導語：如何才能寫好一篇機械原理講解，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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采掘機械教學特點存在問題改革探索《采掘機械》是采礦專業(yè)、機械工程及自動化專業(yè)必修課程，其關(guān)鍵性對于此專業(yè)學生的重要性不言而喻，但隨著科技的發(fā)展，采掘機械發(fā)展迅速，新產(chǎn)品不斷涌出。采掘機械產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新與滯后的教學課程之間的矛盾、采掘機械產(chǎn)品獨立講解與采煤整體工藝脫節(jié)之間的矛盾越來越突出，如何在課堂教學中彌補課本中的不足，是目前教學中存在的一個重要問題。

一、知識重組

《采掘機械》課程所用教材內(nèi)及順序為：采煤機械、支護設備、掘進機械。此順序的布置并不符合井下煤炭開采工序，并且各個內(nèi)容之間是獨立的，不利于學生全面掌握煤炭開采工序及設備間的關(guān)系。基于此，我們在教學時增加了緒論部分，內(nèi)容主要包括采煤工序介紹、煤巖力學性質(zhì)等；其次，講解時對教材內(nèi)容進行了改變，在介紹井下煤炭開采工序的基礎(chǔ)上，進行掘進機的講解。進而，補充礦壓知識的同時講解液壓支架、采煤機，并將本不屬于本課程講解的刮板機也進行簡單介紹；最后，進行“三機”：液壓支架、采煤機、刮板機之間關(guān)系的講解及注意事項。此順序可使學生對井下采煤工序清楚認識，并可根據(jù)礦企所需生產(chǎn)能力進行簡單的“三機”選型及配套，為學生今后工作打下基礎(chǔ)。

二、知識擴展

對于采礦學生而言，《采掘機械》《采礦學》同時學習，使得學生清楚的認識井下工作環(huán)境以及采掘機械所在煤炭開采過程的位置，但機械學生不學習《采礦學》，學習完全部課程后，雖然掌握了《采掘機械》中所講述的采煤機、液壓支架、掘進機等機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和工作原理，但卻不知該機械產(chǎn)品在井下的運行狀況?；诖?，針對機械學生我們補充了井下采煤工藝、采煤視頻以及新產(chǎn)品等內(nèi)容。

通過補充采煤工藝，使得學生對于所學機械產(chǎn)品在整個采煤工藝中的位置、順序有了清楚的認識，對與《采掘機械》同時開設的《運輸與提升》課程也起到輔助作用。采煤視頻的播放有助于學生對于采煤機械在井下實際運行情況的掌握起到促進作用。圖3為鉆式采煤機三維圖，目前國內(nèi)外滾筒采煤機所采煤層高度下限在0.8米左右，而對于0.8米以下煤層無法實現(xiàn)機械化開采，鉆式采煤機的研發(fā)成功可以實現(xiàn)0.4米煤層的機械化開采，有效解決了極薄煤層的機械化開采問題，該機型內(nèi)容的補充有助于學生清楚認識對我國煤機行業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀。三維模型的課堂呈現(xiàn)可以為學生清楚的講解各個零部件的結(jié)構(gòu)及該零件與其他部件的連接關(guān)系，對于機械制圖學習較差的學生提高其識圖能力提供幫助。同時，對于采礦專業(yè)學生采掘機械本身并非講解重點，在讓學生掌握機械工作原理基礎(chǔ)上，我們補充了采掘機械常見故障及維修方法等內(nèi)容，使得學生工作后可以初步判斷機械故障。

三、學觀結(jié)合

采掘機械是一門實用性很強的課程，涉及機械、液壓、采煤、礦壓等，其內(nèi)容涉及面廣，學習難度大，所以講解相關(guān)的內(nèi)容時要注意講解采掘機械的基本結(jié)構(gòu)、基本原理和基本方法。這樣不僅能夠讓學生更好的掌握課本中的內(nèi)容，還能夠在未來的發(fā)展中更好的發(fā)揮自身潛力。在以后的教學中要注意培養(yǎng)學生的實踐能力。在進行實際教學時，要做到理論與實踐相結(jié)合，從而讓學生對學習保持更高的積極性，保證最佳的教學效果。為達到此目的，我們采用學觀結(jié)合方式，課堂主要講授課本知識，輔之視頻、圖片、三維模型等。課堂之外，利用學生閑暇時間，帶學生到工廠去觀摩，并進行簡單的裝配，使得學生好奇心倍增，在現(xiàn)場針對真實的產(chǎn)品給學生講解，學生隨時可以提出問題，互相交流，達到事半功倍的效果。

圖4為我校三機試驗平臺，其包括采煤機、液壓支架、刮板機、反沖過濾器、乳化液泵站、變壓器等設備，學生不僅通過該平臺可以真實的感受到設備的形狀、工作原理，更可深入了解設備間的配合關(guān)系以及它們之間的啟動順序，為今后參與相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。

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1 運用先進教學手段

目前，隨著教學技術(shù)的不斷更新，大部分學校使用多媒體技術(shù)以豐富教學課堂。教師利用多媒體設備進行機械基礎(chǔ)教學時，能夠增加課堂的生動性，激發(fā)學生學習的熱情，提高學生學習的興趣，使學生能夠積極主動地參與到課堂中來。教師利用多媒體技術(shù)可以將機械基礎(chǔ)的相關(guān)內(nèi)容直觀地表現(xiàn)出來，并通過圖片、影像等形式展現(xiàn)機械基礎(chǔ)中相關(guān)的原理和結(jié)構(gòu)，便于學生深入理想相關(guān)知識。例如，教師對平面連桿機構(gòu)知識進行講解時，可以播放該部分運動的視頻，以動態(tài)的模式表現(xiàn)出該部分的原理和其他相關(guān)知識，而學生可以通過直觀的視頻了解鉸鏈四桿機構(gòu)運動過程，掌握該結(jié)構(gòu)各個構(gòu)件的運動速度，讓學生易于理解急回特性、死點等相關(guān)知識。再如，教師對液壓回路知識進行講解時，可以將該部分知識制成動畫的模式，加深學生對該部分知識的印象和理解程度?？傊?，教師可以利用多媒體技術(shù)將機械基礎(chǔ)中的重點、難點知識以多種形式表現(xiàn)出來，增加課堂的趣味性，營造良好的課堂氛圍，讓學生能夠積極學習。

2 增加實踐性教學

機械基礎(chǔ)的理論知識較多，知識內(nèi)容較枯燥，且教師通過課堂的形式不斷地講解理論知識容易讓學生產(chǎn)生厭學情緒，降低了教學效果。而實踐教學能夠增加學生的實踐經(jīng)驗，提高學生學習興趣，且實踐經(jīng)驗與理論知識相結(jié)合的模式有利于學生深入理解和運用理論知識。對此，中職機械基礎(chǔ)教學應根據(jù)教學目標，結(jié)合教學課程的需求，與相關(guān)企業(yè)互動，讓學生到企業(yè)中實習并參觀機械制造現(xiàn)場。教師在實踐教學中，可以向?qū)W生講解相關(guān)的機械原理和結(jié)構(gòu)，幫助學生理解機械知識。通常情況下，學生到企業(yè)實習時，主要對機械基礎(chǔ)中常用機構(gòu)和軸系零件、機械傳動、液壓傳動的工作原理、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及應用進行學習，觀察機械工作人員操作的過程，掌握機械的工作特征，并向機械工作人員學習課堂上難以學習到的實踐性知識和技能。例如，教師對定軸輪系進行講解時，可以帶領(lǐng)學生對普通車床的主軸箱進行觀察，了解該機器內(nèi)部齒輪轉(zhuǎn)動的實際情況，讓學生確定奇偶值對方向性的作用，進而加深對i1k=n1/n2=(-1)m的理解。

3 重視學生思考能力的培養(yǎng)

中職機械課程主要是為社會培養(yǎng)機械類技能型的人才，而不是讓學生空有理論知識而不會運用。中職機械課程培養(yǎng)的學生只有符合社會企業(yè)的要求，才能發(fā)揮學生的作用，使學生能夠在社會中利用牢固的知識開展各項工作。而在機械基礎(chǔ)教學過程中，教師應在該基礎(chǔ)性的教學課程中重視培養(yǎng)學生的思考能力，讓學生能夠從基礎(chǔ)知識開始思考，培養(yǎng)學生敢于提問的習慣。教師進行機械基礎(chǔ)教學時，應注意引導學生對相關(guān)知識進行思考，或者提出探究性的問題讓學生進行解決，提高學生參與課堂以及主動學習的積極性。學生在解決相關(guān)問題的同時，教師可以從旁協(xié)助學生，輔助學生利用更好的辦法解決相關(guān)問題。

教師進行機械基礎(chǔ)教學前，應根據(jù)教學大綱，結(jié)合機械基礎(chǔ)相關(guān)知識的實際應用情況，規(guī)劃教學內(nèi)容，對相關(guān)重點、難點知識進行講解。教師進行教學設計時，重視討論環(huán)節(jié)的設置，可根據(jù)課堂知識設置開放性的問題，讓學生主動對機械基礎(chǔ)相關(guān)知識進行探討，培養(yǎng)學生的思維能力。在討論環(huán)節(jié)，學生對相關(guān)知識進行思考時，可以加深對機械基礎(chǔ)知識的理解，可能會發(fā)現(xiàn)以往沒有注意的問題，有利于學生思考能力的培養(yǎng)。學生對教師提出的問題進行探討時，教師應起到輔助作用，對學生進行適當?shù)狞c撥，幫助學生打開思路，引導學生圍繞核心問題進行討論，不讓討論偏離主題，并對相關(guān)知識進行總結(jié)。例如，教師對棘輪機構(gòu)進行講解時，可以先講解該機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)，并讓學生對日常生活中反踏自行車踏板而自行車不動的原因進行思考，引起學生學習的興趣，之后對棘輪機構(gòu)的原理進行講解，讓學生理解該部分基礎(chǔ)知識。這種方式能夠有效培養(yǎng)學生的思考能力，幫助學生養(yǎng)成主動學習的良好習慣，有利于學生綜合能力的提高，為學生未來的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

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關(guān)鍵詞：機械原理；創(chuàng)新能力；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）33-0054-02

機械原理是機械類學生的主干專業(yè)基礎(chǔ)課程，它具有豐富的基礎(chǔ)理論和一定的工程實踐知識，培養(yǎng)學生如何利用這些基礎(chǔ)理論來解決工程實際問題，培養(yǎng)學生的綜合設計能力和創(chuàng)新能力。由于該門課程的實踐性較強，需要學生具有一定的工程實踐經(jīng)驗，而目前學生普遍地存在著實踐能力差，經(jīng)驗少，對機械的感性認識不足的現(xiàn)象。這就要求采用某種手段與方法，在課堂教學中逐漸滲透，在實際應用來提高教學質(zhì)量。本文主要探討應用提高機械原理教學質(zhì)量和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

