机械原理课程教学研究

刘迎娟+毛蕊+刘文杰+冯立艳

摘要：根据《机械原理》课程的特点，结合机械类专业教学的实际情况，本文从提高学生学习兴趣以及提高课程教学质量的角度出发，对机械原理的课程体系和教学方法进行了探讨研究和总结归纳。激发了学生的学习积极性和思考主动性，有效提高了该课程的教学质量。

关键词：机械原理；教学；研究

中图分类号：G648 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2016）08-0003-01

机械的制造与使用，使人类生产力水平大幅度提高，是人类生产力水平的重要标志。工业、农业、军工、建筑都离不开机械，走进我们生活的汽车更是各种机械的综合，极大地改善了人们的生活质量。可以说机械加工制造水平标志一个国家产业实力的高低。毫无疑问，不管是对现有的机械进行改造，还是研究设计新的机械产品，或者是设备维护等工作，都会涉及各种基本机构、机构运动原理等内容。

所以《机械原理》在全国高等工科院校机械类专业中，是一门必修的主干技术基础课，是由基础课到专业课过渡的桥梁，它为今后学习《机械设计》课程奠定基础，更是人们为进行高级生产活动，培养专业人才所做的知识准备。

1.课程特点

"机械原理"课程是一门机械设计制造及其自动化等专业的基础性学科，具有很强的工程性、实践性和应用性。本课程主要内容分为两大方面：（1）机构的组成、运动、动力学。（2）基本机构的分析设计，例如齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、带传动、链传动机构等等。所以，该课程的学习要求学生掌握机构的结构分析、运动学分析和动力学分析三方面的理论知识，培养学生对现有机构的理论分析能力。

另外，该课程的目标旨在培养学生具有创新机构运动方案的设计能力，针对不同的设计任务，综合运用各方面的相关知识，提出多种机构运动方案，并进行综合评价，故该课程又有很强的实践性。

2.问题分析

该门课程内容较多，涉及的知识面广，理论性强，概念抽象，公式繁杂，与实践结合紧密，所以学生在学习过程中普遍感觉难以掌握。要学好这门课程，需要具有一定的相关课程的专业知识，如高等数学、机械制图、理论力学等等。作为大学二年级的学生来讲，比较缺乏实践知识和实践经验，对课程中的机构结构学、运动学和机器动力学等内容缺乏实际验证，普遍感觉内容抽象、难懂。鉴于此，教学过程中学生反映出来的问题概括为以下几点：（1）机构运动简图虽然能表达机构的运动特性，但是与实际机器相差甚远，学生很难将两者有效联系到一起；

（2）在进行机械系统的方案设计和完成习题过程中，经常出现与理论知识脱节，甚至有时候会无从下手；（3）学生所能提出的运动机构方案过于简单，作业耗时较长，难以体现教学成果；（4）学生的学习兴趣有待提高。

3.解决措施

针对"机械原理"这门课程的特点以及学生们在学习过程中遇到的一些普遍难题。在教学过程中，如何提高学生的学习兴趣，提高课堂的教学效率，更大程度地体现学生的学习成果，成为非常重要的问题。现将教学过程中得到的几点体会及经验措施论述如下：

3.1 提炼共性知识。针对该课程的学习重点和学习难点，教师应在对课程内容深入理解的基础上，紧紧围绕本课程的教学目的，抓住主线，纵观全局，提炼出分布在各章节中的共性知识。例如：该课程中多次采用"反转机构法"这一方法处理机构问题：a）铰链四杆机构的三种基本类型为：双曲柄机构、曲柄摇杆机构、双摇杆机构，这三种机构类型转换的实质是机架变换，即以不同的构件作为机架，也就是仅仅改变了参考坐标而已。b）凸轮机构中凸轮轮廓曲线的设计也是依据"反转法"原理：假设凸轮静止不动，保证凸轮与从动件相对运动不变，从动件尖顶的运动轨迹即是凸轮的轮廓曲线。这些知识的共性点是均运用了理论力学中的相对运动理论。通过对共性知识的提炼研究，以共性知识所研究的基本方法和思路为主线，提纲挈领，将不同内容贯穿起来，既理清了思路，由节省了教学时间，提高了教学和学习效率。

