机械创新设计课程中的案例探究

周启兴 陈涛 王海波 魏斯亮 龚燕萍

摘 要：案例教学对培养应用型人才发挥很大的作用，在很多课程中被推广使用，在机械类课程中应用较少。本文针对在机械创新设计课程中如何选取案例、设计案例、展示案例，提出了具体看法，并结合教学实践阐述了该方法的可行性。为机械类其他课程的教学改革提供参考。

关键词：机械；创新；案例制作

案例教学法最开始在法律课程中应用，之后在医学类课程、管理学课程、教育学课程上逐步推广。在机械类课程中实施案例教学非常少，目前主要有“工程材料及制造基础”“工程力学”“机械设计基础”“机械原理”等课程，在机械创新设计课程中实施得更少。机械创新设计课程对培养学生的创新创业意识起着关键性的作用，是众多应用本科高校积极推广的一门专业基础课。

一、 在机械创新设计课程案例教学中案例的选取

机械类课程内容里面存在较多机械结构，一般都较为抽象，很多概念不能用简单的文字表述就可以阐述清楚，因此如果要在机械创新设计课程中实施案例教学，需要有一种更为直观、形象的载体，这就是案例。那么机械类课程中如何选取案例会起到更好的效果呢？根据文献调查和实践证明，首先要对教学对象有一定的了解，掌握其兴趣所在，而且可通过问卷调查的方式实现。笔者在对我校2015机制专业学生授课前一学期通过问卷调查发现：在生活机械、工业机械、农业机械中，大部分学生喜欢生活机械，因此在教学中讲授生活机械时大部分学生表现出了较高的兴趣。

二、 案例的收集与制作

案例质量的高低直接影响学生的兴趣和学习效果，因此收集的案例需要经过筛选，原则是案例的内容要体现教学大纲，要突出教材的重点和难点。同时在案例制作过程中要注意文字、图片、视频的相互结合，大量研究表明当今的大学生都比较对图片、视频感兴趣。

目前在互联网和大数据的时代，找到机械创新类的案例资源是比较容易的，如在一些机械创新设计类书籍、机械制造类网站、机械类学科竞赛作品中可以找到很多与机械创新设计课程内容相适应的案例。但是光展示这些搜集的作品顶多是起到例子的效果。因此，需要对每一项作品实例进行设计，如在案例教学中加一些设计背景引导学生进入教学情境，再如案例展现过程中或之后需要提出关键问题供学生思考。比如案例“落叶清扫机设计”，为展示其设计背景，案例内容开始应提供“由于城市绿化面积扩大造成落叶堆积街道”的文字、图片描述，从而引出问题，再展示目前城市环卫工人主要依靠人工打扫落叶的照片及人工打扫存在劳动强度大、效率低的文字描述等，促使学生联想自己生活中所见的情景，积极参与到思考中来。然后教师可通过展示目前落叶处理装置的视频来引导学生思考清扫机该如何设计，视频中可通过软件加入文字提示、背景音乐等要素，调节课堂氛围。再比如“切菜机”案例，首先需要考虑的是“根据大部分学生的生活经验，家里切菜不要很长时间就可以完成”，可能学生思想中几乎没有“切菜机”的概念和影子。针对这一学情，在讲切菜机案例时首先要引入像学校、工厂等大型食堂中厨师切菜的情境文字图片或视频描述。让学生感受到食堂中切菜的困难，如目前人工切菜存在效率低、不安全等问题，进而引导学生思考如何解决此类问题。然后在案例设计中应合理安排讨论的问题，在讨论问题时有的学生可能都没有想到设计方案，这时老师可以提供一种或几种设计方案作为借鉴或对比分析。

三、 机械创新设计案例如何展示

在机械创新案例教学中，一堂课里不可能所有时间都在讨论，过多的讨论会给课堂秩序带来混乱的局面。对于只是帮助学生增長理论知识不需要讨论的案例，不要提前给学生阅读，可以在讲授过程中直接展示并给出答案或者直接点评，比如长臂照相机的设计案例、瑞士军刀的案例，长臂照相机就是利用了伸缩杆的原理，瑞士军刀是将各种刀进行组合。对于比较复杂的案例，比如落叶清扫机的设计、切菜机的设计，这些设计中涉及的传动装置较多，设计方案就可能很多，而且没有一个确切的答案，这种案例就需要学生提前了解、查阅相关资料进行着重思考。在教学中应将案例中设计背景等文字描述通过微信、QQ讨论组、学习通等互动平台提前发给学生看，上课前分好组，注意需要讨论的案例一次课一般不应超过3个。在落叶清扫机的案例讲授中，可以让不同小组的学生经过讨论后画出不同的方案的设计原理图，老师再进一步点评。如果大部分学生感觉到有难度或者几乎没有什么方案，老师可提供目前已有的某一种设计方案给学生借鉴，如自行车与普通清扫机结合的方案，它起到了减轻工人劳动强度的作用，然后让学生思考落叶清扫机所用的传动机构、创新点等问题；如果有多种设计方案给学生展示，学生可以比较不同方案的优缺点，这样教学效果会更好。在讲授“切菜机”案例时，由于这种机械较为简单，所需机构都是机械原理中的常用机构，这种案例一定要让学生知道有不同的设计方案都可以达到替代人工切菜的效果，比如可以设计一种菜自动进给的手动切菜机、多排刀手动高效切菜装置、电动切菜机等，然后让学生讨论自动进给切菜机用了什么机构，多排刀是属于哪类创新，电动切菜、手动切菜的优缺点以及各种方案的创新点等，最终学生通过这些案例的讨论、思考掌握机构的应用、创新方法、优化设计方法等。

笔者按这种教学方式，经过一年的教学实践发现，通过收集典型案例，有效制作、展示案例对机械创新设计课程案例教学起到了很大的作用。

四、 结论

机械创新设计案例教学不同于其他课程，需要根据学生的兴趣去选取案例内容，根据现有资源用不同的技术手段去设计、制作、展示案例，并根据不同案例类型去进行教学设计，达到不同的教学效果。

参考文献：

[1]辛绍杰.案例教学在机械原理课程教学中的应用研究[J].中国校外教育，2010（8）：216-217.

[2]陶平.工程案例教学在机械类课程中的运用[J].中国冶金教育，2013（3）：52-54.

[3]于克强，陈国辉，刘秀莲.工程案例教学在机械设计教学中的应用[J].中国电力教育，2013（19）：80-81.

作者简介：

周启兴，陈涛，王海波，魏斯亮，龚燕萍，江西省南昌市，华东交通大学理工学院。