機(jī)械設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

1、    機(jī)械設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索    李飛 梁永麗 侯雨雷 張文文 景常海摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，其配套的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生在課堂中進(jìn)行理論結(jié)合實(shí)際的一個(gè)主要途徑，是保證教學(xué)效果的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，但是目前存在實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與手段落后、學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)積極性不高和與實(shí)際工程應(yīng)用結(jié)合不緊密等問(wèn)題。本文結(jié)合工程教育理念，通過(guò)增加開(kāi)放式及綜合性實(shí)驗(yàn)、提高課堂實(shí)驗(yàn)效率、更新優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法等手段，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索，更好發(fā)揮該實(shí)驗(yàn)課程的積極作用。關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)改革;工程教育：g642.0     文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a

2、    ：1674-9324（2019）18-0138-02在中國(guó)制造2025的大背景下，我國(guó)對(duì)于具有工程教育背景的專業(yè)型人才需求越來(lái)越大，這也對(duì)高等學(xué)校對(duì)于機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)提出了新的目標(biāo)和要求。2016年6月，我國(guó)成為“華盛頓協(xié)議”正式會(huì)員，國(guó)內(nèi)高等學(xué)校的工程教育進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期。面對(duì)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，高校只有不斷深化工程教育改革、培養(yǎng)新型的工科綜合性專業(yè)人才，才能持續(xù)滿足國(guó)家未來(lái)的建設(shè)需要。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)課程中一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在專業(yè)知識(shí)體系中具有承上啟下的重要作用。為了應(yīng)對(duì)新形勢(shì)的需求，一些教學(xué)工作者結(jié)合cdio和obe理念，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)進(jìn)行了有效

3、改革。目前，機(jī)械設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)中的實(shí)踐環(huán)節(jié)往往由課程配套的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)來(lái)完成，有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)中理論聯(lián)系實(shí)際、初步建立工程應(yīng)用的意識(shí)，是保證教學(xué)效果的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。但是，由于種種原因，機(jī)械設(shè)計(jì)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面向新形勢(shì)需求的改革步伐相對(duì)滯后，開(kāi)展以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革顯得極為重要。本文通過(guò)分析當(dāng)前存在的問(wèn)題，對(duì)開(kāi)展機(jī)械設(shè)計(jì)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了積極地探索。一、當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題作為機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)的輔助教學(xué)手段，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)當(dāng)前存在一些問(wèn)題，很難實(shí)現(xiàn)與工程教育的目標(biāo)接軌，不利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。存在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下方面：1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)有限，難以有效發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)。以機(jī)械設(shè)

4、計(jì)課程為例，目前普遍為6學(xué)時(shí)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，而這6個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)又分散到幾個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，這樣導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)進(jìn)度被分割、教學(xué)效果難以保證，不能有效發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際的特點(diǎn)。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和形式有待進(jìn)一步更新。當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)受到教學(xué)設(shè)備的限制，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和形式往往傳統(tǒng)老舊、靈活性差，不具有綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，不利于學(xué)生綜合能力的提高。3.學(xué)生在基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中積極性不高。學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，很難提升學(xué)習(xí)興趣，主動(dòng)思考的空間被束縛，僅僅是在被動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)，無(wú)法在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獲得更多有關(guān)實(shí)際工程應(yīng)用的有關(guān)信息。4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與工程應(yīng)用結(jié)合不緊密。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)往往是針對(duì)相應(yīng)的理論課內(nèi)容來(lái)對(duì)一個(gè)已知結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，而

5、在提升學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題能力方面尚顯不足，這也影響了課內(nèi)實(shí)驗(yàn)效果的進(jìn)一步提升。二、機(jī)械設(shè)計(jì)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)施途徑機(jī)械設(shè)計(jì)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用不可忽視，與課堂教學(xué)應(yīng)該是相輔相成的關(guān)系。鑒于以上在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，從課內(nèi)實(shí)驗(yàn)自身出發(fā)，利用現(xiàn)有教學(xué)資源，在合理利用教學(xué)時(shí)間、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容形式、提升實(shí)驗(yàn)教師工程應(yīng)用能力等方面著手，持續(xù)改進(jìn)和提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，發(fā)揮課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在工程教育中的應(yīng)有作用?？赏ㄟ^(guò)以下途徑對(duì)該實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展改革：1.利用現(xiàn)有規(guī)定的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，通過(guò)多種教學(xué)手段，提高實(shí)驗(yàn)課堂時(shí)間的利用率。當(dāng)前形勢(shì)下，通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)或者對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)課尚存在較大難度，唯有充分利用好有

6、限的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。目前，實(shí)驗(yàn)課基本流程是先由實(shí)驗(yàn)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)備使用、實(shí)驗(yàn)步驟等進(jìn)行一定時(shí)間的講解和演示后，再組織學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。這樣存在的問(wèn)題是，實(shí)驗(yàn)中很多內(nèi)容必須要向?qū)W生進(jìn)行展示，但又會(huì)占用大量且寶貴的實(shí)驗(yàn)課堂時(shí)間，無(wú)形中壓縮了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)和思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的時(shí)間，而且現(xiàn)場(chǎng)講解過(guò)程中很多細(xì)節(jié)內(nèi)容很難向全體學(xué)生清晰展示。為了解決這個(gè)問(wèn)題，就要采用多種教學(xué)手段，提高實(shí)驗(yàn)講解的效率，把更多的課堂時(shí)間留給學(xué)生。例如，在螺栓組聯(lián)接實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)改造，實(shí)驗(yàn)教師可以將實(shí)驗(yàn)軟件的操作方法直接投放到學(xué)生電腦屏幕，讓學(xué)生更快地掌握實(shí)驗(yàn)軟件使用方法;在軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，將各種裝配件的圖片和使用方法集中在

