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首先,讲授基本内容,对于教学大纲要求的基本内容必须讲解透彻,使学生完全掌握。其次,启发基本内容的引申部分。即对基本内容上得出的结论、公式或通过应用基本内容可以解决的问题,进行适当的启发提示,然后让学生自学基本内容的引申部分。
如“平面连杆机构”这一章中平面四杆机构是基本内容,它包括平面四杆机构的类型、应用、存在曲柄的条件、急回特性、压力角、传动角、死点位置、演化及其设计等内容,应在课堂上以讲授的形式对四杆机构做全面介绍分析,使学生掌握四杆机构的基本知识和分析方法,而平面多杆机构这一内容是平面四杆机构这一基本内容的引申部分,没有必要一一讲授其具体内容,适当启发的交给学生自学即可。实践证明,这种教学方法对培养学生的自学能力效果显著。
二 设题、自学、讨论法
采用这种方法教学,目的在于引导学生学会针对学习内容自己设计题目,进行自学,然后归纳总结,最终掌握自学方法,提高自学能力,其重点在于设题。教师设计的题目必须紧扣自学内容,观点鲜明,能启发思维,指导自学,促使学生掌握基本内容。讨论和指导总结归纳也很重要,这里应以老师设计的题目为中心进行,但并不受题目的限制,应该在完成题目内容的基础上有意识、有目的地拓宽,引申题目内容,激发求知欲,调动学习积极性,以收到举一反三、触类旁通的效果,增强自学能力。
如“联轴器离合器”这一内容的概述部分可以这样安排课堂教学。首先围绕基本内容设计以下三个题目:联轴器与离合器的作用是什么?联轴器与离合器的区别是什么?对联轴器有哪些基本要求?然后让学生自学。接下来,分别找学习优秀的、中等的和较差的学生回答以上三个题目,并根据回答情况,引导其他学生参与回答问题和讨论。一般来讲,前面两个问题比较容易回答,而最后一个问题内涵丰富且有发挥余地则较为麻烦,回答和讨论的效果往往不尽如人意。对比,老师应适时加入到学生讨论行列中,及时引导讨论,打开讨论的思路,并适时反客为主,指导、总结、归纳,肯定学生回答及讨论中正确的一面,指出错误的回答为什么不正确,并给出正确的答案。同时,指出对一般机械零部件的学习与联轴器、离合器的学习有相似的地方,也应从搞清楚它们的作用、特点、设计、使用要求等方面入手进行学习。最后应重点对最后一个问题进行引申,指出为了满足不同的使用要求,应采用不同类型、不同结构的联轴与离合器,为后续内容的学习奠定一个较坚实的基础。
21世纪的机械制造业是一个现代化的崭新的产业。机械制造业不再是传统意义上单纯的机械加工,而是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学和管理科学等学科为一体的新兴技术与新兴工业的综合体。为了使教育与经济建设更加紧密地结合,大力发展现代制造业,国家“十五”科技教育发展规划提出:必须加快职业技术教育的发展步伐。数控技术、先进加工工艺的应用,先进加工设备的使用和维护,现代集成制造系统理念的贯彻,都急需大批高中级技术型、创新型的应用人才,而培养应用型人才正是高等职业技术教育义不容辞的责任。在新形势下,如何让机械基础课的教学适应或紧跟制造业飞速发展和新技术变革空前活跃的时期,建立高职机械制造业科学的人才培养体系,是一个重要的课题。
一、以就业为导向,对课程内容改革
随着我国市场经济体制的进一步完善,企业的用人机制越来越完善,就业的竞争日趋激烈,中职毕业生的就业岗位已被定位为高素质的劳动者,这就要求在教学中,无论在教学内容还是教学方式上,都要围绕培养既懂理论又能动手操作的“应用型人才”这一中心而进行。在《机械基础》这门专业基础课教学中,课程内容也应该以就业为导向进行改革,从培养合格的劳动者出发,选取合适的教学内容进行教学。