一、提高機械原理教學質(zhì)量的改進方法

1.機械原理課程是研究機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、組成、運動和機器動力學等內(nèi)容的專業(yè)基礎(chǔ)課程。由于當前的大學生生活實踐能力弱，動手能力不足，對機構(gòu)及機器等現(xiàn)代化設備缺乏足夠認識，所以對機構(gòu)的運動簡圖與實際機器的理解較難，特別是機構(gòu)的具體運動機組成上，對缺乏立體感的同軸都構(gòu)件情況更難理解。在教學方法上，應主要采用如下激勵學生的方法：①采用啟發(fā)式教學。結(jié)合機構(gòu)的三維模型講解機構(gòu)組成及運動，培養(yǎng)學生對機構(gòu)或機器的理解，提高創(chuàng)新意識。②采用師生互動，類比等教學方法，激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維。讓學生講解生產(chǎn)生活中曾經(jīng)遇到過的機器或機構(gòu)。

2.在教學手段上采取新老教學手段相結(jié)合的方式。①采用先進的數(shù)字化教學形式。應用三維實體造型軟件，例如Solidworks、Adams、動畫編輯軟件以及實踐動作的視頻技術(shù)，使各構(gòu)件的運動變化及運動形式形象地顯示出來，使原來二維的抽象問題直觀化、形象化，有利于認知深化，激發(fā)了學生的學習興趣，很生動地突破了教學重點、難點，提高了教學質(zhì)量。另外，在這一階段采用與學生軟件操作上的互動的方式，使學生了解軟件建模技術(shù)，逐步掌握并運用軟件建立模型，完成部分課后作業(yè)，深刻認識機構(gòu)的傳動特點。②保留傳統(tǒng)的板書講解。媒體講解方式固然使學生能夠形象地理解抽象問題，但在關(guān)鍵問題的講解與剖析，特別是具體方法的實現(xiàn)、公式的推導等方面顯示出了嚴重的不足。多媒體教學提高了教學效率，但在方法及公式的推導上講解過快，未給同學留出思考時間。所以在教學手段上，要兩手抓，兩手還要配合默契，從而達到事半功倍的效果。

二、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)與鍛煉

“創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動力”。作為培養(yǎng)人才的基地，各高校對學生創(chuàng)新能力及創(chuàng)新意識的培養(yǎng)高度重視。因此，在教學中不僅要使學生具備堅實的原理基礎(chǔ)知識，還要重視鍛煉學生的工程實踐能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。具體方法和措施如下。

1.以競賽為引導，課堂上努力聯(lián)系實際講解各種創(chuàng)新實踐。積極開展和承辦各種機械創(chuàng)新大賽，例如國家機械創(chuàng)新大賽、省機械創(chuàng)新大賽、校級機械創(chuàng)新大賽，使學生在競賽中鍛煉交流，有意識地更新和夯實基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學生的自主意識。組織教師對其設計的項目進行評價，從而活躍學術(shù)氛圍。在課堂上也要盡可能地結(jié)合創(chuàng)新大賽作品開展學術(shù)交流活動。結(jié)合典型的創(chuàng)新案例，分析創(chuàng)新亮點，講解創(chuàng)新實例，進行小組討論，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力的同時，也培養(yǎng)學生的團隊合作精神。

2.作業(yè)形式創(chuàng)新，以創(chuàng)新意識創(chuàng)新能力來評判作業(yè)。努力改革作業(yè)模式，盡量不留固定模式作業(yè)，標準答案作業(yè)。留以小組調(diào)研及創(chuàng)新為目的的培養(yǎng)學生研究興趣的作業(yè)。例如，根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)的管道污染嚴重，提出清污措施及具體機構(gòu)；根據(jù)汶川地震的嚴重災害，設計機構(gòu)可以減小傷害或幫助救援；等等。類似的題目不僅鍛煉了學生的設計能力，而且使學生更關(guān)注周邊環(huán)境，關(guān)注我們的社會，從而幫助學生建立起關(guān)愛社會、為社會服務的大局觀、世界觀。更可貴的是，學生可以更加清醒地認識到自己所學知識如何用，有多大用處，從而建立自信，產(chǎn)生興趣，使創(chuàng)新能力及水平逐步提高。

3.硬件措施與組織結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)有的開放性的機械原理實驗室的基礎(chǔ)上，我校建成了一個開放的機構(gòu)創(chuàng)新設計實驗室。該實驗室具有小型加工與裝配設備，學生能夠利用簡單設備加工并裝配自己設計的簡單的機構(gòu)模型，使設計更直觀化，同時也有助于后續(xù)課程的學習。組建面向?qū)W校學生的機械創(chuàng)新俱樂部、學生機械設計小組，充分發(fā)揮團隊作用。課堂上，教師進行創(chuàng)新范例講解，課后師生互動，并指導學生學習有關(guān)設計軟件并在計算機上進行創(chuàng)新設計。實踐證明，只有學生理解和參與了整個實踐過程，才能使創(chuàng)新能力有質(zhì)的提高。

三、虛擬樣機技術(shù)在教學與創(chuàng)新中的應用

ADAMS是一款動力學仿真軟件可以快速方便地創(chuàng)建完全參數(shù)化的機械系統(tǒng)幾何模型，并進行運動和動力學仿真，而且運動真實形象，學生易于掌握，使學生有更充足的時間進行方案，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。ADAMS軟件與機械原理課程緊密相連，給軟件注重的原理及參數(shù)分析，而不用更多的去設計零件的具體形狀，完全可以只設計出適當?shù)臉?gòu)件、適當?shù)某叽鐓?shù)，就可以建立起模型，對學生理解機構(gòu)的組成、運動及動力有很大幫助。在上課過程中適當講解虛擬樣機的設計過程，而不僅僅局限在講解整個機構(gòu)，逐漸讓學生掌握或初步掌握該軟件，并可以利用該軟件完成課后作業(yè)，制作動畫及設計參數(shù)。并在課程設計階段完成整體機構(gòu)的設計。在大賽中應用虛擬樣機技術(shù)來設計機構(gòu)方案，分析機構(gòu)合成運動，通過在ADAMS軟件下的動力學仿真，可以清楚地看到各個構(gòu)件運動特性及效果，便于更改設計方案，特別是尺寸綜合，在虛擬環(huán)境下模擬機構(gòu)的運動，直到滿足運動要求。這樣可以在很短時間內(nèi)且不浪費材料制作樣機的前提下，獲得最佳的設計方案，提高效率的同時培養(yǎng)了學生應用知識能力，創(chuàng)新能力和分析能力，提高了學生培養(yǎng)質(zhì)量。

通過教學討論與工程實踐，在利用機械原理教學平臺及創(chuàng)新實驗室培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力方面我們獲得了一些成功的經(jīng)驗，取得了一定的效果。而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力是一項長期的系統(tǒng)工程，特別是當前大學生普遍存在著實踐能力弱、動手能力差的特點，這就需要老師與學生的良好互動與配合，堅持理論聯(lián)系實際，應用現(xiàn)代化的教學手段方法及技術(shù)提高學生的培養(yǎng)質(zhì)量。在教學過程中將傳統(tǒng)方法與新方法結(jié)合，傳統(tǒng)設計與虛擬樣機技術(shù)相結(jié)合，課堂教學與創(chuàng)新大賽相結(jié)合，創(chuàng)新能力培養(yǎng)與實踐能力訓練相結(jié)合，走一條綜合教學與培養(yǎng)的改革創(chuàng)新之路。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞：多媒體；機械模具教學；中職機械工藝

近年來取得了較大的發(fā)展，同時機械模具在機械制造領(lǐng)域的應用也日漸活躍。如何培養(yǎng)一大批具備過硬理論知識和較強動手能力的人才隊伍，關(guān)系到我國機械自動化領(lǐng)域的發(fā)展。傳統(tǒng)的中職機械模具教學中，學生的掌握程度難以達到要求，原因在于舊的教學模式存在很大弊端。

1中職機械模具教學分析

1.1中職機械模具教學現(xiàn)狀分析

我國模具專業(yè)的學生所學習的內(nèi)容比國外要落后，從多層面來看，我國中職學生的基礎(chǔ)比較薄弱，對專業(yè)的認識不高，模具學習的客觀環(huán)境對學生的影響也比較大。另一方面從學校方面來看，學校的老師很少是學習模具理論的，加上實踐非常少，以至于對模具生產(chǎn)的流程和生產(chǎn)中可能遇到的問題缺少實踐經(jīng)驗。現(xiàn)階段多數(shù)的中職機械模具教學仍然沿用傳統(tǒng)的教學模式，黑板、粉筆、掛圖、標本仍然是教師講解的主要手段，學生只能看到機械的表象，難以理解內(nèi)在的原理。講課的過程需要繪制大量的板書，但是在進行課堂總結(jié)的時候，往往板書已經(jīng)被擦掉了。與此同時教學內(nèi)容隨著時代不斷發(fā)展，教具的更新速度卻明顯滯后，這樣對于生產(chǎn)中已經(jīng)廣泛使用的機械，無法進行講解，學生不能接受到最新的知識。

1.2多媒體教學的優(yōu)勢分析

多媒體技術(shù)是現(xiàn)階段教育教學工作中重要的手段，在全國范圍內(nèi)已經(jīng)取得了令人矚目的成績?，F(xiàn)結(jié)合中職機械模具教學內(nèi)容及特點，分析多媒體技術(shù)在其中應用的巨大優(yōu)勢。首先，多媒體技術(shù)具有較為豐富的表現(xiàn)手段。機械模具教學抽象概念較多，是一件較為枯燥的教學內(nèi)容，從這一角度考慮，多媒體技術(shù)的自然逼真的表現(xiàn)手段正好能夠彌補傳統(tǒng)教學的不足。多媒體技術(shù)可以將微小的或是巨大的機械模型展示給學生，同時對于機械內(nèi)部零部件的運動和原理也能很好的呈現(xiàn)。將原本乏味的教學變得充滿活力。其次，多媒體教學能夠形成學生會教師之間的良性互動。在中職機械模具教學中，形象生動的動畫和三維立體展示能夠幫助教師與學生建立良好的互動，能夠幫助教師了解每個學生的特點，做到因材施教。最后，多媒體技術(shù)具有巨大的共享性，以前收到經(jīng)濟條件和通訊手段的制約，好的教學經(jīng)驗和方法只能在一定區(qū)域內(nèi)傳播和交流，但是多媒體技術(shù)具有信息技術(shù)相同的可復制性和巨大的傳播性，不同地區(qū)的教師能夠方便地進行機械模具教學工作交流。

