《机械设计基础》课程是工科院校机械类和机电类专业一门重要的专业基础课,是对学生工程系统训练、设计能力和创造能力培养的主要课程。其教学目的是培养学生具有分析常用机构的工作原理,进行简单的机械结构设计,选择常用零件并对其进行强度计算的能力。学生对这门课程的基本知识和基本技能的掌握将很大程度地影响后续课程的学习,尤其是专业课的学习。对《机械设计基础》课程的教学中所存在的一些与高等职业教育不相适应的问题进行探讨,并提出一些改革思路。
一、目前教学中存在的问题
(1)培养目标对于高职学生而言,将来所从事的职业大多是面向生产第一线。所以,学生应具有解决生产实际问题并在实际工作中应用的能力,而不需要象本科生那样,重点培养学生的创新和综合设计能力。因此,在教学中应加强学生对工程实际中常用机构、零件等知识的学习和结构的拆装等动手能力的培养。
(2)教学内容及教学时数目前,课程所选用的教材普遍存在内容不符合必须与够用的原则,有的教材重理论分析,轻实际应用,而与工程实际结合的相关内容偏少,且实例少;有的教材则是在本科教材基础上的压缩和删繁就简,而导致所含内容不够或教学时数较少与教学内容多的矛盾。高等职业技术教育培养的是高等技术应用型人才,必须要求实践性教学环节的课时数高于理论教学课时数。
(3)教学方法注入式教学与高职教育的教学特点不相适应。注入式教学在教育目标上,重知识的传授而忽视学生能力的培养,往往采用的是单向填鸭式的强制灌输,这样,既不利于学生个性的发展,也不利于学生创造性思维和创新能力等综合素质的培养。
(4)教学手段传统的教学手段与现代教育的大信息量、高要求相互矛盾。《机械设计基础》课程的特点是四多,即讲授的机构多、零件多、图表多及设计计算多,仅靠一块黑板、一支粉笔的陈旧教学手段显然会影响教学的效果和知识的传递。
二、教学改革的原则及基本思路
《机械设计基础》课程内容有较强的理论性和实用性。本着理论必须与够用及注重培养学生解决工程实际问题和创造性思维能力的原则来实施教学改革。具体思路如下:
(1)更新旧的教材体系,优化重组课程内容将《机械设计基础》课程体系调整为:机械的组成及特性联接机械传动支承零部件机械设计综述。这样安排就将以往的机械原理和机械设计两门单列的技术基础课程有机地融为一体,形成了课程新体系。课程新体系首先从机械的整体出发,从宏观上使学生了解机械整体的基本知识和要求,把握零件和整体的关系。从简易的联接入手,到各种机械传动、支承结构,以机械传动(除带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动外,还包括连杆传动机构、凸轮传动机构、棘轮传动机构和槽轮传动机构)为课题重点,把握各种机械传动的特点,为培养学生机械安装和调试能力打下良好基础。机械设计综述一章,强化了整机设计的内容,对机械设计的一些共性问题进行综合阐述,为两周的课程设计做准备。
优化重组课程内容。如齿轮传动部分尽可能减少繁琐的理论推导而直接引用,以突出工程实用。同时,将同一知识点的内容融合在一起,以增强知识的系统性和教学的连贯性。如齿轮传动与齿轮设计,带传动与链传动。另外,适当补充有关新知识与新技术,以扩大学生的视野,开拓学生的思路。在螺纹联接中增加介绍滚动螺旋传动,带传动部分增加同步带传动等新知识。
(2)提高教师的综合素质和工程素质,增强教师的敬业精神教师的综合素质应包括两个方面:一方面要有高度的责任心和敬业精神,另一方面要有较高的教学水平。青年教师其理论水平不比老教师低,能满足高职教育的教学需要。但由于市场经济等各种因素的影响,青年教师对教育工作的责任心和敬业精神,往往不如老教师,另外,大多数青年教师没有机会参加真正的机械工程设计,因此实践经验相对不足,工程意识相对单薄,在教学中往往照本宣科,不能做到理论联系实际,举一反三,难以激发学生的学习积极性。针对这些问题,应该要求青年教师上岗前便通过学校组织的岗前培训外,还可采取如下措施:一是青年教师在上讲台前要过好三关:即听课、备课和试讲关。二是通过听青年教师的课,并了解学生对青年教师教学的反映,及时对青年教师的教学工作加以总结,肯定其成绩,指出其不足之处。
