非机类“机械工程基础”教学中的问题与对策

张建勋　徐志敏　王芳文

摘 要 “机械工程基础”课程与工程实际密切相关，拓宽学生知识面的同时，可以培养学生的创新思维。教学过程中，作者发现在非机类“机械工程基础”课程中存在着课程内容繁多，课程结构紧密度不够;学生不够重视这门课程;课程缺少实验环节;课程的课后讨论环节较少等问题。并针对这些问题提出了一系列的对策措施，以期提高本课程的教学质量。

关键词 非机类“机械工程基础” 问题 对策措施

中图分类号：G424                                  文献标识码：A    DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.01.074

Abstract "Mechanical engineering foundation" course is closely related to engineering practice， which can broaden students' knowledge and cultivate students' innovative thinking. In the process of teaching， the author found that there are many problems in the non mechanical "mechanical engineering foundation" course， such as the course content is various， the course structure is not close enough; students do not pay enough attention to this course; the course is lack of experiment link; the course after class discussion link is less. And put forward a series of countermeasures to solve these problems， in order to improve the teaching quality of this course.

Keywords non mechanical "mechanical engineering foundation"; problems; countermeasures

非機类“机械工程基础”的授课对象为电气、管理、经济、化工等专业学生。这些学生此前没有学习过机械和力学相关课程;通过这门课程的学习，要对机械及其相关学科专业知识有较为深入的了解。学生在未来工作中可能会遇到很多机械工程相关问题，是否掌握这门课知识影响着学生在工作岗位上能力的发挥，同时也反映了高校的办学水平。

1 “机械工程基础”教学中存在的问题

1.1课程内容繁多，课程知识面广，导致结构紧密度不够

这门课程涵盖了理论力学、材料力学、机械设计基础、机械原理四门课的部分知识。课程内容包括：机械的静力分析、零件基本变形时的承载能力、强度理论与零件的组合变形、压杆的稳定性、平面机构的运动分析、机械动力分析及零件的动应力、机械传动的基本形式、常用连接等。[1]课程的任务是掌握机械工程相关的基本概念、基本理论和解决问题的基本思想方法，对常用平面机构和简单的机械工程问题具有初步分析与选用能力;丰富机械工程常识，培养逻辑思维能力、抽象化能力。近年来，我校非机械类“机械工程基础”的授课学时为48学时。由于教学内容繁杂，课时显得捉襟见肘。这门课各部分知识的跨度很大，课程知识面广，结构紧密度不够。如何合理调整课程体系，保留课程主干内容，舍去相关次要内容;既兼顾课程内容的有机结合，又考虑各部分内容的衔接，需要授课教师进行合理的构思和课程安排。

1.2学生对课程重视度不够

由于这门课程不是非机类专业学生的主干课程，学生不够重视这门课程。因此如何调动学生的学习兴趣，提高课堂效率，是授课教师的一个较为重要的任务。

1.3课程缺少实验环节

实验环节是机类课程中的重要环节，既有助于学生更好地理解理论教学内容，掌握必要的工程测试方法，又是提高学生创新思维和实践能力的重要途径。[2]对于理论力学和材料力学课程，都有相关8学时左右的实验教学环节。由于本门课教学内容繁多、学时有限，没有设置实验环节。怎样用相对有效地方法替代实验环节，又成为授课教师的一个重要任务。

1.4课程的课后讨论环节较少

由于这门课程是通识课程，学生在课后的学习时间较少。这就造成了学生不能及时消化课堂内容，学生带着问题听讲后续的课程，形成恶性循环，听课效果不好。

2 提高“机械工程基础”教学质量的对策措施

（1）针对“课程知识面广，结构紧密度不够”的问题，以“机械概述-受力分析-变形形式-承载能力-运动分析-动荷影响-传动方式-设计方法”这一主线[1]串讲课程，将课程涵盖的理论力学、材料力学、机械设计基础、机械原理四门课的基本内容进行衔接、贯通与融合，不让学生感到内容割裂，力图用有限学时讲授课程。此外，由于课程内容庞杂，在每节课前用5分钟对上节课程进行总结回顾，让学生更加明晰课程的脉络，有利于学生对这门课程知识的理解。将课程大纲发给学生，使学生更好地掌握课程脉络，也便于学生课前预习课程。