按照这一思路,可以对教学内容进行调整,对那些多而杂的知识进行取舍,以够用、实用为准。机械原理和机械零件设计都是以机构运动简图为研究模型,建立机械运动简图应该是机械设计的基础,因此应把机构的结构分析、机构运动简图的定义、性质和常用运动副的代号、机构运动简图的建立作为重点讲授内容。对于机械传动和零件设计部分,应减少理论和公式的推导,把重点放在结论的应用上,如零件结构的性能、参数选取的原则、零件失效的原因等等。比如多种传动方式的组合、工作原理、结构特点及其应用与维护;又如,轴承的安装、配合、紧固、调节、、密封等。类似这样的内容都是一些实践性很强的技术问题,是中职学生就业岗位群对从业人员所要求的基本知识和技能,应该让学生切实理解、会用。在学习了这些基本知识的基础上,再举一些工程实例,如车床主轴支撑的例子,通过实例,使学生重点掌握轴承的组合结构,轴承的调整以及轴承的精度对机床主轴传动的影响。通过这样的整合,使学生既学会了轴承的基本知识,又掌握了轴承的应用技术,同时使学生明确轴承在工程实际中的重要地位。
二、激发学生学习兴趣,提高课堂教学效果
学习兴趣是学生学习的动力源泉。当一个学生对某门学科发生兴趣时,他总是心情愉快地去学习,积极主动地获取知识。《机械基础》不同于《语文》、《历史》等学科,很多内容枯燥乏味,在课堂教学中,更要重视培养学生的学习兴趣,努力创设轻松愉快、生动活泼的课堂气氛。职业中学的学生好奇心较强,心理学上称这种特征为“潜兴趣”,教学时充分利用“潜兴趣”就能激发学生的学习兴趣,使之在快乐中学习。如在学习变速机构时,向同学们介绍驾驶员在驾驶汽车时,经常用右手拨动右侧的拨杆,根据路况使汽车行驶速度时快时慢,有时还要把车向后倒。告诉学生驾驶员拨动拨杆的操作,是在改变一对齿轮传动比的大小和方向,从而改变车轮的转速和转向。使学生感到很新奇,从而激发学生的学习兴趣。本学科的很多内容如各种机构的教学,要求有动态的演示,在缺乏教具和设备的情况下,采用多媒体辅助教学,使枯燥的内容变得生动形象,可以充分调动学生的学习积极性,如在学习铰链四杆机构、凸轮机构、间歇运动机构时,采用CAI课件,把曲柄摇杆机构的急回特性、死点位置,凸轮机构的从动件运动规律,以及间歇运动机构的特点生动形象地进行演示,在教学过程中,师生之间的信息交流和反馈得以加强。声、像、文、图并茂的教学信息,增强了教学的艺术效果,加深了学生对学习内容的认识和理解。总之,在课堂教学中,教师应根据学生的现有水平和能力,充分利用各种教具仪器,如挂图、实物、动画等现代化教学手段,提高课堂教学效率。
三、注重理论联系实际,加强直观教学和实训教学
为了提高学生的学习积极性和学习兴趣,学校可以专门设置常用机构和通用机械零件的陈列室,陈列一些来自生产生活实际且有趣的机构和机械零件的模型或实物,如搅面机构、奔马机构、指南车、脚踏水车、水排、机械钟表、各种机械传动机构零件以及一些简易机械等等。在讲授《机械设计基础》的第一课时就让学生参观陈列室,通过参观,提高学生学习这门课程的兴趣,也可以让学生加深对机械的感性认识,为以后学习打下基础。在教学中讲到某个机构或机械零件时,再让学生参观陈列室,使学生对机构和机械零件的认识由感性上升到理性,这样有利于提高教学效果,激发学生的学习兴趣。在课堂教学中要多注意列举一些与生产、生活实际密切相关的例子。如在讲凸轮机构时,列举补鞋机;在讲齿轮机构时,列举玩具汽车和汽车、机床变速箱;在讲各种机械传动和机械零件时,列举自行车和摩托车等,使学生认识到《机械设计基础》课程中所学知识可以直接用于生产实际,服务于生活,让学生感到这门课程很实用。同时,要十分注意加强实训教学,可以设置“机构创意设计”、“齿轮参数测定”、“各种机械传动和减速器的装拆”、“轴承与齿轮的组合设计”等实训项目,通过实训来巩固和加深学生对理论知识的理解,提高教学效果。此外,要注意多利用模型或实物、挂图等直观性的教学辅助工具,讲课时让学生看一些常用机构和机械零件的录像,进一步提高学生的感性认识,复习、巩固《机械设计基础》课程中所学的有关知识。这样,学生就会感受到《机械设计基础》课程很有用,学习兴趣就会大大提高。