1.3在中職機械模具教學中應用多媒體的必要性

（1）多媒體技術(shù)能顯著提升課堂學習效率。中職機械專業(yè)的學生在模具學習過程中經(jīng)常遇到很多難以理解的內(nèi)容，導致這一問題的原因在于機械模具的概念和原理相對較為抽象，另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的黑板教學難以達到直觀展示的目的。但是多媒體技術(shù)能夠輕松解決這一問題，例如在聯(lián)軸器和離合器的教學中，其安裝和工作過程通過多媒體課件，用動態(tài)的形式講解這些抽象的內(nèi)容，一改往日掛圖教學教師費勁、學生懵懂的弊端。最終在提升學生技能的同時，提高的課堂學習的效率。（2）多媒體技術(shù)將抽象知識進行直觀化的展示。傳統(tǒng)中職機械模具教學中機械動作和工程原理的展示是一大難題，通過使用多媒體技術(shù)，能夠?qū)⑦@些抽象的、難以理解的內(nèi)容生動直觀的展現(xiàn)出來，能夠在一定程度上提高學生對知識點的掌握情況。例如在平面連桿結(jié)構(gòu)的教學中，多媒體技術(shù)能夠?qū)q鏈四桿機構(gòu)運動的全過程展現(xiàn)出來，同時能體現(xiàn)各部分的速度和位移等情況，達到直觀教學的目的。（3）多媒體技術(shù)能夠活躍課堂氣氛。在機械課堂中應用多媒體技術(shù)，將原本枯燥的機械模具教學轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N圖文并茂的活躍教學過程。能夠讓學生主動的去發(fā)現(xiàn)問題、思考問題，對于最終問題的解決有很大幫助。例如在數(shù)控系統(tǒng)的講解中，學生的理解問題一直是困擾教師的一大難題，但是一旦加入了多媒體動畫，就能夠?qū)⒃緱l條框框的內(nèi)容，變得生動起來，活躍了課堂氣氛。

2多媒體技術(shù)在中職機械模具教學中的應用

2.1傳統(tǒng)教學模式存在問題

中職機械專業(yè)模具教學是一門圖像處理較為復雜的課程，傳統(tǒng)的黑板和粉筆的教學模式已經(jīng)不能適應新課改需要。單純進行表象的分析會令學生感到困惑，掛圖儀器照片和標本不能滿足學生對于機械的好奇心和求知欲。如果進行大面積的繪圖作業(yè)，一方面耗費大量時間，另一方面也容易令學生產(chǎn)生消極抵觸情緒。但是在傳統(tǒng)模式下，如果不進行大面積繪圖作業(yè)，更加無法進行深入的講解。傳統(tǒng)教學模式下，中職教師無法全過程演示模具生產(chǎn)制造的過程，更不可能將所有涉及的模具都拿到教室進行講解，無法完場拆解和反轉(zhuǎn)等操作。

2.2使用多媒體技術(shù)應注意的事項

多媒體技術(shù)可以相對很好的解決這些問題，課堂上用多媒體技術(shù)進行演不教學，仿真性比較強，可以用虛擬化的多媒體技術(shù)進行分析，這樣會對模具教學的不斷提高產(chǎn)生重要輔助作用。但是在多媒體技術(shù)的使用過程中需要注意以下幾點：（1）不能盲目開展多媒體技術(shù)的應用。通過對中職機械專業(yè)教學的研究發(fā)現(xiàn)，并不是所有的模具教學都適用使用多媒體技術(shù)進行教學任務。適合使用多媒體技術(shù)的課程總結(jié)起來主要有兩大類，首先是教學內(nèi)容較為抽象的，其次是傳統(tǒng)的教學手段無法實現(xiàn)的，只有在符合這兩個前提下的課程才建議使用。（2）突出教師的教學主體地位。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，不少中職學校在使用多媒體技術(shù)進行模具教學之后，教師的地位降低，有的課程只進行多媒體的放映，教師反而顯得無所適從。建議在教學中，還是應該以教師為中心，教師才是整堂課程的總導演，教師的發(fā)揮如何直接影響到學生的知識理解和接受情況。（3）審查多媒體課件的可操作性。多媒體技術(shù)的應用最終落腳于使用何種多媒體課件，對課件的考察重點應放在課件是否突出了教學重點和難點、知識體系和結(jié)構(gòu)建設是否合理、是否達到了將抽象轉(zhuǎn)化為具體的目的。

2.3三維成型技術(shù)的應用

利用三維造型技術(shù)創(chuàng)造出來的三維模型就能很好的解決這個問題，三維技術(shù)能讓學生直觀的全面的看到模具各個方面的圖像，讓課堂教學更有質(zhì)量，有效率。甚至利用多媒體技術(shù)讓學生可以再虛擬的網(wǎng)絡空間里自己制作模具，既減少了教學成木又增加了教學的可操作性，讓學生的學習更加全面準確。例如激光燒結(jié)技術(shù)對模具的生產(chǎn)中，在其底部鋪上一層模具粉末，壓實，然后對底層的粉末進行逐層的激光掃描、燒結(jié)，將粉末逐層的鋪好進行逐一的燒結(jié)，反復進行，最后將多余的支撐部分清除掉，能得到完好的模型，在這個過程中由計算控制激光的掃描路徑。目前該技術(shù)已經(jīng)在部分學校應用起來，尤其是在鍛造和熔融階段領(lǐng)域，取得了較好的效果。

2.4多媒體虛擬現(xiàn)實的應用

制作FLASH動畫和錄制視頻是多媒體技術(shù)的一大優(yōu)勢，同時輔以音頻等現(xiàn)代化的教學手段，能夠?qū)⒃緩碗s乏味的原理和知識點講解變得形象起來。另一方面虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠打破時間和空間的制約，不僅能夠還原機械的機械動作和內(nèi)部零部件的位移、速度等參數(shù)，還能夠保證學生能夠隨時隨地的進行學習。該技術(shù)能夠促進學生對于機械結(jié)構(gòu)和運動的理解和認識，為該專業(yè)學生未來從事機械設計和操作打下良好的基礎(chǔ)。

2.5多媒體技術(shù)在中職機械模具教學中具體課程的應用

課堂教學使用的模型有限，一些大型的設備無法在教師展開，即使是帶領(lǐng)學生進入車間進行現(xiàn)場教學，往往不能隨意進行反轉(zhuǎn)、拆裝等操作，學生理解起來有一定難度。例如在《塑料模塑工藝設計》這門課程的教學中，分析該課程的主要內(nèi)容在于塑料成型設備工作原理的講解、塑料膜結(jié)構(gòu)和零配件的認識兩大部分內(nèi)容。教材使用了400多張視圖進行展示，在課堂教學中教師也采用掛圖和小型標本進行講解。但是學生仍然難以理解其中的內(nèi)容。這樣直接導致后續(xù)的模具設計無法進行或達不到預期效果，總感覺學生掌握情況不是很理想，最終學生設計出的模具零件完整性和合理性不高。針對上述問題，已經(jīng)有部分學校和教師采用了多媒體技術(shù)進行《塑料模塑工藝設計》課程的教授。多媒體課件是一種“有型能動”的技術(shù)，將原本靜態(tài)的枯燥的原理生動形象的展示在學生面前，讓學生有一種身臨其境的感覺。如果在使用多媒體的同時結(jié)合模具仿真技術(shù)，能夠取得事半功倍的效果。多媒體技術(shù)有利于學生對課本知識的領(lǐng)悟和掌握，最終轉(zhuǎn)化為模具設計的高質(zhì)量完成。在《冷沖壓工藝與模具設計》課程的教學中，發(fā)現(xiàn)學生對于小型零配件的理解很不扎實。學生在平面的展示中很難對機械結(jié)構(gòu)和運動原理有深入的理解。如果使用PPT結(jié)合FLASH技術(shù)，制作新型的多媒體課件，將機械每一步的動作展示出來，同時完成三維的、可控的運動。這樣的直觀性是中職機械模具教學所需要的。

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UG 基礎(chǔ) 傳統(tǒng) 興趣 平面連桿機構(gòu) 仿真 教學模式

一、引言

《機械原理》是機械類專業(yè)的一門必修基礎(chǔ)課，是學生學習相關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)課程，也是學生解決生產(chǎn)實際問題的專業(yè)核心課程。但這門課程涉及面廣，理論性強，各章節(jié)又相對獨立。傳統(tǒng)的課堂教學令才剛剛接觸機械類學科的學生，聽著枯燥，學著費力，無法理解和掌握所學內(nèi)容。教師課堂教學效果也不佳，事倍功半。

時至今日，先進的CAD/CAM技術(shù)在機械設計和制造領(lǐng)域得到廣泛應用。Unigraphics(簡稱UG)軟件是美國UGS公司開發(fā)的三維參數(shù)化軟件，是當前最為先進的面向制造業(yè)的計算機輔助設計、分析和制造高端軟件之一。是一種CAD／CAE／CAM一體化的機械工程計算機軟件。三維CAD進入課堂，輔助教學，可以改變傳統(tǒng)的教學模式，用動態(tài)直觀的教學手段，調(diào)動學生的學習興趣，提高學生的學習能動性。筆者通過長期的教學實踐，利用近年來在機械設計和模具設計中常用的UG軟件，在《機械原理》課程教學中，利用UG軟件，對教學內(nèi)容進行模擬分析與演示，加強學生的直觀認識及參與，提高課堂教學效果。筆者以教學中的一些實踐為例，加以說明。

二、在平面連桿機構(gòu)中的應用

在平面連桿機構(gòu)講解中，重點是鉸鏈四桿機構(gòu)的判別，學生初學時，對于曲柄連桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)等機構(gòu)類型不容易分析和掌握，如果僅僅依靠課堂講解，很難把運動的變化及相互關(guān)系表達清楚。筆者在教學中，通過UG三維模擬，動態(tài)仿真演示機構(gòu)變化情況，有非常直觀的效果，令學生一目了然。講解中，根據(jù)參數(shù)，創(chuàng)建四桿機構(gòu)模型，裝配如圖1所示，動態(tài)拖動連桿觀察運動方式，一連桿能做整圈轉(zhuǎn)動為曲柄，另一連桿只能繞機架在小于360度范圍內(nèi)作往復擺動，此為曲柄連桿機構(gòu)，由仿真演示學生直觀看到運動過程，理解機構(gòu)的運動變化。修改各連桿的長度參數(shù)，拖動連桿再來觀察運動方式，左右兩邊連桿都可進行整圈轉(zhuǎn)動，即為雙曲柄機構(gòu)，同理，重新調(diào)整參數(shù)，還可得到雙搖桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)等。