(3)充分利用多种教学手段,改进教学方法,达到最佳教学效果随着教学改革的深入和课程体系的调整,机械设计基础课程的教学时数越来越少,但随着科学技术的进步和机械设计学科的发展,需要向学生讲授的内容却越来越多。如何在有限的教学时数内完成规定的教学内容,同时取得比较好的教学效果,除了要精选教学内容,讲授时突出重点、难点,缩短课堂讲授与板书的时间外,应充分利用有利于改善教学效果的多种教学手段,特别是现代化的教学手段。在教学实践中,我们可充分利用实物和模型在课堂上给学生演示,增加学生的感性认识;通过播放录像带使学生对各种机构和零件的结构、工作原理和在各种机械中的实际应用有深入的了解,提高学生的工程意识,激发学生的学习兴趣;通过引入CAI教学,特别是计算机动画可使学生更形象地理解课堂上不易讲清楚的机构工作原理等,使课堂教学更生动、直观。总之,行之有效的多种教学手段的应用,不但可以改变传统的教学方式,使课堂教学变得生动活泼,提高学生的学习兴趣与热情,使教师在同样的时间内向学生传达更多的知识和信息,教学效果与质量都得到提高。因此,现代化的教学手段必须与传统的教学方法有机地结合起来,才能充分发挥教的主体教师和学的主体学生的主观能动性,对提高教学质量起到事半功倍的效果。
(4)改进实验教学,提高课程设计的质量机械设计基础实验是机械设计基础课程教学的实践环节,是学生学习该课程进行工程实践的主要途径,对于培养学生的工程实践素质、巩固理论知识、提高实践动手能力,具有不可替代的作用。对课程原有的实验进行了更新,淘汰了一些内容陈旧、验证性的实验。如:渐开线齿廓范成实验,而代之以带领学生到专业的齿轮加工厂参观,如泰隆减速机股份公司、飞船厂等,全面了解齿轮的加工过程,从毛坯、锻造、机加工、热处理等全过程。另外,为了配合课程设计,培养学生动手能力,增加减速机的拆装和轴的测绘两个实验。
机械设计基础课程设计是机械设计基础课程教学的最后一个重要教学环节,它的实践性、综合性和整体性都比较强。课程设计的目的是使学生能综合运用机械设计基础及有关课程的理论和生产知识进行设计实践,使理论知识和实践密切结合起来,并在设计实践中学习和运用基本理论进行传动装置或简单结构的设计。通过课程设计培养学生分析问题和解决机械设计问题的能力,使学生在计算、结构设计和构思、运用并熟悉设计资料、标准、规范等方面必备的机械设计基本技能。
由于学生在课程设计过程中是第一次较全面的设计训练,尤其是结构设计和工艺设计问题。为了加强这一薄弱环节可采用多元化教学手段,从三个方面进行努力:1)在课堂教学中加强结构设计的教学内容。如联接、齿轮传动、带传动、轴等章节各上一次结构课,让学生增加感性知识。在课程设计之前,安排学生做减速器拆装实验,使每个学生自己动手把几种典型减速器拆开,了解各部分的结构以及其各附件作用,并完成一张轴系结构图,从中了解到结构设计要考虑的问题。2)利用现代教学手段使学生在课程设计前充分了解设计内容和常见错误。零件的加工是学生的一个薄弱环节,不了解这方面内容,学生难以设计出合理结构。针对这一情况,通过教学录像带,使学生了解箱体、轴、齿轮等常用零件的加工过程,并通过正确的结构和错误的结构进行对比,让学生加深印象。此外,还可以在多媒体教室利用课程设计CAI软件对学生进行任务布置,利用软件中动画功能和交互性能使学生全面了解设计内容和步骤的全过程(总体介绍、设计计算、装配图设计、零件图设计、编写设计说明书),收到了教师在黑板上讲解难以达到的效果。3)严格把关,规范课程设计全过程。课程设计共分六个阶段,即设计计算、装配草图设计、完成正式装配图、零件工作图设计、编写设计计算说明书、课程设计答辩。每个阶段,指导教师必须严格把关。通过严格的训练,学生不仅掌握简单机械的设计方法,而且对机械设计课程的内容又有更深的理解,对其他课程的有关内容也进行了一次全面的复习,同时也为以后的毕业设计打下了坚实的基础。
(5)规范课程教学的各个环节,加强对教学质量的监控规范课程教学的各个环节即对该课程的课堂教学,课程设计教学及实验教学的各个实施环节均要制订规范,提出详细要求,并要求教师在实践中遵照执行。同时,对考试和考核也进行规范,建立试题库和习题集,实现同一课程,同一试卷,教考分离,共同阅卷和同一评分标准,对学生的试卷及课程设计图纸及时存档。严格执行学校的教学管理制度,完善听、评课制度,加大教研室、系领导随机听课的频率,抽查学生作业,听取学生对任课教师的意见并及时反馈给任课教师,通过对课程教学全过程的监控,从而有效地保证教学质量。
三、结束语
机械设计基础课程的改革是一个系统工程,涉及到课程教学的各个环节。只有全面推进改革措施,才能取得良好的改革效果。经过改革后的课程教学,一定能使得学生对机械设计基础课程学习的兴趣得到极大的提高。同时,教师通过教学改革的实践也大大提高了自身的教学理论水平和实践工作能力。总之,机械设计基础课程教学的改革之路是漫长的,需要我们不断地在实践中创新、总结和完善。