四、合理利用多媒体教学
专业基础课的教学大多都是采用封闭式教学,教师对于教材的处理十分重要。必须做到前后知识应衔接,讲解由易到难,重点难点做到心中有数。这样学生在学习过程中就会学得更轻松,同时在心理上对教师产生信任和接纳,对自己会产生自信心,教和学便会形成一种良性循环。教具是专业基础课学习的一项重要工具,它有助于学生加深对书本知识的理解,提高学生的学习兴趣。老师在组织好教材的同时,采用相应的教学模型。如:在学习画零件的剖面图时,拿一个已剖开的零件模型组合体,先让学生去想象剖开面,绘出草图,然后把模型分开,对照剖面,看看自己的草图是否正确。在这个简单的过程中,通过摸型,大大提高了学生的空间想象能力和观察能力,学生的兴趣有了,也就有了上进心,对自己产生自信,学生的学习状况就会在无形中得到提高。其次可配合教材采用一些演示实验,可以提高学生的观察能力和分析事物的能力,也有利于学生学习兴趣的提高。合理地采用机械传动模型的演示,有助于学生对每种机械传动在直观上的认识,能够深刻理解每种机械传动的工作原理,结构和特点。也便于记忆和以后的应用。
五、积极塑造教师形象,提高老师在学生心中的地位
学生喜欢上自己的课,这对于一个教师来说是一种荣誉,同时也是进一步提高教学效果的前提。有些教师的教学效果也不能说不好,但学生对他的课不感兴趣,或感到枯燥无味,或感到负担很重,或对该教师有这样那样的意见。这不能不说是我们教学工作中的一种缺陷。如果我们能根据学生学习的特点,努力处理好课堂教学问题,让学生喜欢上自己的课,那么,我们的教学工作就有可能进入好上加好,锦上添花的境界。如何让学生喜欢自己的课呢?教师要努力提高自身的业务素质和课堂教学艺术,让自己上的课丰富多彩。教师良好的业务素质包括以下几个方面:牢固的专业基础,广博的文化知识,流畅的语言表达,丰富的感情内涵,能说较标准的普通话,能写较漂亮的汉文字。教师良好的课堂教学艺术体现在:新颖别致,构思巧妙的教学设计;通俗易懂,条理清晰的分析讲解;幽默风趣,内涵丰富的语言表达;启迪思维,深入浅出的启发引导;沉着冷静,应变自如的教学机智;有条不紊,精炼周密的板书设计。我们在日常的教学工作中,应该抽出一定的时间,学习知识,训练技能,让自己的业务素质进一步完善,教学艺术进一步提高,以便在教学中厚积薄发,应用自如,左右逢源,丰富自己的课堂教学内容,让自己的课上得生动活泼,从而树立良好的教学形象,激发学生学习的兴趣。教师不仅是知识的传播者,而且是模范。教师的一言一行,学生看在眼里,记在心里,还会极力模仿。孔子有言:“其身正,不令而行;其身不正,虽令不从”。只要不断加强自身的师德修养,不断使自己的专业技能更加精湛,我们才能成为学生心目中的好教师,才能在学生的心目中占据一席之地。
总之,中职《机械设计基础》课程是机械类专业的主干课程,地位十分重要。中职学生基础知识掌握有限,实际经验缺乏。因此,有必要加强直观和多媒体教学手段来激发学生的学习兴趣;要根据学生掌握的现有知识摸索一些规律,总结一套使学生易懂、易学、易掌握的教学方法;要深入现场进行教学,理论联系实践,增强学生的感性认识,培养学生的实践技能。教师要不断地探索、研究,使中职《机械设计基础》课程教学更科学、更合理、更有效。
参考文献
[1]谢利民,郑百伟.现代教学基础理论[M].上海:上海教育出版社,2003.