教學中，還可通過學生自已對參數(shù)的修改觀察機構(gòu)的變化，讓學生參與到設計中來，提高學生的學習興趣，同時，結(jié)合實際案例，理論聯(lián)系實際，如碎石機、雷達天線機構(gòu)為曲柄連桿機構(gòu)，縫紉機踏板為雙曲柄機構(gòu)等案例分析來幫助學生學習相關(guān)知識。

三、在離合器工作原理中的應用

離合器、聯(lián)軸器、制動器在《機械原理》課程中，是較難掌握的教學內(nèi)容，主要難點在于工作原理的理解，學生平時對機器、機構(gòu)接觸較少，對零部件沒有直觀印象，無法真正理解其工作過程和工作原理。而利用UG軟件能很好地體現(xiàn)其工作過程及各自特點。以摩擦式離合器為例。如果學生僅依賴于教材中的工作原理圖學習離合器的工作過程和原理，很難真正理解離合器的工作情況，而利用UG建模，創(chuàng)建摩擦式離合器運動仿真圖，在講解中，動態(tài)仿真演示離合器的工作過程，并進行工作原理分析，可以使學生盡快掌握離合器的工作原理，理解主動、從動盤產(chǎn)生的摩擦力如何來傳遞轉(zhuǎn)矩的過程。將枯燥的理論原理學習用直觀的三維CAD完成，這在學習中，對學生也是一種促進和提高。同時使學生建立現(xiàn)代設計的理念，全面熟悉設計的技能，了解計算機輔助分析制造的效果，為學生后續(xù)專業(yè)課的學習打下堅實的基礎(chǔ)。

四、在其他方面的應用

UG在教學中的應用很廣，在教學中可隨時利用該軟件輔助課堂教學，比如在講授“受力圖”時，可利用UG軟件進行受力分析和受力圖的繪制，直觀明了。教材中，“零件的變形及強度計算”也是教學內(nèi)容的難點，應力分析、強度校核部分理論性非常強，學生缺乏實踐基礎(chǔ)，不容易理解零件的受力形式和破壞情況。教學時，可利用UG軟件，完成零件受力分析的模擬，直觀觀察零件的受力和變形破壞情況，從而更易學習掌握強度計算。

UG軟件其他方面的應用很多，這里不作敘述。

五、結(jié)束語

將UG軟件應用于《機械原理》教學，是對傳統(tǒng)的教學模式進行了較大的改革，使學生從被動的灌輸式記憶學習到培養(yǎng)學生現(xiàn)代設計的意識，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，也適應現(xiàn)代人才培養(yǎng)模式的要求。

讓學生學有所得，學有所獲，促進學生持續(xù)自主學習、提高學習效率和學習興趣。教師只有深入鉆研教材，在教學中不斷變換教學模式，激發(fā)當代學生極強的表現(xiàn)欲和成就感。保持學生學習的濃厚興趣，讓他們不斷提高注意力，從而才能真正掌握高效的學習方法。教師也才能在課堂教學中收到事半功倍的教學效果。

參考文獻：

[1]陳長生，霍振生.機械原理.北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[2]呂海鷗，陳麗華.機械原理.北京：中國電力出版社，2009.

[3]曹巖，UC NX4數(shù)控加工（實例精解).機械工業(yè)出版社，2007，2．

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1.課程說明?！稒C械產(chǎn)品設計學》是我?！皺C械設計制造及其自動化”專業(yè)的一門專業(yè)課。該課程將《機械設計學》[5]作為主要教材，整合了《機械設計方法學》[6]的部分內(nèi)容，以“產(chǎn)品”為研究對象，以“功能設計”、“結(jié)構(gòu)設計”和“創(chuàng)新設計”為核心內(nèi)容，其目的是使學生掌握產(chǎn)品設計的基本方法、促進設計過程中機械制圖、力學以及機械設計、制造等方面基礎(chǔ)知識的綜合運用，啟發(fā)創(chuàng)造性，訓練和培養(yǎng)學生的機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計能力?！肮δ茉O計”是《機械產(chǎn)品設計學》的核心內(nèi)容之一，也是教學重點與難點，它要求學生學會運用“功能”的觀點來看待產(chǎn)品，對產(chǎn)品進行功能分析。然而學生對于功能分析比較陌生，他們往往習慣于對機械產(chǎn)品進行結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)設計。因此在教學過程中，需要多方面探索，加強“功能原理設計”教學內(nèi)容，注重培養(yǎng)學生的“功能”觀點，改變學生只重視產(chǎn)品“結(jié)構(gòu)”、忽視“功能”和不習慣對產(chǎn)品進行“功能思考”的現(xiàn)狀，強化“功能設計”方面的訓練。

2.科學素質(zhì)教育的動因?！稒C械產(chǎn)品設計學》涉及到許多關(guān)于機械產(chǎn)品設計的方法，如系統(tǒng)工程方法、產(chǎn)品設計的一般進程、解決問題的邏輯步驟、黑箱法、功能分解、物場分析法、技術(shù)矛盾分析法等。學習和掌握機械產(chǎn)品設計的一般性、通用方法是課程的主要教學目標之一。然而，這些方法理論性較強，在學習過程中，學生往往感到比較枯燥、不容易理解，從而影響學習效果。實際上，《機械產(chǎn)品設計學》課程中講述的關(guān)于機械產(chǎn)品設計的方法，不僅是指導機械產(chǎn)品設計活動的有效方法，還可以幫助我們正確、科學地思考問題、分析問題和解決問題，從而指導日常生活、學習、工作中一些問題的有效解決。因此，如果將機械產(chǎn)品設計中的一些問題及其設計方法，映射為日常生活、學習、工作中的有關(guān)問題與解決方法，進行類比講解，將科學與人文相融合，教學內(nèi)容會更加豐富、充實和生動，學生也會豁然開朗，促進所學知識的理解、掌握和實際應用。與此同時，學生也在潛移默化中學會了舉一反三、觸類旁通，并能夠在今后的日常生活、學習、工作中，自覺地運用機械產(chǎn)品設計的相關(guān)科學思想方法去思考、分析和解決問題。由此可見，《機械產(chǎn)品設計學》課程為結(jié)合專業(yè)課教學、培養(yǎng)學生的科學思想方法提供了豐沃的土壤。設計的本質(zhì)是革新和創(chuàng)造。機械產(chǎn)品設計中必須突出“創(chuàng)新”的原則，通過直覺、推理、組合等途徑，探求創(chuàng)新的原理方案和結(jié)構(gòu)，做到有所發(fā)明，有所創(chuàng)造，有所前進。此外，機械產(chǎn)品設計是一項十分復雜的工作，也是一項嚴肅的科學活動，需要一絲不茍的求實精神。因此，教師在《機械產(chǎn)品設計學》的教學過程中，有責任和義務有意識地結(jié)合教學內(nèi)容進行科學精神教育，注重啟迪學生的創(chuàng)新意識、培養(yǎng)創(chuàng)新精神，同時向?qū)W生強調(diào)做事、做學問必須本著嚴肅認真的科學態(tài)度和嚴謹求實的科學作風，培養(yǎng)學生對待科學工作和科學研究一絲不茍的求實精神。綜上所述，結(jié)合《機械產(chǎn)品設計學》專業(yè)課教學，對學生進行科學思想方法的訓練以及科學精神和價值觀的熏陶，是對大學生進行全方位科學素質(zhì)教育的良好途徑。

二、培養(yǎng)學生的科學思想方法

在《機械產(chǎn)品設計學》這門課中，學生將學習和掌握很多有關(guān)機械產(chǎn)品設計的基本、一般性、通用方法。在教學過程中，本課程教師注意結(jié)合教學內(nèi)容，有意識地將機械產(chǎn)品設計方法的相關(guān)知識上升到觀點、精神、方法、思想的層次上，在培養(yǎng)和提高學生產(chǎn)品設計能力的同時，也使學生受到科學思想方法的訓練，從而使學生在專業(yè)學習的過程中潛移默化地接受到科學素質(zhì)教育，學會學習，并將一些方法自覺用于思考、分析和解決日常生活、學習、工作中的有關(guān)問題。下文結(jié)合系統(tǒng)工程思想方法和功能分解這兩個教學內(nèi)容，介紹本課程教師如何通過專業(yè)教學與科學素質(zhì)教育的融合來提升大學生的科學素質(zhì)。

1.系統(tǒng)工程的思想和方法。為了使學生能夠正確、全面地理解“設計”，同時也促進學生更好地開展機械產(chǎn)品設計活動，課程教學一開始就從多個角度向?qū)W生闡釋講解“設計的基本內(nèi)涵”。設計活動是一項系統(tǒng)工程，這是設計的基本內(nèi)涵之一。然而對于“系統(tǒng)工程”，機械專業(yè)的學生并不了解。于是，我們進行了如下的延伸教學：首先，介紹了系統(tǒng)工程的概念，說明它是以大規(guī)模復雜系統(tǒng)為對象的一門交叉學科，而大規(guī)模復雜系統(tǒng)由許多相互作用、相互依賴、關(guān)系密切的子系統(tǒng)所組成。其次，舉例說明載人航天工程、登月工程等都是典型的系統(tǒng)工程。再次，說明系統(tǒng)工程思想的核心是整體觀念，就是要用系統(tǒng)的方法研究系統(tǒng)的對象，立足整體，統(tǒng)籌全局，全面規(guī)劃，協(xié)調(diào)處理，使系統(tǒng)的總體與部分之間、部分之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間達到辯證統(tǒng)一。然后，強調(diào)產(chǎn)品設計，尤其是大規(guī)模復雜產(chǎn)品設計，需要以系統(tǒng)工程思想和方法作為指導，這樣才能處理好產(chǎn)品局部與整體之間的關(guān)系，通過協(xié)調(diào)配合實現(xiàn)整體最優(yōu)，并有利于綜合考慮產(chǎn)品全生命周期的各個環(huán)節(jié)以及人（產(chǎn)品使用者）－機（產(chǎn)品）－環(huán)境的大系統(tǒng)關(guān)系。接著，說明系統(tǒng)工程方法是一種現(xiàn)代的科學決策方法，也是一門基本的決策技術(shù)，可以幫助我們科學、全面地分析和處理問題，也能夠有效指導解決日常生活、學習、工作中遇到的一些問題。例如，考研是高年級大學生面臨的一個重大現(xiàn)實問題，專業(yè)教師應該積極加以引導。事實上，考研的準備及其整個過程涉及到方方面面，完全就是一項系統(tǒng)工程。因此，可以引導學生有意識地運用系統(tǒng)工程的思想和方法進行分析、決策和實施，對整個考研活動進行全局規(guī)劃，對各方面需要解決的問題和矛盾進行協(xié)調(diào)考慮和處理，從而幫助學生順利、成功地完成考研。最后，借助講解閃耀著系統(tǒng)工程思想的杰出典范———都江堰水利工程，讓學生在人文知識的學習中進一步體會系統(tǒng)工程的思想和方法。

