼真地加以体现，有助于同学们更好地理解教学内容，例如平面四杆机构演化型式中的机构倒置用动画表示，其效果则是一目了然，如图1所示。

但是并非所有教学内容都适合用多媒体教学，比如平面四杆机构的图解法设计、凸轮轮廓曲线的作图法设计等，还是以板书教学的形式为好。板书过程能清晰地展现全部的解题过程，并且板书速度比较慢，能够留给学生足够的时间去思考，便于学生理解、吸收，所以采用多媒体和板书相结合的教学方式是比较理想的。

三、综合应用多种教学方法，激发学习兴趣

机械原理课程知识点众多，且理论性和实践性非常强，学生在普遍对机械缺乏感性认识的情况下，内容晦涩难懂，为了有效提高教学效果，授课过程中应该尽量避免“填鸭式”教学，综合应用启发式、案例式等多种教学方法。启发式教学的一种方法就是问题式教学，也就是在讲课的过程中不断地提出问题、思考问题，进而解决问题。提出问题后，可以让学生之间进行讨论继而回答问题，也可以在学生进行充分思考的基础上，教师自己解答问题。启发式教学可以活跃课堂气氛、提高教学效果，也可以培养和提高学生分析问题、解决问题的能力，被认为是培养创新型人才的重要手段之一。[4]案例式教学法是指教师将一些典型的应用案例结合具体的基本理论，启发引导学生对于案例进行分析和讨论从而在分析过程中将知识点、重点和难点贯穿到案例中，从而达到形象直观的教学过程。例如：利用自卸卡车车厢的举升机构，讲解曲柄摇块机构的工作原理，自卸卡车在同学们的生活当中是比较熟悉的，所以一提出自卸卡车，同学们脑海中马上就会浮现出它的工作过程。又比如：在介绍连杆机构的急回特性时，以牛头刨床为例。因为大二学生刚刚经历过进工实习，对牛头刨床工作行程和空行程速度不同的感受非常深刻，所以一提到牛头刨床的这一特性，同学们马上就能够理解急回特性的概念，从而起到了事半功倍的效果。

四、结合课外科技竞赛，以赛促学

借助“全国大学生机械创新设计大赛”、“全国大学生工程训练综合能力竞赛”等比赛，强化学生的工程意识，培养学生的创新能力，同时也让学生体会到了学以致用的乐趣，充分调动了学生自主学习的积极性。在每年的省级、国家级比赛中，我校学生均获得了较好的成绩。例如：第六届广东省机械创新设计大赛二等奖3项，第六届全国大学生机械创新设计大赛广东赛区一等奖1项、二等奖1项，2014年“金川”杯第七届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛三等奖1项等。科技创作过程既培养了学生的创新能力和动手能力，同时也锻炼了他们的团队协作能力，这部分学生在后续的学习、生活中都表现出了较好的学习自主性和自信心。他们对整个班级，乃至后续师弟师妹们的学习态度均有很大程度的促进作用，在一定程度上改变了同学们对《机械原理》等难度较大课程的学习态度，使得整个学习氛围呈现出良性发展的趋势。经过几年来的不断努力，目前我院《机械原理》课程的不及格率已经明显低于前几年。

五、结论

《机械原理》作为机械类各专业必修的一门重要技术基础课程，在学科体系中起着承前启后的作用，是进一步学习后续专业课的桥梁，其教学效果的好坏将直接影响到学生后续相关课程的学习。笔者通过优化教学内容，改进教学方法和手段，活跃课堂气氛，激发了学生们的学习兴趣；借助竞赛契机，培养学生的工程意识及实践创新能力，促进学生自主学习，取得了较好的效果。

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