1.板书、板画的应用
在机械基础教学中,板书、板画仍起着不可忽视的作用,恰当的板书有助于教学内容的主次分明。如基本概念、计算公式、工作原理等,使学生易于掌握重点;又如机械传动中各种传动的特点在简练板书的基础上配以简洁的板画,能明确地指出所要观察的对象。如螺旋传动中螺杆原地回转,螺母往复运动,省去繁琐的结构,用简洁的示意图画出来,既直观、形象,又能说明问题。如下图
所示:
2.实物模型与示教板的应用
用机械模型演示可加强教学的直观性,利用模型及示教板除了可以演示机器机构的构造和工作原理外,还可以看清它们的立体形象及可动部分,使运动原理及基本特性得到了验证。如在间歇运动机构的学习中,当机构主动件作连续回转时,从动件产生周期性的间歇地“运动—停止—运动”,通过棘轮机构模型的演示得到验证。在“轮系”教学中,如滑移齿轮组成的变速机构通过示教板的演示将滑移齿轮实现多级变速情况展示无余。
又如在“凸轮机构”的教学中,笔者先以凸轮机构的模型引入课题,然后把学生分成若干个学习小组,要求学生A操作模型,学生B观察凸轮的形状及转向,学生C观察从动杆的运动情况。在教师指导下,学生边演示边观察。通过机构模型演示的教学手段与方法,学生的学习积极性被极大地调动起来。借助模型,引导学生自己去分析凸轮机构的组成、凸轮形状及从动杆的类型,让学生体会到了成功学习的喜悦。这样,学习效果明显提高。
二、现代化教学在机械基础教学中的应用
1.多媒体教学
机械基础课程的特点是概念多、原理多、公式多、图表多。带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等工作原理与实际联系比较紧密,采用多媒体课件进行动画演示,可以把枯燥高深的理论通过生动、直观的形式充分展现,同时使教学内容和方法充满新颖性、多样性、趣味性,使他们带着一种好奇心进入教学中,从而使他们在感性认识的基础上掌握知识要点。
在液压传动基本回路的教学中,笔者采用讨论法与视频教学相结合。笔者先设计出各种回路,提出问题,如本系统属于哪一种基本回路?说一说图中各元件的名称和作用?如何完成预定的动作?组织学生分组讨论,然后要求各小组派代表发言,最后播放视频进行验证。这样,学生实践在前,教师概括在后;学生评论在前,教师评判在后,既调动了学生的学习积极性,又保证了教材所具有的科学性。
2.机械电动模拟教学
机械电动模拟教学在机构与机械传动教学中将电动机接通电源后,带动各类机械的运动,它更加形象地反映了机械传动及常用机构的工作原理及在实践中的应用,缩短了课堂教学与工厂实际的差距。如曲柄滑块机构中自动送料装置,曲柄旋转一周,滑块即从料槽中推出一个工件。在凸轮机构中,自动车床走刀机构、火柴自动装盒机构等的演示,生动形象,趣味性强,学生乐看乐学,便于掌握这些机构的工作原理。
三、安排实践环节,培养学生的动手能力
机械基础课程实践性强,在教学中安排一定的实践环节,发挥学生的主体作用,调动学生的参与意识,增强学生的动手能力。
1.动手能力的培养
教学时,学生在教师的指导下,对模型及有关设备进行拆装或让学生动手制作模型。通过动手拆装或制作,实际上是教学过程中从理论到实践,再从实践到理论的认识过程,对学生学习和理解机械知识起到了巩固作用,从而也避免了有些学生因对理论不甚了解而作枯燥的死记硬背。如在讲授机械的基本概念(机器、机构、构件、零件)时,学生在教师的指导下,分组拆装单缸内燃机等,从而进一步理解这些基本概念。