2.由“功能分解”學會“任務分解”?！肮δ茉O計”是《機械產(chǎn)品設計學》的核心內(nèi)容之一，也是教學重點與難點。所謂“功能設計”是指“功能原理設計”，包括“功能分析”和“工作原理設計”兩個方面。“功能分解”是“功能分析”的重要內(nèi)容，是指由產(chǎn)品的總功能分解得到各個分功能?！肮δ軜洹北硎玖丝偣δ艿姆纸馇闆r，是描述產(chǎn)品的總功能、分功能以及對總功能進行逐層分解的一種圖形工具，它既體現(xiàn)了功能分解的過程，也是功能分解的結(jié)果。因此，“功能分解”這一教學內(nèi)容的講解和學習是圍繞“功能樹”進行的。教學過程中，“功能樹”的教學從什么是功能樹（What）、為什么要對總功能進行功能分解得到功能樹（Why）以及如何進行功能分解（How）這三個方面逐步展開。對于“功能樹”的“What”方面，除了相關(guān)定義、概念的講授外，重點是通過類比，講解功能樹中“上級功能”和“下級功能”之間“目的”和“手段”的關(guān)系，使學生能夠輕松理解和很好地把握“功能樹”的概念，在幫助學生學會看懂“功能樹”的同時，也啟發(fā)了功能分解的思路。在講解“Why”的時候，首先從“抽象和具體”、“復雜和簡單”的關(guān)系出發(fā)，向?qū)W生說明：功能分解是將產(chǎn)品抽象的總功能逐步具體化的過程，從而使得產(chǎn)品的功能易于實現(xiàn)；并且通過功能分解得到的各個分功能，其復雜程度相比總功能小得多，更容易實現(xiàn)。其次，通過舉例，進一步說明功能分解的目的和意義，也讓學生在直觀講解中更好地理解。最后，說明“功能分解是設計過程從抽象到具體的一種體現(xiàn)”，讓學生更好地理解設計過程和進行產(chǎn)品設計?！肮δ芊纸狻奔仁墙虒W重點，也是難點。為此，在“How”的教學中，為了幫助學生適應和逐步習慣“功能思考”方式，掌握功能分解的方法，并能夠靈活運用，我們反復向?qū)W生強調(diào)掌握分解思路的重要性，也非常重視思路、方法的啟發(fā)教學，并注意多種教學方法的綜合運用。例如，通過各種典型功能分解的案例分析，歸納總結(jié)出4條思路，幫助學生根據(jù)不同產(chǎn)品的特點，按照一定的邏輯步驟完成分解工作；通過大量案例教學，引導學生熟練掌握功能分解方法。此外，在“how”的教學中，注意采用師生互動的教學方法，調(diào)動學生的積極性，提高學習熱情。首先，布置開放式作業(yè)，選取學生比較熟悉的產(chǎn)品對象和日常生活中的小家電產(chǎn)品，如減速器、吸塵器、榨汁機、咖啡壺、加濕器等，讓學生進行功能分析，畫出功能樹，并了解和分析產(chǎn)品的工作原理。然后，鼓勵學生制作PPT和走上講臺，以PPT的形式對作業(yè)進行匯報，并組織同學們一起討論。在匯報、討論的過程中，教師注意捕捉學生思維中的閃光點，對于新穎、巧妙的解答方案及時鼓勵。設計問題不同于計算問題，具有多解性，沒有標準答案。開放式作業(yè)可以促進學生開動腦筋、積極思考，通過查閱資料、產(chǎn)品拆裝、咨詢討論等多種途徑探求解答方案，通過自主學習、探究學習和趣味學習，進一步鞏固掌握所學的知識、方法，提高產(chǎn)品設計與分析的能力。教學過程中，學生們普遍反映，開放式作業(yè)和匯報、討論的師生互動教學激發(fā)了他們學習的主動性和積極性，也為他們提供了自我展示的機會，各方面能力得到了綜合鍛煉?！肮δ芊纸狻笔菍⒊橄?、復雜的總功能逐層分解得到具體、簡單的各個分功能，從而使產(chǎn)品的功能更容易實現(xiàn)，其思想實際上體現(xiàn)了“任務分解”的思想：對于一個復雜問題，直接對它進行求解往往很困難，一個通常的辦法是先將原來的任務進行逐層分解，得到多個相對簡單、具體的子任務，然后對這些子任務進行求解，從而完成對原來復雜問題的求解。由此，在教學過程中，教師會很自然地由“功能分解”聯(lián)想和引出“任務分解”，并引導學生運用“任務分解”的思想、方法分析和解決日常生活、學習、工作中的一些復雜問題。例如，考研不僅是一項系統(tǒng)工程，也是一項十分復雜的重大任務，如果同學們在對考研進行全局規(guī)劃的基礎(chǔ)上，利用“任務分解”的思想，將考研任務逐層分解為若干個子任務，然后各個擊破，考研過程將會更加科學、有序。從上述“功能分解”知識點的教學過程中可以看出，教師十分注意思路、方法的分析、歸納和引導，同時也注意將知識上升到觀點、精神、方法、思想的層次上，從而結(jié)合專業(yè)教學，很好地對學生實施了科學素質(zhì)教育。

三、提升學生的科學精神

科學精神是指由科學性質(zhì)所決定并貫穿于科學活動之中的基本的精神狀態(tài)和思維方式，是體現(xiàn)在科學知識中的思想或理念?？茖W精神的提升不僅能夠幫助大學生培養(yǎng)正確的科學觀，與此同時也影響著大學生的世界觀、人生觀、價值觀。事實上，科學精神和人文精神是有機融合、相互滲透的。結(jié)合專業(yè)教學，以人文知識、人文精神為橋梁，讓學生體會和感受科學精神、受到熏陶，是提升學生科學精神的良好途徑。創(chuàng)新是機械產(chǎn)品設計的本質(zhì)要求，而嚴謹求實、一絲不茍則是設計者所必須具備的科學態(tài)度和科學作風，其二者都是科學精神的重要體現(xiàn)。下文以創(chuàng)新精神和嚴謹求實精神為例，介紹本課程教師在《機械產(chǎn)品設計學》的教學過程中，如何有目的地結(jié)合教學內(nèi)容，適當引入學生感興趣的人文知識，使學生通過人文精神和科學精神的有機融合，在開闊眼界、豐富知識、陶冶情操的同時，體會和感受科學精神并進行自我提升。

1.培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神?！皠?chuàng)新設計”是《機械產(chǎn)品設計學》的核心內(nèi)容之一，而啟發(fā)創(chuàng)造性、訓練和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計能力是課程的重要教學目標。圍繞“創(chuàng)新設計”的相關(guān)教學內(nèi)容，本課程教師在教學過程中注意深入淺出、循序漸進，專業(yè)教學與創(chuàng)新教育融為一體。首先，從設計內(nèi)涵出發(fā)，說明“設計的本質(zhì)是革新與創(chuàng)造”，讓學生認識到創(chuàng)新在機械產(chǎn)品設計中的地位和重要性。其次，講解考慮產(chǎn)品的不同屬性（包括功能、原理方案、結(jié)構(gòu)、外觀等），從不同的角度和方面進行創(chuàng)新設計，并強調(diào)功能創(chuàng)新、工作原理創(chuàng)新，這是產(chǎn)品創(chuàng)新的根本所在。鑒于學生對“功能原理”以及“功能原理創(chuàng)新”的教學內(nèi)容比較陌生，在對比分析講解了激光加工機床和金屬切削機床的工作原理之后，梳理分析講解了火車和打印機功能原理的演進過程，接著對各種鐘表、顯示設備的不同功能原理進行發(fā)散、分析，從而在生動活潑的趣味講解中，引導學生更好地理解和鞏固掌握“功能原理”的概念，同時啟發(fā)思維，開闊思路。然后，結(jié)合典型創(chuàng)新設計案例的分析，對創(chuàng)新思維特點、創(chuàng)造性思維方法、創(chuàng)造技法等進行講解，讓學生對創(chuàng)新設計的有關(guān)知識、原理、方法、思想獲得整體、全面的了解和認識，同時通過案例分析法，深入淺出、虛實結(jié)合，讓學生對理性的知識、思想、方法獲得直觀、感性的認識，提高講授效果。最后，補充講解全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽的相關(guān)內(nèi)容。通過介紹歷屆大賽的主題、內(nèi)容以及比賽程序，使學生對全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽有比較全面的了解和認識，便于學生為參加比賽做好相應的準備工作。此外，選取部分獲獎優(yōu)秀設計作品，分析其設計目的、工作原理、設計方案、功能及特點、主要創(chuàng)新點，并播放作品演示的視頻錄像，從而使學生獲得對機械創(chuàng)新設計的感性認識，消除對創(chuàng)新設計的神秘感，激發(fā)他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新熱情，同時在一定程度上為學生的機械創(chuàng)新設計活動提供啟發(fā)思路。

創(chuàng)新教育的目的是提高學生的創(chuàng)新素質(zhì)，使他們能夠打破常規(guī)、突破傳統(tǒng)，具有敏銳的洞察力、直覺力、豐富的想象力、預測力和捕捉機會的能力等等，從而使思維具有一種超前性、變通性?？茖W家的故事可以幫助人們了解科學家的成長經(jīng)歷和科學研究以及科學發(fā)明、發(fā)現(xiàn)的過程，從中學習科學家的科學思維方法，感受和學習科學家的情感、品德和價值觀，受到鼓舞。在“創(chuàng)新設計”教學過程中，結(jié)合相關(guān)教學內(nèi)容，和學生一起分享科學家的故事，這是結(jié)合創(chuàng)新設計專業(yè)教學開展創(chuàng)新教育、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神的重要途徑。為此，我們在授課過程中穿插講解了許多科學家關(guān)于創(chuàng)新的故事。例如，分享德國科學家魏格納的個人經(jīng)歷，以及他面對世界地圖，通過奇妙聯(lián)想提出了著名的“大陸漂移學說”，幫助學生認識和重視聯(lián)想、想象等感性思維對于創(chuàng)新的重要性。分享了富蘭克林揭示雷電秘密、發(fā)明避雷針的過程以及著名的“費城實驗”，讓學生認識到強烈的好奇心和濃厚的興趣對于創(chuàng)新的巨大推動力，感性地了解到通過聯(lián)想、推想、假設、實驗、驗證等一系列步驟進行發(fā)明、創(chuàng)造的創(chuàng)新思維方法和過程，強烈感受到科學家不畏艱難、勇于探索、執(zhí)著追求真理的科學精神，激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情和創(chuàng)新意識。又例如，iPhone、iPad等是風靡全球的電子產(chǎn)品，也深受大學生喜愛。于是分享了美國蘋果公司創(chuàng)始人、前首席執(zhí)行官斯蒂夫·喬布斯這位貼上“創(chuàng)新”標簽的傳奇人物的人生經(jīng)歷，展示了他給現(xiàn)代通訊、娛樂、生活方式等帶來的深刻改變，并通過他對世界的貢獻以及世人對他的評價，讓學生強烈認識到喬布斯擁有的那種全人類共同珍視和稀缺的財富：“創(chuàng)新精神和富有想象力的心靈”，由此激發(fā)、鼓勵學生的創(chuàng)新。

