浅谈《机械设计》教学改革

张志红

（山西农业大学信息学院，山西 晋中 030800）

《机械设计》是属于机械类专业的必修课程，它主要是讲解通用零部件的设计原理、设计方法和机械设计的一般规律，具体包括总论、联接、机械传动（带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动）、轴系零部件等方面的内容。这是一门成熟的课程，结合笔者连续6年的教学经验，本文从教学内容、教学模式、考核方式上进行探讨。

1 教学内容安排

我校的人才培养模式是“商科教育+完满教育+通识教育+专业教育”四位一体。采用的教材是濮良贵主编的《机械设计（第10版）》，由高等教育出版社出版。由于专业教育模块学时数的减少，但内容较多，笔者结合几年的教学经验对教学内容进行了安排，如表1。

机械设计是一门理论与工程实践紧密结合的一门设计类课程，所以大幅度的增加了课内实验学时，共16学时。

2 教学模式的改变

机械设计课程涉及的基础概念多，各章节间的关联性不强，学生觉得觉得难以掌握。而合理的教学方法，既可以帮助学生快速的掌握知识点，也能让学生产生浓厚的兴趣。

2.1 引入“超星学习通”平台

相比传统的教学模式，把超星学习通引入课堂，可以让学生对枯燥乏味的课堂产生浓厚的学习兴趣，也可以吸引学生的集中力。每堂课除了讲解主要内容之外，可以通过增加课堂讨论、课堂测验、投票、抢答、选人的模式，来增强师生互动。学习通作为专业的学习平台，有自动批阅作业的功能，可以在一定程度上减轻老师的负担。

另外，超级学习通上积累有大量的图书、视频等资源，为学生的自主学习提供了极大的便利。

表1 课时安排Tab.1 Class schedule

2.2 启发式教学

孔子说：“不愤不启，不悱不发”。这八个字意思是说要实行启发式教育，把学生作为教学的中心，使学生在整个的学习过程中保持着主动性，主动地提出问题，主动地思考问题，主动去发现，主动去探索。教师在课堂上提出一些启发性的问题，然后引导学生思考、分析问题。比如在讲解机械防松的时候，可结合自行车车筐会松脱，来分析防松的原因、目的和防松方法。在比如在讲齿轮传动受力分析时，以直齿圆柱齿轮传动的受力分析作为推基础，运用启发式教学法推理到斜齿圆柱齿轮传动、锥齿轮传动及蜗杆传动。这种讲法可以化难为易、化繁为简、由浅入深、训练思维，提高能力。

2.3 范例教学法

范例教学法，是教师在教学过程中选取一些具有代表行的、典型的例子作为教学内容，通过对经典范例的重点讲解，学生能掌握这一类知识的共性和解题思路，达到举一反三。简单的额说，就是掌握基础知识，促其举一反三，点滴示例。

在机械设计的第十章齿轮传动的教学中，为了更好的让学生掌握齿轮传动的受力分析。笔者选取如图1所示的齿轮传动各齿轮受力分析进行范例讲解。

A.需要掌握的基础知识点：

（1）作用力着力点：齿面上作用载荷的合力的着力点位于齿宽中点。

（2）作用力方向：圆周力Ft——Ft1与n1反向；Ft2与n2同向。

径向力Fr——外齿轮指向各自轮心；内齿轮背离轮心。

轴向力Fa——主动轮左右手定则：主动轮左旋（右旋），用左手（右手）定则；四指握指回转方向；拇指指向轴向力方向。

（3）作用力大小：Ft1=-Ft2；Fr1=-Fr2；Fa1=-Fa2。

（4）同一轴上的轴向力应相互抵消，故同一轴上两齿轮旋向应相同。

B.解题步骤：

（1）旋向判定（同螺纹方向判别）

齿轮1判定是右旋；根据一对斜齿轮外啮合，旋向相反，判定齿轮2是左旋；齿轮2和3在同一轴上了，为减小轴向力，齿轮2和3上的轴向力应方向相反，故判定齿轮3也是左旋；依次判定齿轮4是右旋。

（2）对齿轮1和齿轮2进行受力分析，如图2所示。齿轮1是主动轮且右旋，故依右手定则判断Fa1的方向。

（3）对齿轮3和齿轮4进行受力分析，如图3所示。同一轴上了，为减小轴向力，Fa2=-Fa3，且齿轮3为主动轮，所以判定齿轮3左旋。C.解题答案：如图4所示。

设计机器时，工作能力设计和结构能力设计是其核心内容，正确的受力分析是工作能力设计的重要前提，因此在受力分析中要牢牢的掌握力的三要素：着力点、方向、大小。通过这一范例的分析，学生在掌握斜齿轮传动受力分析的基础上，结合启发式教学法可以举一反三，完成蜗轮蜗杆、锥齿轮传动的受力分析。

（3）注重实践教学

我校着重培养应用型人才，而加大实验课学时是必然的。通过实验教学，一方面有益于实践教学反馈于理论教学，拓宽与提升理论教学；另一方面也可以验证理论教学的重要内容，更重要的是可以提高学生的动手能力。如THMDBC-1型便携式机械系统创意组合实验，学生在掌握带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动合理布置的基本要求的前提下，设计传方案，然后进行传动连接。

4 考核方式的改变

总成绩=平时成绩×10%+理论成绩70%+实验成绩20%。在成绩考核中加大了平时成绩和实验成绩的比例，突出本门课实践性较强的课程性质。