应用型本科院校的机械原理课程改革——以滁州学院为例

王 伟，邓景泉，王 波

（滁州学院 机械与汽车工程学院，安徽 滁州 239000）

随着现代社会的发展，人才供给与需求关系深刻变化，尤其在经济结构深刻调整和产业升级加快步伐情况下，人才培养结构和质量达不到经济调整和产业升级的要求，因此教育部在2014年提出了引导一批普通本科院校向应用型本科院校转型.应用型本科院校在人才培养过程中强调与实际生产相结合，注重培养学生的实践应用能力.

近年来伴随着高校转型发展，滁州学院逐步由原来的师范类院校转变成工管为主的工科院校，尤其2014年滁州学院成为“安徽省地方应用型高水平大学”建设学校之一，机械原理作为工科院校中机械专业一门非常重要的核心课程，以往课程的教学手段、教学内容和教学方法已经不能很好适应应用型本科院校对人才的要求.为了适应机械专业对应用型人才培养的要求，围绕机械原理课程建设，在教学手段、教学内容、教学方法等方面进行了多方位的改革和实践.[1]

1 教学手段与内容改革

1.1 教学手段改革

1.1.1 教师教学能力提升和工程背景

教师教学能力关系着课程建设是否有效，教学能力强的教师能够将课程的精髓体现出来，尤其重难点知识，使得学生对课程理解更加深入，因此教师教学能力提升对课程建设起着重要作用.首先机械原理中涉及多种机构知识，这对教师绘图能力提出要求，要能快速简洁绘制各机构结构示意图；其次授课过程中不能简单照本宣科，应适当结合课本知识解释现有现象，如四杆机构在公交车车门中应用，提高学生将理论知识与实践应用相结合；还有教师应多参加教学基本功大赛，多与教学优秀的教师讨论和交流.

应用型本科院校主要培养学生的实践应用能力，作为传道授业解惑的教师更加需要实践应用能力，这就要求教师有一定工程背景.多数青年教师从研究型高校毕业直接进入学校工作，参与工程实践的时间和精力有限，在教授机械原理过程中仅仅依靠课本知识显得空洞和无趣，学生学习的积极性不高，影响教学效果.因此鼓励教师走出教室到企业去挂职锻炼，尤其机械原理课程中涉及多个典型机构，只有教师经历整个机构设计、生产以及装配才能生动地将知识传授给学生，其次鼓励教师多参与横向课题的研究以提高其工程背景，推动教师向着既有理论型又有实践型的双能型教师转变.

1.1.2 多媒体课件、板书和教具结合

在机械原理授课过程中，教师应充分发挥多媒体课件、板书和教具三种教学手段各自的优势，提高教学效果.首先多媒体课件能够将图片、文字、声音、动画等结合起来，尤其插入ADMAS或FLASH软件能够清楚演示机构运动情况，同时通过改变参数设置观察机构不同演变情况，加深学生对机构知识点理解和认识；其次板书虽然比较耗费时间，但是在用矢量方法分析机构速度、加速度等过程中效果更加明显；最后将机构的教具带入课堂辅助教学，使得原来枯燥无味的知识变得生动形象，如内燃机教具很容易让学生明白曲柄滑块和凸轮机构在内燃机中的工作原理.因此多媒体课件、板书和教具多种教学手段相结合使得课堂气氛更活跃、教学印象更深刻、提高了学生们学习效果.[2]

1.1.3 双语教学手段开展

目前随着学生考研或者出国留学日益增多，涉及考核机械原理英语方面知识也逐渐增多，在机械原理课程中引入双语教学也就很有必要.在双语教学过程首先要根据教学内容选择合适的教学用书，其次根据教学进度合理安排教学用书的章节.在双语教学初始阶段，部分英语水平较弱的学生感觉学习较为吃力，这时候授课教师应引导学生做好课前预习和课后复习的良好习惯.双语教学过程中鼓励学生在课堂上用英语回答教师问题，同时每章节过后让学生用英文阐述本章节重点或重要概念的定义，并作为学生平时考评加分项.

1.1.4 CAE软件使用

应用型本科院校主要培养学生的实践应用和创新能力，因此在教学上应当多引导学生对CAE分析软件的使用.如在ADMAS软件中对机构运动参数进行不同设置观察其运动情况，在ANSYS软件中对机构零件进行应力分析查看其危险点进行优化，还有通过MATLAB编程观察机构运动轨迹，通过不同CAE软件的使用提高学生对机械原理知识的认知，同时也为后续解决实际问题以及创新能力培养打下良好基础.[3]

1.1.5 网络教学平台使用

近年来随着互联网技术发展，网络教学平台在教学过程起着越来越重要作用.尤其目前机械原理课时普遍被压缩，机械原理重难点较多，课堂教学过程中每名学生接受程度不同，导致学生学习进度不一致，通过网络教学平台可以打破时间和地域的限制，使得学生能够在空余时间复习教师课件，向教师请教疑难重点补缺自己的不足，同时教师通过教学平台使用很方便地掌握学生学习进度，节约时间有更多精力钻研课程内容，促进自己教学水平的提高.

