“机械设计基础”课程的创新教学改革探讨

马跃龙

摘 要 以应用型人才培养为目标，对“机械设计基础”课程的传统教学模式提出教学改革建议。设计了一种基于鲁布戈德堡机械的联动思想的教具，用以提高教具的辅助教学功效。同时引导学生利用“机械设计基础”课程知识进行再设计，将回转类传动机构和直线类传动机构交叉分布在一条传动线上，辅助同学们理解记忆机械相关课程的知识点。

关键词 机械设计基础 课堂教学 教具创新 实验教学

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.07.051

Investigation on the Teaching Innovation Reform of

Basis of Mechanical Design

MA Yuelong

（School of Mechanical Engineering， Zhengzhou University of Science and Technology， Zhengzhou， Henan 450064）

Abstract Aiming at training of application-oriented talent， teaching reform suggestions on the traditional teaching pattern of “basis of mechanical design” were proposed in the present work. Teaching aids based on the linkage thought of Rube Goldberg machine were designed to improve teaching effect. At the same time， students were guided to utilized acknowledges of “basis of mechanical design” to carry on the redesign. The rotary actuator and linear actuator distributed across a transmission line and assisted the students to understand and memorize the related knowledge of the course.

Keywords basis of mechanical design； classroom teaching； teaching aids innovation

0 引言

高等学校是培养具有创新能力人才的主要场所之一。创新教育是高等教育内容的重要组成部分，是一种基于创新教育计划的教育活动，在启发学生创新意识的过程中，突出学生的主体性，注重学生的实践性和个性化发展。在教学活动中鼓励学生积极参与、思考、探索、实践、创造。通过设定教学项目活动、任务分配。培养学生的创新能力，使学生成为全面发展的应用型人才。

“机械设计基础”是工科类专业的一门重要技术基础课，主要研究机械传动过程中的常用机构和部分通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。[1-4]本文结合郑州科技学院“机械设计基础”课程的教学实际，从教学理念、教学方法、教具应用等方面，提出一些探讨性的建议。

1 教学理念

（1）模块式分工教学。单科课程的教学改革，应在专业建设和课程改革之下进行。然而，如果针对全系所有专业全面开展专业建设和课程改革将是一个十分复杂的系统工程，需要全系多个部门的协调和共同努力，制订完善的计划，而在短期内制订出周全的计划也是十分困难的。因此，采用各取所长的方式，从教师个人研究领域选择相关课程，分步骤、分模块地进行课程教学改革的研究和探索，积累经验。而后将其逐渐纳入全系的课程体系建设和课程改革。[5-6]与之相对应，模块式分工的将全系各专业的课程进行类似的建设，这样就可以把多个教师的经验与成果互补与综合。

（2）持续性教学改革。教学改革是一个不断完善的过程，同时也是一个常提常新、不断发展的课题，需要广大教师持之以恒地进行研究。当然，教学改革本身也不是一蹴而就的事情。完善的教学改革方案不可能被一次性提出来，并保持持久的先进性。理想的教学改革方案是不断发展的，与时俱进的。

（3）摆脱资源等待式教学。特定课程的教学改革内容主要依赖于授课教师的主观思想，但是同时与学校所提供的教学条件是密不可分的，如课程教材建设、实验课建设、教学管理、教学质量监督与评价等多个方面。由于其属于学校的多个管理部门，往往会出现部门间的协调不一致等问题。部分教师过分依赖于教学条件，不能根据学校现有条件进行课程改革。但其实这样是非常不利于课程改革的推进的。[7]我们必须充分调动可利用资源，依托于现有教学条件，积极主动的进行教学改革，避免资源等待式教学。

（4）个性与共性并存的教学模式。教学课程的改革，尤其是专业基础课程，内容涉及面广、应用细节繁杂，此外，由于教师之间的专业背景、工作经历的不甚相同，每位教师都会根据自身想法提出自己的教学改革方案。另外，每个教师对项目化教学又有不尽相同的观点，这些都可能产生一定的争议和分歧。个性与共性的冲突时难免的。因此我们建议个性与共性并存，堅持求同存异的原则，正所谓无争论则无高论，争论是有利于完善方案的。但是不能困于争论而停滞不前，亦不可等待全体意见统一之后再进行，而是应该搁置争议，保持个性与共性，促进教改完善。

2 教学方法

课程的整体规划以“机构分析和零件结构设计”这两个方面为重点，即培养学生对常用机构的结构分析、受力分析、运动分析；对常用机械零部件的结构设计与选型能力的培养和训练。endprint

通过设置项目驱动对常用机械传动装置结构分析设计及综合实训项目的训练，培养学生形成对微型机械及简单机械传动装置的设计能力。[8-9]同时，强调综合应用能力和技能的训练。