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1電動機的基本控制線路

在講解由低壓電器元件邏輯連接的電氣線路前，要簡要介紹電氣控制系統(tǒng)圖（電氣原理圖、電器布置圖、電氣安裝接線圖）的識圖以及繪圖規(guī)則。而后開始介紹電動機的基本控制線路。每種控制線路應結(jié)合現(xiàn)場實際應用說明?；究刂凭€路教學過程如下：（1）講解各個拖動線路的基本控制環(huán)節(jié)的工作原理，如自鎖、點動、聯(lián)鎖、電氣互鎖、多地點啟停、自動往返等；（2）電氣原理圖的識讀，電器布置圖的識讀，電氣安裝接線圖的識讀；（3）根據(jù)電動機的拖動控制線路所給低壓電器元件及電器布置圖進行低壓電器元件的布件；（4）按照電氣原理圖或電氣安裝接線圖進行電氣接線；（接線要符合安裝工藝，更要符合現(xiàn)有生產(chǎn)實際。對于所用導線的選擇學生應該掌握，根據(jù)實際經(jīng)驗進行導線截面、類型、顏色的選擇；也可以通過常用線口訣進行。）（5）所安裝電力拖動控制線路的調(diào)試。對于簡單基本運行電路可以應用萬用表（數(shù)字萬用表或者指針萬用表），利用電阻測量法（選用歐姆檔，要注意歐姆檔位要合理選用，需要考慮線路中負載阻值。）進行檢測，判斷所安裝拖動控制電路能否正常運行。如果測試現(xiàn)象表明可以正常運行，再上電試驗，用以驗證檢測是否正確，并觀察拖動控制電路運行是否正確。而當檢測現(xiàn)象表明安裝電力拖動線路不能正常運行時，要能夠根據(jù)現(xiàn)象判斷上電可能出現(xiàn)故障，分析故障點并排除。這樣可有效避免盲目上電試驗，可能造成元件或設備的損壞，甚至擴大性事故及不安全因素。（6）電力拖動線路的故障排除。該步驟是在步驟5電力拖動控制線路調(diào)試的基礎(chǔ)上進行的，我們可以在已經(jīng)安裝完畢的，試驗好的拖動線路上面人為的設計故障（如元件損壞、壓接導線絕緣、導線露銅過長、導線虛接、電源故障（缺相、不送電模擬停電）、不按電氣原理圖接線、漏接或多接線等），鞏固學生用萬用表測試控制線路能力，準確檢測故障，并排除故障。

2典型生產(chǎn)機械的電氣控制線路

講解典型生產(chǎn)機械的電氣控制線路的安裝調(diào)試與維修。需要介紹各個生產(chǎn)機械的電氣控制要求及機床功能、結(jié)構(gòu)（最好學生具備簡單操作典型機械的能力，更有助于教學）。識讀電氣原理圖、電器布置圖、電氣安裝接線圖，對于典型機床而言，其電氣原理圖一般包括電源電路、主電路、控制電路、保護電路、照明電路，在圖面上還包括電磁元件的觸點索引等，這是有別于基本電力拖動電路圖的。應根據(jù)機床的具體電氣控制要求、機械性能要求，進行所有電氣設備、低壓電器元件的選擇；或能根據(jù)給定的電氣設備，低壓電器元件，按照電氣原理圖、電器布置圖、電氣安裝接線圖進行線路的安裝。當然，電氣控制盤或控制柜，走線要符合機床機械結(jié)構(gòu)的裝調(diào)。同樣，在完成電氣接線后，要進行調(diào)試與檢測，仍然要不帶電測試、校驗。在準確排除故障后再試驗。當然也可以參照基本拖動線路進行設計故障訓練，所設計故障可根據(jù)現(xiàn)場設備可能常出現(xiàn)的故障進行。以上是電力拖動控制線路一體化教學過程的設計，在電力拖動控制線路學科整個學與做過程中，每個操作項目均應給出教師考核標準及學生自我考核標準及評價，教師根據(jù)學生實際表現(xiàn)評分，學生能結(jié)合實際評價自己對電力拖動控制線路的學習及訓練項目情況，學生的自我評價可以給教師在日后的教學作為參考，哪些項目和哪些環(huán)節(jié)是學生學習和訓練過程中容易疏漏或是不易掌握的內(nèi)容，可以有輕重的、有層次的講解和訓練，也可通過重復訓練進行鞏固和加強。

作者：王艷 謝德慶 單位：大慶油田技術(shù)培訓中心

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關(guān)鍵詞 機械原理 實例教學 課程改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.03.047

Abstract "Principle of Mechanical" is an important professional basic course in teaching plan of mechanical professional in higher industrial school， occupying the trunk status in the entire mechanical professional curriculum system， playing an important role in cultivating students' ability to analyze and solve problems and improve their innovation . In this paper， we combine and summary the preliminary work we have done in the content of the mechanical principle course reform and teaching methods in the North China University of Technology in recent years， mainly introducing "driven by instance teaching"， which aims to arouse the students' learning positivity and closely combines the principle with engineering practice to make students have a better understanding of the course， exercising the ability to apply the theory to solve practical engineering problems.

Key words principle of mechanical； instance teaching； curriculum reform

0 引言

“機械原理”是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要研究內(nèi)容包括機器與機構(gòu)的分析與設計的原理，機構(gòu)與機器的運動與動力學分析，對機械系統(tǒng)運動方案給出初步的設計。通過“機械原理”的學習，使學生掌握、了解機器與機構(gòu)分析與設計的基本原理與方法，鍛煉學生運用所學基本原理與方法分析、解決工程實際問題的初步能力。①

機械原理以往的課程體系主要體現(xiàn)的是一種學科體系，該體系對系統(tǒng)掌握機械原理的理論與方法是有益的，但這對初學者是有一定學習要求的，具體來說只對部分學習能力強的學生適用，而對部分學習能力較弱的學生將存在一定的難度，對該部分學生來說若不付出較大的努力，則機械原理課程的內(nèi)容難以完全掌握。這種情況對于普通高校的機械專業(yè)學生具有一定的普遍性，針對這種情況需要在教學內(nèi)容的安排與教學方法進行改變；而實例教學就是針對工程中的設計問題與工程案例而組織的一種教學方法，這種教學方法的實施也可以達到機械原理課程教學的基本要求。

1目前機械原理教學存在的主要問題

1.1 學生的課堂參與度不高

機械原理的知識體系是建立在高等數(shù)學、普通物理、機械制圖和理論力學等先修課程的理論基礎(chǔ)之上，而且本課程的許多理論知識又直接為學習機械設計及相關(guān)專業(yè)課等后續(xù)課程建立理論基礎(chǔ)，②雖然本課程的教學具有專業(yè)基礎(chǔ)課的性質(zhì)，但同時在一定程度上又具有專業(yè)課的性質(zhì)。

對于普通高等院校而言，部分學生的理論學習能力相對下降，再加上總體課業(yè)存在較重的情況，學生很難預先進行課程內(nèi)容的預習，隨著課程內(nèi)容的增加與深入，與要達到的課程教學目標也漸遠，造成進一步的學習困難，主動參與課程學習的積極性更低，如若授課人數(shù)過多，客觀上也不利于學生主動參與課堂教學，再加上移動網(wǎng)絡的廣泛應用，吸引了部分同學的注意力。課堂教學如何最大程度地吸引學生，提高學生的參與度與積極性是一個現(xiàn)實的問題。

1.2 工程背景薄弱

一般機械基礎(chǔ)研究除了具備基礎(chǔ)性、科學性和創(chuàng)新性以外，也應具有應用型的本質(zhì)特征，③而對于本科學生來講，由于大多數(shù)學生缺乏工程實踐知識和經(jīng)驗，對所講的機構(gòu)結(jié)構(gòu)學、運動學和機器動力學等內(nèi)容缺乏必要的感性認識，在一定程度上感到抽象、難學，實際機器與表達其運動特征的機構(gòu)運動簡圖之間存在較大差距，很難將兩者有機地聯(lián)系起來，對于現(xiàn)實生活的機械產(chǎn)品也難有較好的感性認識，這就致使學生在機械系統(tǒng)運動方案創(chuàng)新設計環(huán)節(jié)中和完成習題時經(jīng)常出現(xiàn)和所學理論脫節(jié)，甚至感到無從下手的狀況。所提出的運動機構(gòu)設計方案過于簡單，或者作業(yè)完成耗時過長，教學效果不夠理想。

因此，在講授課程原理與方法時，應著力加強講清相關(guān)的工程實例或工程應用背景，明確設計要求與具體的設計任務，這樣有助于提高學生的注意力與興趣。在教學過程中以學生為中心，結(jié)合工程實例與應用背景，不但可以豐富課堂教學內(nèi)容，對提高學生學習的積極性，也具有積極的意義。

2實例教學在機械原理教學中應用

以實例教學為驅(qū)動的教學方法是一種將具體工程實例應用于教學，在此過程中能夠提高學生理論水平和實踐能力的教學方法，能夠較有針對性地運用理論知識去分析問題，從而可以加深對課堂教學內(nèi)容的理解。

2.1合理設計教學實例

機械原理課程不僅表現(xiàn)專業(yè)基礎(chǔ)課的性質(zhì)，而且會更多地表現(xiàn)專業(yè)課的性質(zhì)，無論是概念設計還是方案設計，機械原理課程都起重要作用，對于創(chuàng)新設計機械原理的作用更加突出。從實際問題中提取出課程的教學實例，對于實現(xiàn)課程的教學目的，將起到支撐的作用。教學實例可來自工程案例、工程的設計問題、科研的實踐過程中，該教學實例應盡可能涵蓋機械原理課程多個教學知識點，應具有一定的綜合性，不脫離現(xiàn)有的教學內(nèi)容體系，而是將其融入其中。實際工程問題往往是復雜的，進行教學實例設計時，應在不失真的前提下，進而合理簡化，形成規(guī)范的機構(gòu)運動簡圖，明確已知條件和分析、設計任務，解決該任務所涉及的理論與方法，由于這種實際分析與設計任務的驅(qū)動，從而帶動機械原理課程的教學。