在“平面连杆机构”的教学中,笔者采用任务教学,提前给学生分组分配学习任务,要求每个小组用竹片或木片做一个铰链四杆机构,通过测量判断属于哪种基本形式。在学生自主学习和团队学习的过程中,教师也积极参与,协助指导并监督学生完成学习任务,最终以学习成果展示和自评、互评及老师点评的方式让学生充分展示自我、发现知识、创新思维、建立自信。令笔者感到欣喜的是,学生的想象能力、活动策划能力和动手制作能力远远超出了我的想象,他们不仅通过个体学习、同伴式学习和团队合作学习之后掌握了知识的重点、难点,而且还分团队进行了学习成果展示。
2.现场参观教学
把学生带进工厂,让学生身临其境,亲身感受机器、机构为何物,把理论与实践有机地结合起来,现场教学形式可由课堂到工厂,也可由工厂到课堂。如本课程第一堂课就安排学生下工厂参观,对各种生产机械的名称、用途、运动情况有一个初步的感性认识;而对“机构传动”“轮系”等知识的学习,则可先在课堂学习,后下工厂参观,在现场打开CA6140车床主轴箱,观察齿轮传动,固定齿轮与滑移齿轮实现多级变速的方法,主轴变向的方法(多片式摩擦离合器实现主轴正反转的要求)。通过现场教学开拓了学生的视野,激励了学生学习的积极性,培养了他们观察问题、解决问题的能力,让学生在课本所学到的知识在实践中巩固提高。
综上所述,在机械基础教学中实施“理实一体化”教学,能增强学生的观察能力和分析能力,加深学生对书本知识的理解、巩固和对书本知识的记忆。通过一系列的参观和拆装实践,学生能够将书本的抽象定义、原理转化为看得见摸得着的具体实例,学得更加轻松愉快。
参考文献:
中图分类号:G522文献标识码:A文章编号:1671―1580(2015)10―0085―03
“机械设计”是机械类专业的一门专业基础课,其目的是培养学生掌握机械设计的基本理论、基本知识和基本技能,学会各种常用基本机构及零部件的分析方法,并具有按照机械的使用要求进行机械传动系统方案设计的初步能力。 因此,本课程在学生学习相关技术基础和专业课程中起到承前启后的作用。然而,由于应用型本科的学生理论基础相对较差,不愿意上纯粹的理论课,但动手能力尚可,因此在课程的教学设置上,与应用型本科人才培养的特点和目的不相适应。为此提出对“机械设计”课程进行项目化教学改革。
一、课程的教学现状
我校的机械设计课程包含机械原理和机械零件两部分内容,96个学时。从近几年的教学实践和毕业设计的反馈信息来看,由于传统的授课方式是以教师讲授为主,学生只能被动地接受,在教学设计上通常只孤立地介绍各种机械零件和机构的知识及设计方法。因此给学生的印象是该课程理论性强、内容多且各章节之间没有联系,设计校核内容复杂,且由于学生的工程意识差,没有实践经验,没有良好的自主学习习惯和学习方法,无法综合应用各先修课程的基础理论知识来解决问题。而在该课程的实验教学中主要以验证性实验为主,缺乏综合性和设计性实验。考核方式上,往往是通过笔试的方式进行,学生复习时只能死记硬背,并不能真正检验综合能力。
二、课程项目化教学的具体内容
1.教学项目选取的基本思路
以项目为载体对“机械设计”课程内容进行重新构建,其关键在于选择合适的项目,用来教学的项目必须既能达到锻炼学生工程项目的能力,又能覆盖机械设计课程所授的内容。选择一个好的项目需要认真理解本课程的培养目标和教学大纲,清楚每一章节要求学生掌握的知识和能力,分析各章节之间的联系,将项目的内容分布到各相关章节中去,让学生掌握课程中所涉及的有关知识要点、方法和设计技能,以此提高学生专业技术应用能力和实践动手能力。
2.教学项目的设计
根据上述基本思路,结合本校现有的设备条件,设计了8个教学项目(见表1),项目由简到难,层层深入,逐步增加各知识点的覆盖。
3.项目的教学过程举例