3.2 利用现代技术优化教学，激发学生学习兴趣。随着现代科学技术的迅猛发展，利用图、文、声、像的多媒体教学已走入课堂，它改变了传统的教学模式，不仅减少了教师的工作量，而且通过计算机形象逼真的演示，还可提高学生的学习兴趣，进一步提高教学质量。针对该课程的特点，在采用多媒体技术的基础上，利用CAD技术优化教学，例如：在讲述平面连杆机构时，传统教学中往往采用图片及flash 动画演示机构及其运动过程。通过CAD技术，可以借助三维建模软件（ 如CATIA、Pro /E、UG、Solid Edge、Solid Works 等） 来完成这种演示。在三维建模软件中可以很方便地更改各杆件的长度，使学生清楚地看到杆长条件和曲柄存在与否的直接联系；也可以选择不同的构件做机架，观察机构的演化过程； 还可以任意装拆、放大或者缩小各种机构，加深学生对各种机构空间结构及其组成的理解；并且可以根据实际情况任意旋转、改变对机构模型的观察方向，增强实体感。使教学中的各知识点更加清晰、生动、形象，增加学生学习兴趣，大大提高课堂教学质量。

3.3 理论与实践相结合，增加学生实践经验。教学过程中，采用理论与实践相结合的方法既可以使教学内容显得生动有趣、通俗易懂，又有利于提高学生的学习兴趣。例如：在曲柄摇杆机构中原动件可以是曲柄（ 如搅拌机） 也可以是摇杆（ 如缝纫机） ，介绍其死点和通过死点的方法时，可以以缝纫机或者火车车轮为例进行详细介绍，加深学生的印象。

3.4 增加实践教学，提高教学效果。理论知识应该与工程实践密切结合，即根据实际的生产要求，对机构进行正确选型、组合，从而设计出满足实际要求的机器产品。为了巩固理论知识，增强实践能力，在学期末会进行一个简单的机械系统方案设计，满足了课堂教学与课程设计相结合。

3.5 提高教师科研教研水平。本课程是一门实践性很强的专业基础课程，教师只有深刻掌握了这些实践知识，有较丰富的工程实践经验，具备分析和解决工程实际问题的工艺知识和能力，才能在课堂教学中做到灵活运用。提高教师对现代工程技术的应用水平，能使教师把课本知识与工程技术相结合，不仅可以丰富课堂教学，而且可以提高教师的科研及社会服务能力。

4.结论

作为一门机械专业的技术基础课，机械原理课程是培养机械类专业人才的重要基础课程，是进一步学习其他专业课程的桥梁，在学科体系中起承上启下的作用。本文针对实际教学经验，对机械原理课程教学作了一定的研究。首先分析了该课程的特点，针对其特点，阐述了教学过程中遇到的一些主要问题，最后针对问题，提出了相应的解决措施。

参考文献：

[1] 邢莉，许宁等.《机械设计基础》课程教学的几点体会[J].高校实验室工作研究， 2012，（2）：100-102.

[2] 殷勇辉，高志等.提高机械原理课程教学质量的思考与实践[J].中国大学教学， 2014， （6）：57-59.

[3] 郭卫东，刘荣等.机械原理课程体系与教学内容的改革与实践[J].太原理工大学学报（社会科学版）， 2008，26：7-10.

[4] 周先军.增强教师工程素质提高机械设计基础教学效果[J].长春理工大学学报（高教版）， 2009，4（12） ：137-138.

[5] 冯立艳.机械原理[M]. 北京：机械工业出版社， 2011.

作者简介：

刘迎娟（1986-）女，硕士，助教，主要研究方向为机构学与机械动力学。