在設計教學實例中應注重與其他機械基礎(chǔ)學科的聯(lián)系，要從機械系統(tǒng)的角度去分析機構(gòu)的工作原理、特點及其在系統(tǒng)中的作用，確定機構(gòu)設計的要求，要將整個機械課程為基礎(chǔ)來研究機械問題。因此對工程實例的選擇要盡量選擇圍繞本專業(yè)知識、技能與技能培養(yǎng)方向的實例，圍繞該實例中所涉及的知識、能力、技能培養(yǎng)等重點；再有就是要選擇貼合工程實際的實例，選擇在生產(chǎn)生活中比較容易接受的、學生認可并容易理解的實例，最后就是工程實例的內(nèi)容要對課程教學重點、難點有所側(cè)重，利于學生快速把握關(guān)鍵問題，能夠提出自己的見解。

2.2實例教學的實施

（1）實例1：壓力機六桿運動與力分析。壓力機六桿機構(gòu)可用于沖裁成形、剪切成形等成形加工。該機構(gòu)要求分析其滑塊輸出的速度、加速度，在受到成形阻力后，作用于曲柄軸上的驅(qū)動力矩的大小，為了要得到成形機的運動、受力、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)及效率等性能，要對其進行圖解法的運動與受力分析，為了要得到桿的合理尺寸及機械效率，要對整個成形過程進行解析法的運動與力分析，結(jié)合壓力機六桿機構(gòu)的設計分析要求，通過圖解法與解析法進行運動與受力的分析的講解，對壓力機六桿機構(gòu)再布置作業(yè)，要求學生課下完成。在這種項目驅(qū)動下，去分析討論學習機械的運動分析，機械運動與力分析，會增強真實性與目的性，提高學習效率。

（2）實例2：牛頭刨六桿機構(gòu)的運動與力分析。牛頭刨是一種常見的六桿機構(gòu)形式，對該機構(gòu)的設計包括有機構(gòu)的速度、加速度、考慮摩擦與不考慮摩擦的受力分析等。從機構(gòu)的結(jié)構(gòu)的設計上根據(jù)六桿機構(gòu)的綜合方法可以設計出多種的六桿機構(gòu)類型。對該六桿機構(gòu)的分析可以分解為兩種較簡單的機構(gòu)形式，導桿、連桿與滑枕組成擺桿滑塊機構(gòu)、曲柄、滑塊與導桿組成擺動導桿機構(gòu)，進行機構(gòu)的運動分析時，對擺桿滑塊機構(gòu)的速度分析是一種典型的基點法，對擺動導桿機構(gòu)的速度分析是一種典型的復合運動分析方法，這兩種方法是圖解速度分析的基本方法，同時設計要求給出切削全過程的速度分析，這時候可以采用矢量分析解析法，進行受力分析時，實施采用考慮摩擦的靜力分析方法，不考慮摩擦的考慮慣性動態(tài)靜力方法。同時還可以對機構(gòu)的機械效率進行分析，對它的傳力特性（壓力角）進行分析。通過這個教學項目的實施把課程中的運動、力及效率的知識理論方法融在一個實際的問題當中，學生接受起來相對直觀一些。

（3）實例3：成形機的動力學分析。成形機是一種由伺服電機驅(qū)動，通過減速器，滾珠絲杠帶動滑臺，滑臺上裝有輥膜，靠輥模實現(xiàn)對鋼板的連續(xù)彎曲成形，輥模相當于數(shù)控機床的刀具。在成形過程中，輥模帶載沿機床橫向左右運動，其移動的位置有嚴格的要求，為此要對其進行運動力學分析，分析其穩(wěn)態(tài)響應時間等，此項目的形成帶動了機械運動方程分析的等效動力學方法教學，如何進行等效量的變換，如何建立等效動力學模型，如何對模型進行求解，理論與實踐達到了較好的統(tǒng)一，也說明了理論對實踐的指導意義。

（4）汽車雨刷器的機構(gòu)設計：汽車雨刷器的機構(gòu)設計可簡化為根據(jù)雨刷的擺角范圍進行四桿機構(gòu)的設計。結(jié)合按急回特性要求設計四桿機構(gòu)的方法，獲得曲柄鉸鏈中心的位置，討論曲柄鉸鏈中心的位置對該四桿機構(gòu)的傳力性能與連續(xù)性的影響，結(jié)合雨刷器無急回特性的要求，令極位夾角等于零獲得曲柄鉸鏈中心的位置。通過這個實例使學生加深了對四桿機構(gòu)急回特性、傳力特性及運動連續(xù)性的理解。

2.3實例教學驅(qū)動的教學方法的效果與問題

通過這種教學方法，能夠使課堂上比較單一的理論、方法與工程實際有機聯(lián)系起來，吸引了學生的注意力，并且提高了學生的積極性，從而提高了學生對課程教學內(nèi)容的接受程度，由于工程實例的設計分析大多帶有一定的綜合性，對于提高學生的分析問題與解決問題的能力有較大幫助作用。實例驅(qū)動教學法的實施對工程實例設計還需要更加深入，特別是應帶有一定的綜合性，與其它課程內(nèi)容的融合，不一定一次講完，結(jié)合教學內(nèi)容分次講解，另外對學生布置作業(yè)完成實例的分析設計任務。

3 總結(jié)

通過一些工程實例教學，提高了學生的注意力與學習興趣，調(diào)動了學生的學習積極性，使原先課程上較單一的理論、方法有了應用背景，加深了學生對課程理論、方法的理解，同時結(jié)合工程實例講解課程內(nèi)容，通常還帶有一定程度的綜合性，這種綜合性的教學與實際的工程設計過程更為接近。對工程實例進行更深入的設計和引入更多的工程實例，相信對機械原理課程的教學會提供更大的幫助。

注釋

① 孫恒，陳作模，葛文杰.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2006：2-4.

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1.1突出概念的重要性

課程授課開始時，在講解緒論之前首先對課程題目進行重點講解。開始時，首先設置一個問題“機械原理主要學習哪些內(nèi)容?或者說是機械原理是一門什么樣的課程?”在學生回答問題前，我會和學生說你們只要理解了“機械原理”這四個字，那么這門課要講什么內(nèi)容你們就會非常清楚，在以后的學習過程中也就會有的放矢。開始的時候大多數(shù)同學都不能給出一個較好或者是接近的答案。隨后，筆者將“機械原理”分解成“機械”和“原理”，給出類似的問題，“機械是什么?原理是什么?”這個時候大多數(shù)同學都能給出較貼切的答案。通過進一步的引導，學生對機械原理的含義和機械原理所要學習的內(nèi)容就有了大概的理解。此時，會再次向?qū)W生強調(diào)，所有新的概念都是有學生前修的概念所組成，只要對前修的概念掌握了，新的概念學習就迎刃而解了。比如說，要想理解“機械原理”，首先必須明白什么是機械，什么是原理。

1.2強調(diào)思考在概念學習中的重要性

專業(yè)課程的學習和通俗讀物的閱讀不一樣，字面意思有時候不能充分說明這個概念的表示，需要對概念進一步的理解，這就需要學生學會思考，并且要知道怎么樣思考。比如說，機械原理課程中運動副的概念。“有兩個構(gòu)件直接接觸而組成的可動的連接稱為運動副。”那么，什么是運動副?有兩個構(gòu)件就可以有運動副嗎?答案肯定是否定的。這就需要對運動副這個概念進行進一步的思考，或者說對其進行分解。從運動副概念的表述來看，可以對這句話進行如下分解:首先是有兩個構(gòu)件;再次，這兩個構(gòu)件的關(guān)系是直接接觸(間接接觸可以嗎?肯定不行);還要滿足一個要求就是這兩個構(gòu)件經(jīng)過直接接觸連接以后還要必須能動，如果不能動的話，那它們就組成了第三個新的構(gòu)件，就不能稱為運動副了。通過上面的思考過程來看，判斷是否存在運動副，只要看是否同時滿足如下三個條件:①有兩個構(gòu)件;②直接接觸;③有相對運動。如果這三個條件同時滿足，那么就存在運動副。這個例子看起來簡單，但是學生如果對三個條件中的任何一個不能理解的話，就有可能對運動副的概念形成錯判。從形式來看，這三個條件與運動副形成了一個二級金字塔的樣式。所以說，學生在思考的過程中要掌握思考的方法，那就是，從塔尖塔底一步步的對概念進行分解，并且要理清哪些是同層概念，以及這些概念與其上下層概念直接的聯(lián)系。

1.3概念表述盡量公式化

機械原理是機械設計的基礎(chǔ)和機構(gòu)原理設計遵循的依據(jù)，在概念講授的過程中如果能夠以圖形的形式展示概念，那么對后續(xù)機械設計將有很大的幫助。再者，機械原理是一門承前啟后的課程，對基礎(chǔ)課畫法幾何、理論、材料力學和數(shù)學等知識要求比較高，自身內(nèi)容的連貫性也特別強。所以說，在概念講解的時候能夠結(jié)合公式和圖形的方式對相關(guān)概念進行表述，將會加深學生對概念的理解，有助于學生對概念的掌握。下面以公式化表述概念為例。在教材中速度瞬心的概念，“互做平面相對運動的兩構(gòu)件上瞬時速度相等的重合點，即為此兩構(gòu)件的速度瞬心。”在這個概念的理解上如果單純就字面意思來看比較抽象，并且在實際的授課過程中發(fā)現(xiàn)同學理解起來特別困難，這個時候可以利用對表述公式化有助于對此概念的理解。首先，重合點代表的意義可以用公式表示為V1=V2，這里V1、V2分別代表構(gòu)件1和構(gòu)件2在重合點的速度;然后，以ω1和ω2分別表示構(gòu)件1和構(gòu)件2繞重合點的旋轉(zhuǎn)速度，并記ω1≠ω2，或者是二者相等但反向。通過如此的公式化表述后，學生對瞬心的理解相對來說就容易一些，最后可以達到從繁入簡。換句話說，用通俗的語言來表示瞬心的話就是“速度瞬心是一個點，這個點出兩個構(gòu)件的速度相等，并且這兩個構(gòu)件繞著這個點做相對轉(zhuǎn)動。”