以项目4为例,该项目所涉及到的知识点多且琐碎,要完成此项目必须掌握标准直齿圆柱齿轮传动的设计计算、轴的结构设计和校核、平键的选择与校核及轴承的选择与寿命计算等相关知识。因此,在开始项目前,将原教学班分成一个个的教学小组,表1 教学项目、主要知识点和教学目标项目名称项目内容主要知识点教学目标项目1 三种典型机械模型的测绘与分析1.鄂式破碎机、内燃机、牛头刨床的测绘与简图绘制;
2.三种典型机械模型的自由度计算。1.机构、机器、零件、构件、部件等机械基本名词术语;
2.平面机构简图绘制、机构自由度计算等。1.具有区分机器和机构、零件和构件的能力;尤其要有具有认识构件的能力;
2.掌握平面机构简图绘制和自由度计算的方法;
3.具备用图形表达运动副和几种常见机构的能力。项目2 热处理炉门开闭机构设计根据要求设计热处理炉门的开闭机构1.平面连杆机构的类型、特点、基本特征;
2.用图解法进行平面四杆机构运动原理的设计。1.平面连杆机构的设计方法;
2.能分析炉门启闭机构的工作原理。项目3 螺旋千斤顶设计根据使用要求设计螺旋千斤顶用于提升重物1.滑动螺旋传动的结构和特点;
2.螺纹的类型、组成、特点及应用;
3.螺纹联接的强度计算。1.掌握滑动螺旋传动的设计方法和过程;
2.能分析螺旋千斤顶的工作原理。项目4 单级直齿圆柱齿轮减速器的设计1.标准直齿圆柱齿轮传动的设计;
2.轴直径估算与结构设计;
3.平键的设计计算;
4.轴承的设计计算。1.标准直齿圆柱齿轮传动的设计计算;
2.减速器中各轴的结构设计;
3.轴上平键的选型和强度校核计算;
4.轴承的选型和寿命计算。1.掌握一对标准直齿圆柱齿轮传动设计计算的方法;
2.初步具备减速器中轴的直径估算与结构设计方法;
3.掌握键联接的主要类型和应用;初步具备进行平键选型及强度校核计算的能力;
4.掌握轴承的主要类型和应用;初步具备进行轴承选型及寿命计算的能力;
5.初步具备查阅机械设计手册的能力。项目5 多级减速器的拆装与设计计算1.多级定轴减速器拆装与动力参数设计计算;
2.行星减速器拆装与传动比计算。1.轮系的功用;
2.定轴轮系传动比计算及动力参数设计计算;
3.行星轮系传动比计算及从动件转向判断。1.通过对两种多级减速器的拆装及组装达到对多级齿轮减速器的类型、结构和组成有实际的认识;掌握多级齿轮减速器中各零件的名称和作用;
2.掌握多级齿轮传动的传动比的计算;
3.掌握多级定轴齿轮传动的动力参数计算。项目6 家用切菜机设计1.叶类长茎类蔬菜家用切菜机的方案设计;
2.切菜机切菜部分机构、夹紧机构、传动机构的设计;
3.切菜机其他机构的设计。1.曲柄滑块机构的设计;
2.不完全齿轮齿条的设计;
3.弹簧夹紧机构的设计;
4.带传动的设计;
5.自锁机构的设计;
6.轴承的选用;
7.轴的结构设计与校核。1.掌握曲柄滑块机构、不完全齿轮齿条机构、带传动、轴承、弹簧夹紧机构、轴等的设计与选用;
2.掌握通用机械零部件、机械传动及一般机械设计的基本方法和步骤;
3.提高学生设计计算、制图、查阅设计资料、考虑技术决策等机械设计方面的基本技能。项目7 抛射式教学用网球发球机设计1.抛射式教学用网球发球机的方案设计;
2.机械结构设计;
3.零件强度校核。1.链轮的特点及选用;
2.齿轮的设计及强度校核;
3.行星轮减速器的选用;;
4.离合器的选用;
5.飞轮的设计;
6.轴的设计及强度校核。1.掌握行星轮减速器、离合器、链轮、齿轮、轴的设计与选用;
2.通过对网球发射机的设计能灵活综合运用所学的机构与机械传动设计、分析的理论与方法。项目8 柔性自动化装配教学实验系统机械传动装置设计1.柔性自动化装配教学实验系统机械传动装置的设计;
2.机械结构设计。1.机构与传动的综合应用;
2.机械系统设计;
3.带传动的特点及设计;
4.减速器的设计;
5.轴的设计;
6.轴承的选用;
