机械原理自主学习体系的建立

于红英 唐德威 陈明 陈照波

【摘要】自主学习是与接受学习相对应的一种学习方式，其以学生为主体，通过学生的独立分析、探索与实践以实现学习目标。培养学生的自学能力，既是学生成长的需要，又是教育的使命，更是未来社会对人才的需要，因此建立完善的自主学习体系非常重要。本文以哈尔滨工业大学机械原理教学为例，浅谈如何建立学生的自主学习体系。

【关键词】机械原理 自主学习体系

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）04-0230-02

一、选择适合自学的教材

目前，国内可用于“机械原理”教学的教材有上百本，由于每一本教材的侧重点不同，让学生自己在这上百本书中去选择适合于本校教学大纲的书比较困难，因此教师有必要为学生指定主教材及参考教材。在哈尔滨工业大学王知行、邓宗全、于红英教授的带领下，组织从事机械原理教学的教师编写了具有哈工大特色的“机械原理（第三版）[1]”主教材，与该主教材配套的辅助教材有“机械原理（第三版）多媒体课件[2]”、“械原理学习指导与习题解答”、“机械原理课程设计[3]”。主教材与辅助教材的内容一一对应，形成立体化的教材。该套教材是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，其具有如下特点：

1.传授知识与培养能力并重

在阐述课程的基本内容时，不仅强调传授课程的基本概念、基本理论和基本方法，而且还注意促使学生在掌握和运用基本理论和方法的过程中，能够结合具体工程对象思考和研究问题。在配套的机械原理多媒体课件中能让学生自主地改变参数生成各种他们未曾见过的“真实”机构模型（如槽轮机构、棘轮机构等的三维运动仿真图，见文献[2]），启发学生思考和总结，以探索新设计方法，提高其创新能力。

2.逻辑思维能力与形象思维能力一体化培养

机械原理课程的许多基本理论都经过严密的推导和论证，以此来培养学生的逻辑思维能力。如在按急回运动特性进行连杆机构设计的图解法设计过程中，机构运动的连续性是一个难点。教材在内容安排上做了周密的考虑，在讲述“平面四杆机构有曲柄的条件及几个基本概念”中抛出“连续性”的概念，而在“平面四杆机构设计”中运用“连续性”去解释“为什么曲柄转动中心A不能选择在■弧内”，这样前后呼应，学生更容易接受教材中所述的内容。

3.用可视化技术展示解析法和图解法的各自优势和特点

机械原理中的许多图解法都具有概念清晰的特点，如凸轮轮廓设计和基本尺寸确定的图解法等，而解析法又往往被认为难以给出形象的概念。本书通过计算机图形功能和可视化技术，把许多解析法、数值法的计算过程和计算结果进行可视化处理，使之超出原来图解法的概念清晰程度，并可以改变参数，做到举一反三，使学生把机械原理的学习和研究提高到一个新水平。

4.引入科研成果更新传统教学内容

本教材中引入我校在连杆机构方面的研究成果——数值比较法，其目的不只是提供一种连杆机构设计的新的实用方法，更主要的是促进学生去思考和探索用最新科技成果解决那些尚未很好解决的技术问题，以推动机械科学技术的发展。

二、建立完善的教学机制

培养学生的自学能力，并不等于全部由学生自学。为了完成培养自学的目标，在学校层面上应建立健全完善的教学机制。

完善的学习机制包括课前预习，课上解疑，课后复习，教师答疑，阶段性检验等内容。每次课前要求学生预习，教师上课时首先了解学生在预习过程遇到的难点，并与学生一起讨论并解决难点问题，然后讲解重点及疑难问题并配以典型的例题以达到化难为易的目的，最后布置练习及下一次课预习的内容。

三、建立完善的实践训练环节

实践训练包括大作业、实验、课程设计、创新设计等。大作业可在机构运动分析、连杆机构设计、凸轮机构设计、齿轮机构设计、槽轮机构设计、棘轮机构设计、不完全齿轮机构设计7个大作业中选做3个，同时配专任教师进行大作业辅导。

为了配合课程学习，除了课程教学大纲要求学生必作的机构运动简图测绘实验，齿轮范成实验及轴系部件拆装实验等，我校专门为学习“机械原理”的学生开设了18学时的开放性实验。

课程考核结束后，学生还要进行一次课程设计。课程设计主要以自学为主，教师为学生指定专门的指导書“机械原理课程设计”，书中提供多种可选择的设计题目，学生通过选题、方案论证、方案设计、写说明书、答辩等一系列的训练过程达到具备方案设计的能力。

同时，为了检验学生的学习效果，还鼓励学生参加“机械设计”创新大赛。学生通过上述各环节的自学及训练，能达到掌握课程内容，并能熟练运用，学习效果较好。

四、结语

本文从教材的选择、教学机制的建立及实践环节几个方面浅谈如何建立机械原理自主学习体系，实践证明，这种教学体系有利于培养学生的自学能力，牢固地掌握课程内容。

参考文献：

[1]邓宗全，于红英，王知行主编. 机械原理（第三版）. 北京：高等教育出版社， 2015

[2]于红英，邓宗全，王知行主编. 机械原理多媒体课件（第三版）. 北京：高等教育出版社， 高等教育电子音像出版社， 2015

[3]陈明主编. 机械原理课程设计. 武汉：华中科技大学出版社. 2014