1.4對概念的強化方法

在課堂上通過講課的過程中學生能夠逐步的體會到概念的重要性，并且有意識的學會了對一些概念進行相應的思考，但是在作業(yè)和實踐等環(huán)節(jié)往往還存在一些問題，通過了解發(fā)現(xiàn)，學生可能在課堂上理解了，或者是思考過了，但是沒有較系統(tǒng)的對相應的概念去總結(jié)。所以在后續(xù)的教學課程中，除了隨堂的習題作業(yè)以外，建議學生對當天所學的概念進行總結(jié)并以作業(yè)的形式進行考核。主要的做法是這樣的。一個概念為一個序號，直接把教材上針對此概念的敘述一字不差的抄寫下來，下面要做的就是此項工作的重點，另起一行寫本人對這個概念的認識。比如說(1)壓力角:作用在從動件上的驅(qū)動力F與該力作用點絕對速度Vc之間所夾的銳角。個人認識:壓力角是一個角，對于角度來說是有一個頂點和兩條邊，那么就壓力角來說，驅(qū)動力F的作用點就是壓力角的頂點，驅(qū)動力F的作用線和從動件絕對速度Vc所在的直線就是壓力角的兩條邊。如果能夠理解到這種程度，不管是作平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)還是齒輪機構(gòu)的壓力角都是很容易的事情。通過對學生對概念的總結(jié)情況來看，書寫比較認真，并且能夠做到很好理解的同學，習題的正確性非常高，期末的考試回答的也特別好，相反就比較差。

2注重現(xiàn)代教學手段與傳統(tǒng)教學的結(jié)合

2.1現(xiàn)代教學手段的優(yōu)缺點

目前的教學基本上采用多媒體教學，這種現(xiàn)代的教學手段對教學質(zhì)量的促進和教學效率的提升確實起到了較大的作用，但是就機械類課程教學來說，全程采用多媒體教學有其一定的缺點，并且影響到最終的教學質(zhì)量。

2.2采取傳統(tǒng)教學方法的必要性

通過與學生的多次溝通交流，大多數(shù)學生反映的情況是，利用多媒體教學在動畫演示、視頻播放方面可以很好的展示所講授機械的結(jié)構(gòu)和運動、作業(yè)情況，但是針對一些原理性的講述，比如說是在機械原理課程中，就凸輪輪廓曲線的設計過程、機構(gòu)運動簡圖的繪制等，如果是通過多媒體進行展示，學生的普遍反映是效果比老師在黑板上手工演示要差得多。所以說，在機械類課程，特別是涉及一些應用性的內(nèi)容時要注重現(xiàn)代教學手段與傳統(tǒng)教學方法的相結(jié)合，這樣可以很好的兼顧到學生對知識的掌握和理解，取得較好的教學效果。

3強調(diào)實踐能力培養(yǎng)的重要性

3.1機械類課程的特點

從畫法幾何開始，機械類所開設的課程都基本要求學生要具有較強的生活觀察能力、動手能力和理論與實踐相結(jié)合的融會貫通的能力。再一個，機械類課程的理論性特別強，數(shù)學、力學、運動學和動力學等要求比較高。

3.2實踐能力培養(yǎng)的方法

鼓勵學生多注重觀察周圍的事物，特別是與機械相關(guān)的物件，養(yǎng)成一種愛觀察、勤思考的習慣，這是決定學生能否實現(xiàn)實踐能力培養(yǎng)的一個保證。再就是學院的實驗室在教學期間全程向?qū)W生開放，鼓勵學生多進實驗室，對機械模型進行多觀察、多思考，對教學實驗用具多拆卸和組裝，培養(yǎng)自己的動手和操作能力。并提醒學生在實踐的過程中注重理論聯(lián)系實際，結(jié)合課程理論內(nèi)容的學習進度，有計劃的進行相關(guān)實踐的實施。

4注重團隊精神的培養(yǎng)

4.1培養(yǎng)學生善于思想交流的習慣

機械設計沒有最好，只有最合適，所以設計的過程中有仁者見仁，智者見智的韻味，只要能夠滿足設計的功能要求，可以說基本上就是合適的。在概念理解方面鼓勵同學間互相交流，并就同一個概念的理解給出自己不同的認識，使大家得到在不同的角度對同一個概念的理解，這樣可以優(yōu)化自己的設計理念，實現(xiàn)最優(yōu)設計。交流的過程本身是一個分享的過程，任何一個設計一般來說不是單個人能夠完成的，需要幾個人或者是很大的一個團隊才能實現(xiàn)，作為一名設計人員不僅要具有較強的專業(yè)素養(yǎng)，更需要有良好的交流溝通能力。

4.2培養(yǎng)學生的整體意識

學生的整體意識培養(yǎng)主要包括兩方面的內(nèi)容，一是，學生對所設計的機械要有一個整體的概念，這是從專業(yè)的層面對學生的基本要求。再一個就是，學生在協(xié)同設計的過程中要注重團隊的整體，不能顧己不顧彼，不考慮自身與團隊成員間的設計部分的銜接問題，最后可能會出現(xiàn)銜接不上或者是相互干涉。

5結(jié)語

篇10

關(guān)鍵詞：中國制造2025；虛擬樣機；Adams；機械原理；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）28-0112-02

當前我國制造業(yè)正處于結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，同時面臨著日益加劇的來自發(fā)達國家的“再工業(yè)化”戰(zhàn)略和其他新興經(jīng)濟體的加快成為承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移新陣地這樣的“雙向擠壓”挑戰(zhàn)[1]。為此，2015年5月19日，國務院印發(fā)了《中國制造2025》規(guī)劃，旨在通過推動我國制造業(yè)由大到強的轉(zhuǎn)變，從而加快建設制造強國的中國夢。新形勢下，工業(yè)企業(yè)對機械類畢業(yè)生的創(chuàng)新能力、設計能力等綜合素質(zhì)提出了更高的要求?！皺C械原理”作為機械類相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程面對中國制造2025的強國目標，也迎來了與時俱進的挑戰(zhàn)[2]。

一、虛擬樣機技術(shù)與Adams軟件

虛擬樣機技術(shù)以多體系統(tǒng)運動學、動力學和控制理論為核心，借助計算機圖形技術(shù)、交互式用戶界面技術(shù)、集成技術(shù)等，從外觀、功能和空間關(guān)系上模擬真實產(chǎn)品，模擬在真實環(huán)境下系統(tǒng)的運動學和動力學特性，為物理樣機的設計和制造提供參數(shù)依據(jù)，是先進生產(chǎn)力的代表[3]。Adams是虛擬樣機技術(shù)的集大成者，是公認的優(yōu)秀的機械運動學和動力學分析軟件，已被越來越多的機械工程人員應用。Adams軟件可以將機構(gòu)的運動和動力分析結(jié)果以更加形象的動畫和直觀的圖表呈現(xiàn)出來，彌補復雜和抽象的機構(gòu)運動及分析給學生學習帶來的困難。因此，如何將Adams軟件學習融入到“機械原理”課程教學中，改變傳統(tǒng)的教學模式，激發(fā)學生學習熱情，能增強教學實踐效果、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力，是本課題組重點研究的問題[4，5]。為此，本課題組開展了以下工作。

二、教學實踐

（一）理論知識形象化

根據(jù)教學安排，機械原理課程安排在第四學年。這個階段學生們已經(jīng)進行完理論力學、材料力學、機械制圖和計算機輔助設計內(nèi)容的學習，有了一定的理論基礎(chǔ)和軟件操作能力，但這理論知識相對抽象，并且是靜態(tài)的、平面的，與實際的工程問題還有很大的差距。這個時候加入Adams軟件的學習，會給學生耳目一新的感覺。在講第二章機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析中，利用Adams對課程設計到的機構(gòu)進行建模并演示機構(gòu)的運動，讓平面的機構(gòu)立體化，并運動起來，吸引學生的注意力，激發(fā)學生對軟件應用的興趣。在第三章平面機構(gòu)的運動分析中，通過Adams軟件對機構(gòu)進行運動分析，將分析結(jié)果與圖解法和解析法的結(jié)果進行對比驗證，并通過一些教學案例的演示解決實際工程問題，使學生切實體會到軟件應用的好處，并建立起自主學習的動力。

（二）理論、實踐教學融合

在典型機構(gòu)的設計章節(jié)中，先將設計理論和設計方法進行講解，緊接著進行平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)和齒輪機構(gòu)的實驗設計。實驗課中，指導教師先講授Adams軟件基本操作，接著進行連桿機構(gòu)（如圖1所示）、凸輪機構(gòu)（如圖2所示）、齒輪機構(gòu)（如圖3所示）建模與仿真分析的內(nèi)容講解。實驗內(nèi)容為典型的機構(gòu)的建模，并進行運動學和動力學仿真分析，得到相關(guān)參數(shù)值，并以曲線圖和動畫的方式顯示仿真結(jié)果。實驗總共6課時，分三次課。在實驗過程中，先由教師講解并通過虛擬樣機進行機構(gòu)的建立和仿真，對所涉及的機構(gòu)問題給予直觀生動的演示。學生則利用課余時間，通過上機練習來熟悉和掌握軟件的操作。

每次相關(guān)內(nèi)容講授完畢后，由學生自主完成實驗指導書提供的典型機構(gòu)，同時開放機房，學生可利用課余時間學習。這樣理論和實踐緊密的結(jié)合到一起，讓學生們即刻體驗到軟件設計帶給他們的快樂。

（三）轉(zhuǎn)換自主學習模式

傳統(tǒng)的課程設計主要采用圖解法和解析法對機構(gòu)進行綜合設計以及運動學和動力學分析。傳統(tǒng)設計分析方法，使得學生花費大量的時間和精力在繪圖和計算過程中，很難開發(fā)學生對機構(gòu)設計的創(chuàng)新意識。為此，我們在“機械原理課程設計”指導書中加入Adams軟件的應用，并將設計的題目多樣化，且更貼近實際需要（如圖4所示）。設計中引導學生利用Adams軟件，發(fā)揮創(chuàng)新意識，對比多種設計方案，同學間討論、分析問題，對比結(jié)果，充分調(diào)到學生學習的積極性和自主性，從而體現(xiàn)學生主體、教師主導的教學思想。

三、結(jié)論

在“中國制造2025”制造業(yè)強國夢的背景下，本文在“機械原理”課程中引入虛擬樣機這一先進技術(shù)，通過運用Adams軟件對課程中機構(gòu)進行演示以及與機構(gòu)系統(tǒng)的運動學和動力學分析等內(nèi)容有機的結(jié)合，使靜止的機構(gòu)圖形運動起來，提高學生的學習興趣，增強對問題的深刻理解，為培養(yǎng)學生進行機構(gòu)創(chuàng)新設計與分析的能力奠定基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]周濟.智能制造――“中國制造2025”的主攻方向[J].中國機械工程，2015，（17）.

[2]張雪雁，馮立艷.基于三維仿真和分析軟件的機械原理課程改革[J].教育教學論壇，2016，（04）.

[3]席俊杰.虛擬樣機技術(shù)的發(fā)展及應用[J].制造業(yè)自動化，2006，（11）.

[4]黃小龍.虛擬樣機技術(shù)在“機械原理課程設計”教學中的應用[J].中國電力教育，2013，（04）.

[5]朱玉.Pro/E和ADAMS在《機械原理課程設計》教學中的應用[J].江蘇教育學院學報（自然科版），2006，23（4）：112-114.