综合应用能力和技能的训练：理论联系实际的设计思想，结合生产解决工程实际问题的能力；进行“机械设计基础”课程的单元分项设计，再分解成小项目（或者各个任务）来进行，制订合理的设计方案，选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力、确定尺寸和选择材料，以及较全面地考虑制造工艺、使用和维护等要求，绘制工程图。基本设计技能：计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力等。

3 教具应用研究

为了帮助教师课堂讲解及学生的快速理解，机械类教具通过几年的研究发展已经慢慢出现在课堂之中，[10]但其种类多数为静态模型，材料也多采用非金属PVC塑料，这样做出的教具模型大多数无法达到动态演示的功能，且操作也不方便，强度要求上也达不到，容易损坏且不易修复。这种教具虽然可以展示单一机构的具体结构，但是不能运动仿真，学生缺乏动手实践机会，学习积极性不高。虽然有些教具可以进行运动展示，但这类教具普遍体积大，造价高、不可拆卸。为了改善教具现有的不足，我们设计了一种基于鲁布戈德堡机械的联动思想的教具，用以提高教具的辅助作用。

（1）与《机械设计基础》教材紧密结合，设计出实物仿真运动教具，让书本上枯燥无味的图形结构，变为真实的实物展现在课堂上，让学生近距离观察，加深理解记忆，理论联系实践，使教学更加生动化，提高学生的学习兴趣和激情。

（2）充分利用学校资源制造，利用学校大学生创新实验室的3D打印快速成型设备，制作实物模型，这样便可降低制作成本，让教具更加贴近日常生产生活，让学生充分体验实践的乐趣。

（3）在装置整体布局的设计上，做到在不影响整体传动的前提下合理分配各机构的位置空间，使学生能多角度、无死角地观看。在操作上做到人性化的原则，操作简单，避免复杂的组装调试过程。

（4）在设计的过程中设计者本人也得到了很多收获，能结合到自己已学的理论知识，如机械设计、机械原理、CAD制图、机械制造工艺学、理论力学等，把它们运用到实际的实体设计当中去，理论结合实践，让学到的知识更加牢固。同时也学到了在实际课堂中学不到的一些设计常识，比如在一个装置的整体设计时，要更多地去联系在实际运用当中，它所面对的人群，所工作的环境，以及主要面临的技术和使用瓶颈，这样设计出来的产品才能更好地去投入使用。

（5）此套机械教具能很好地帮助教师在课堂上为学生演示和讲解机械课程中常用的机械传动机构，这样使同学们对理论知识掌握得更扎实，为以后工作时的真实设计提供基础，这样也可以打开学生的视野，接触一些实物模型，摆脱课本的束缚，跳出高分低能的误区。

4 结束语

综上所述，本文通过课程教学改革，促进学生理论知识与实践应用能力的结合，引导学生利用“机械设计基础”课程知识进行基于鲁布戈德堡机械的联动思想的教具设计，将回转类传动机构和直线类传动机构交叉分布在一条传动线上，增强学生的实践动手能力和创新设计能力。辅助同学们理解记忆“机械设计基础”相关知识点。

参考文献

[1] 唐晓莲.《机械设计基础》课程教学方法探讨[J].职业教育研究，2009（1）：83-84.

[2] 宋正和，曹燕.《机械设计基础》课程教学改革的基本思路[J].泰州职业技术学院学报，2006（5）：90-92.

[3] 邵园园，玄冠涛，候加林.机械设计基础教学改革探索与实践[J].实验室研究与探索，2012（5）：132-134.

[4] 徐林林，陈家庆，朱江.基于任务驱动的机械设计基础教学改革[J].化工高等教育，2009（6）：72-73+108.

[5] 高虹霓，王和明，刘海平，徐晓东.《机械设计基础》课程教学改革研究与实践[J].教育教学论坛，2016（11）：157-159.

[6] 胡凤英.机械设计基础“教、学、做”一体化教学模式初探[J].重庆文理学院学报（自然科学版），2012（2）：94-96+101.

[7] 刘必荣，咸斌.《机械设计基础》课程教学探讨[J].现代制造技术与装备，2011（5）：73-75.

[8] 张鄂.应用型本科院校“机械设计基础”课程的教学改革与探索[J].教育教學论坛，2015（13）：120-122.

[9] 龚厚仙.基于项目驱动的《机械设计基础》课程改革[J].职业技术教育，2011（17）：31-33.

[10] 贺生明，郭静静.基于任务驱动的《机械设计基础》课程教学改革实践[J].当代教育实践与教学研究，2015（12）：176.endprint