7、幻燈片中展示，既避免了由實(shí)驗(yàn)教師逐一展示、占用較多課堂時(shí)間，又能夠讓學(xué)生在短時(shí)間對(duì)各種配件有直觀的認(rèn)識(shí)，可以更加準(zhǔn)確的知道如何選用配件來(lái)用在自己設(shè)計(jì)的軸系當(dāng)中。2.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為開(kāi)放性綜合性實(shí)驗(yàn)。在前一階段的教學(xué)研究中，筆者曾針對(duì)機(jī)械原理課內(nèi)實(shí)驗(yàn)“齒輪范成原理”進(jìn)行了教學(xué)改革嘗試7，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真手段，將齒輪范成原理實(shí)驗(yàn)由傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為開(kāi)放式綜合性實(shí)驗(yàn)，取得了良好的教學(xué)效果。在該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)中的“帶傳動(dòng)效率測(cè)定”和“軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，“帶傳動(dòng)效率測(cè)定”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以自行選定皮帶形式及初拉力大小，進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)對(duì)比后再得

8、出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，有效提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)興趣，也能夠在實(shí)驗(yàn)中了解到實(shí)際應(yīng)用的多種情況，實(shí)驗(yàn)效果明顯好于教學(xué)改革前僅限于一種皮帶效率的測(cè)定;在“軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”中，在原先設(shè)定的綜合性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)題目不僅僅局限于給定的若干條目，學(xué)生還可以通過(guò)查閱資料、根據(jù)實(shí)際工程應(yīng)用情況，自己選定工況條件進(jìn)行設(shè)計(jì)和組裝，這樣就大大增加了實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放性和工程應(yīng)用性，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中的相互交流更可以提高學(xué)生綜合能力。3.將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)變?yōu)閼?yīng)用手冊(cè)，提高實(shí)用性，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。以往編制的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)往往只注重單一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)原理、儀器使用、實(shí)驗(yàn)步驟等。為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的效果，進(jìn)行改革后的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中加入

9、大量有關(guān)實(shí)驗(yàn)的工程應(yīng)用背景、實(shí)際應(yīng)用中的常用手段、具體設(shè)備及配件的應(yīng)用范圍、引用的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、主要參考資料等內(nèi)容，對(duì)理論課教材的相關(guān)部分做了有益補(bǔ)充。這樣改編后的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)可以作為學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用手冊(cè)，具有較高的實(shí)用性，在學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有助于激發(fā)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，獲得更多有關(guān)實(shí)際工程應(yīng)用的信息，進(jìn)而舉一反三、擴(kuò)展視野。4.實(shí)驗(yàn)報(bào)告中增加分析環(huán)節(jié)，設(shè)置開(kāi)放性問(wèn)答。在改編實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的基礎(chǔ)上，對(duì)作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和分析的實(shí)驗(yàn)報(bào)告同樣進(jìn)行了修改。學(xué)生除了要記錄和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還要對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題、誤差等現(xiàn)象進(jìn)行分析和解釋，提出改進(jìn)方法。此外，除了讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中完成“規(guī)定動(dòng)作”的問(wèn)答外，各

10、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置了具有面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的開(kāi)放性問(wèn)題，旨在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更深更廣層面的思考。5.實(shí)驗(yàn)測(cè)試手段與實(shí)際應(yīng)用接軌。目前機(jī)械設(shè)計(jì)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)多使用的是教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，雖然簡(jiǎn)單易用，但不利于學(xué)生掌握實(shí)際工程應(yīng)用中的測(cè)試手段。以此為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)螺栓組聯(lián)接實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了改造，接入工程實(shí)際使用到的應(yīng)變采集儀。這樣學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，能夠?qū)?shí)際的采集原理和采集設(shè)備的使用有更加直觀的認(rèn)識(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)做到了與實(shí)際工程應(yīng)用的接軌。三、結(jié)束語(yǔ)將傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)改革，通過(guò)提高課堂教學(xué)效率、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的深度與廣度等手段，使實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容與實(shí)際工程應(yīng)用結(jié)合更加緊密，增強(qiáng)學(xué)生自主思考、分析、解決

11、問(wèn)題的能力，可以更好地配合理論課教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生具備初步解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，為將學(xué)生培養(yǎng)成為符合國(guó)家建設(shè)需求的新型綜合性人才打下良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：1佚名.我國(guó)正式加入華盛頓協(xié)議j.學(xué)位與研究生教育，2016，（7）：34-34.2許立忠，周玉林.機(jī)械設(shè)計(jì)m.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.3楊勇，金霞，江京亮.cdio在機(jī)械設(shè)計(jì)類課程中的應(yīng)用新模式探索與實(shí)踐j.高教論壇，2017，（05）：16-17，23.4邢繼春，張文會(huì)，張楠，等.cdio工程教育理念下機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革與策略j.教育教學(xué)論壇，2014，（44）：105-107.5曾達(dá)幸，李飛，侯雨雷，等.基于obe工程教育理念的機(jī)

12、械原理課程設(shè)計(jì)改革j.教育教學(xué)論壇，2016，（21）：57-58.6李飛，梁順攀，景常海，等.齒輪范成原理的計(jì)算機(jī)仿真j.教育教學(xué)論壇，2016，（31）：258-259.abstract：the experimental teaching of mechanical design is a main way for students to combine theory with practice，and it is an important method to ensure the teaching effect.however，there are some problems such a

13、s limited experimental time，backward experimental content and means，low enthusiasm of students to participate in experiments，and weak integration with practical engineering applications.based on the concept of engineering education，this paper explores the reform of experimental teaching by means of increasing open and comprehensive experiments，improving the efficiency of experimental teaching，opti