1.2 教学内容改革

1.2.1 教学内容与时俱进

随着科学技术不断发展，机械原理课程的教学内容也要紧跟时代潮流.2015年5月国务院正式印发《中国制造2025》，其中智能制造工程提出重点发展工业机器人行业，机械原理课程增设介绍机器人机构及设计，主要从机器人分类、技术指标、机器人机构运动分析、机器人结构静力和动力分析以及机器人机构设计等五个方面阐述机器人相关知识.[4]机器人产业在工业生产过程有着显著优点，如实现生产自动化，提高了生产效率，降低生产成本，便于管理，可以在危险的环境中工作，是一个国家科学技术水平发展的体现.

1.2.2 教学计划层层递进

机械原理课程内容繁多且复杂，涉及数学公式推导和几何绘图，既需要较强的数学基础同时又要较强的动手能力，使得学生普遍反映此课程内容比较枯燥难懂，对机构运动形式和原理难以理解，严重打击学生学习的积极性，因此教学过程注意教学计划的层层递进.首先介绍机构的结构分析，了解结构运动简图以及机构自由度；其次介绍常用的机构结构及其设计，如四杆机构、凸轮机构、齿轮机构和齿轮系；最后介绍机构结构的动力学分析，包括运动和受力分析，这样知识结构和条理较为清楚.[5]

1.2.3 重视课堂总结

近年来由于地方应用型本院院校在制定人才培养方案过程中对实践环节倾向，导致机械原理理论课时普遍被压缩，教师在教学过程中为了在有限时间内尽可能完成教学任务，造成课堂节奏较快和知识点较多，学生一时难以接受，因此在课堂上应重视课程内容总结，一节课下来教师总结本节课重点和难点，找出关键的公式或原理让学生在课后能够有的放矢复习课程内容，避免学生失去学习兴趣和动力.

1.2.4 适当的习题课讲解

机械原理课程内容较多，如仅靠日常课堂教学讲解很难让学生掌握知识，当每章节结束时应适当安排2-3个课时进行习题课讲解.习题课可以通过课后习题或者历年来经典考研题目讲解，讲解过程要注意考查知识点来源以及解题运用的原理，这样一方面加深学生对章节知识点把握，同时为学生进一步深造打下基础.

2 实验教学改革

2.1 实验内容改革

根据地方应用型本科院校人才培养的目标，机械原理实验教学除了机构简图绘制、齿轮范成仪测绘等验证性实验，增设了多个综合性和设计性实验，尤其实验室近几年来采购一批结构组合仪器平台，学生可以利用业余时间根据所学知识对平台进行设计性实验，然后用电脑仿真机构运行轨迹和输出运动参数，调动学生的积极性，增加学生的实践动手能力.

2.2 机械创新实验室开展

创新是一个民族发展的核心动力，多年来实验室利用现有资源成立了机械创新实验室，鼓励学生利用机械原理知识对机构进行设计和改造，目前已完成的草莓采摘机设计和无碳小车分别在安徽省第八届机械创新设计大赛和安徽省第四届大学生工程训练大赛获得不错成绩.

2.3 注重实践基地建设

机械原理中涉及机构较多，教学过程中学生只能观看少量机构模型，不能够建立直观印象，而实践基地中有产品的整套生产流程，涉及多个典型机构零件，学生到实践基地实习能够加深对典型机构了解，尤其结构零件在产品运动情况下的状态以及各机构组合形式.

3 课程设计改革

传统人才培养方案中的机械原理和机械设计课程设计是分开，机械原理课程设计主要利用图解法或解析法对机构尺寸进行确定，机械设计主要对机械零件进行设计和校核，近年来根据应用型本科院校人才培养目标，将两个课程设计综合起来.

在实际的机械产品设计过程中，首先根据客户的条件和要求选用合适机构部件，然后对机构中零件进行设计和校核，最终完成整个产品设计，符合将两个课程设计综合起来，通过这样锻炼学生能够直接从事机械设计工作，符合应用型本院院校人才培养目标.

在课程设计过程中提倡学生为主体，指导教师为辅助，学生根据设计题目完成设计方案、设计方法、设计进度等环节步骤，提倡多位同学在设计方案中采用不同机构，然后开展小组讨论，查找资料证明自己方案中采用机构的优点，在课程设计过程中指导教师主要负责解答学生在设计过程中的问题，并引导学生对问题进行深层次讨论和研究，最终根据学生课程设计过程中表现进行评定分数.

4 以学科竞赛促进课程改革

近年来通过积极承办学科竞赛，鼓励和引导学生参加学科竞赛，带着实际问题去学习，在解决实际问题中培养和提高了学生创新实践能力，锻炼了学生团结合作能力.[6]多次在机械创新设计大赛和大学生工程训练大赛中取得一、二、三等奖好成绩，有力促进课程改革发展.

5 结束语

随着社会对应用型人才培养需求日益增多，本文根据应用型本科院校的人才培养目标，对机械原理课程教学手段、内容和实验教学等方面进行了研究，推动课程建设发展.近几年从效果来看教与学互动性较好，同时课程建设发展也有力促进教学效果的提高，多名学生在省级学科竞赛获得良好成绩，并为后续深造打下坚实基础，考研人数逐年增加.