在课程主线的牵引下，精心组织好教学，最大限度地利用好有限学时。[3]在教学过程中，保留课程主干内容，舍去相关次要内容。比如：在“材料力学”课程中“压杆稳定性”的欧拉公式部分要详细讲解公式的推导过程。但是在机械工程基础课程中，由于学时有限，不能详细讲解公式的推导过程，也不能直接给出公式。于是，首先分析压杆临界力的相关因素，比如：材料、横截面的尺寸和形状、杆长、约束情况等，然后再给出欧拉公式。此外，可以把次要内容录制成视频，供学生课后学习。

（2）适当引入工程实例和生活中与课程相关的趣味现象。比如：讲解“压杆稳定性”部分，给学生介绍魁北克大桥的工程悲剧，以及科学家对压杆稳定问题的研究历程。通过这些举例增加学生对课程工程应用的思考，从而提高学生的学习兴趣。授课教师可以录制关于工程实例和趣味现象的视频，让学生自己在课下观看，从而节约课堂时间。结合学生的专业，讲解与本门课程相关的内容。比如：对于电气专业学生，在讲授受力分析时，可以给学生讲输电塔的受力分析题目，其中电塔的杆件可以看作二力杆，这样学生会增加学习的热情。

通过板书和PPT的有机结合，能有效提高教学质量，调动学生的学习兴趣。PPT能够有效提高教学效率，[4]节约课堂时间，但是板书能够提高学生的注意力，使学生跟着老师的讲解思路掌握知识。虽然课程任务较重，但是仍然要用板书讲解课程的重要部分。比如：在复合运动的基本概念部分，在黑板上画出动点、动系、定系三者关系图，加深学生对这部分内容的理解。在课程PPT中增加生动形象的动画内容，[5]使学生能迅速明晰讲课内容，还可以在一定程度上节约课堂时间。这门课程中有很多部分适合放置动画，比如：平面机构运动分析部分的平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动等，机械传动部分的带传动、齿轮传动等。

（3）课堂上开展一些简易实验，播放实验视频，弥补课程缺少实验环节的缺憾。比如：在“压杆的稳定性”部分，可以用钢板尺做研究压杆约束情况的简易实验，比较一端固定一端自由、两端绞支、两端固定的约束情况。再比如：在“材料拉伸和压缩时的力学性能”部分，由于缺少实验学时，可以在课堂上给学生播放材料应力-应变曲线和试件变形过程的同步视频，使学生能同时看到应力-应变曲线和试件的变形特性，加深对应力-应变曲线关键点的理解。

（4）針对“课程的课后讨论环节较少”的问题，增加了课后答疑时间。此外，由于微信和QQ交流的便利性，可建立课程微信群和QQ群。在群里给学生进行答疑，学生之间也可以在群里进行充分讨论问题，使得学生讨论问题更加便捷，能够充分吸收所学知识。

3 结语

“机械工程基础”是相关非机械类专业较为重要的课程，是高校培养人才的重要教育教学环节。本文提出了这门课程存在的问题，并针对这些问题提出了一系列的对策措施，促进学生的综合素质与创新能力以及教学质量的提高。

参考文献

[1] 张克猛.机械工程基础[M].西安：西安交通大学出版社，2016.

[2] 徐志敏，吴莹.基于“创新能力培养”的基础力学实验教学模式探索与实践[C].2018年全国力学课程报告论坛，2018.

[3] 张亚红，刘睫，赵玉成.非力学专业理论力学教学改革的思考[J].力学与实践， 2003，（25）.

[4] 陈富，王嘉毅.大学教学中PPT应用效果研究[J].电化教育研究，2015（01）.

[5] 肖天灿. PPT动画设计教学案例探讨[J].课程教育研究，2020（20）.