7.各种联接。1.通过对柔性自动化装配教学实验系统机械传动装置的设计能掌握机械传动系统的设计方法;
2.掌握减速器、带传动、齿轮、轴、轴承、联接的设计与应用。每个小组在接到项目后必须充分讨论项目,明确项目要解决哪些问题,需要哪些方面的知识,查阅哪些资料并收集信息。教师在教学过程中,可让学生先拆装、测绘单级齿轮减速器,初步建立感性认识,然后讲解减速器中所涉及到的知识点,如齿轮、轴、轴承、键等,每介绍完一个内容,可将齿轮、轴、轴承、键的设计作为教学项目的子项目,这样学生在学习的过程中是带着任务在学习,可激发学生的学习积极性。在学生做项目过程中,教师巡回指导,对学生不完善的思路进行修正,以加强学生的能力训练,提高任务完成的质量,最后要求学生课外进行讨论总结,每组写出设计报告。每一任务完成后,进行课堂交流,对项目中如何解决问题做相关介绍。在该阶段,学生不仅回顾了自己设计过程中存在的问题,知道了如何改进的方法,还锻炼了学生的语言表达能力。
4.课程考核方式
在课程的成绩评定过程中,着重考查学生灵活运用所学知识分析问题和解决问题的能力,采用多元化的成绩评定方式。做项目的学生平时占20%,可以不做常规作业,在每一个项目学习结束后,以小组为单位用PPT展示其学习成果,各个小组再根据每位学生在小组中的综合表现给予评分,项目成绩占50%,期末考试成绩占30%。项目成绩分为过程成绩和最终成绩,在项目进行过程中,教师根据学生的设计方案、创造性、合理性等方面来评分,项目完成后,根据完成的实际情况给予评分,两部分的评分总和即为项目成绩。此外,鼓励学生自己立项,自主设计,参加大学生创新设计,提升学生工程创新意识、实践能力和团队合作精神, 促进应用型人才的培养。
三、结束语
机械设计项目化教学改革是将传统课程中的知识点分散到各个项目中去,对培养学生的设计、计算和创新能力有很好的促进作用,能激发学生的学习兴趣,提高学生解决问题的能力,让学生清楚如何应用所学知识,切身体会理论联系实际,对培养应用型人才有重要的意义。
[参考文献]
[1]孙恒,陈作模,葛文杰主编.机械原理(第七版) [M].北京:高等教育出版社,2006.
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[3]张芸.项目教学法在机械设计基础教学中的应用[J].衡水学院学报,2012(04).
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中图分类号:G624.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)36-0039-02
“机械设计基础”是根据教育部颁发的《高等学校机械设计基础课程教学基本要求》,并适应当前模块化教学改革的需要而开设的,目的是为了培养厚基础、强能力、高素质、宽口径应用型人才,是机械类专业的一门非常重要的专业基础课程。“机械设计基础”课程主要包括工程力学基本知识,常用的平面机构基本概念、工作原理和常用的设计方法,各种机械传动和轴系零部件的设计计算方法等。“机械设计基础”课程是从理论性、系统性很强的基础课向实践性较强的专业课过渡的一个重要的环节,对学生学习专业课程起着承上启下的桥梁作用,着重培养学生分析选用和设计常用机构、机械传动装置和简单机械的能力,为学生从事机械的研究开发和设计打下必要的基础。
一、“机械设计基础”课程现阶段的教学现状
1.教学内容的繁多、知识点专业性强。“机械设计基础”课程主要介绍工程力学、机械原理、机械设计的各种机械基本概念、基本知识点,这些机械知识点不仅涉及的内容多,涉及面广,并且在知识结构体系上,是相互独立、内容零散、孤立的进行介绍。由于课时所限,只能是对于基本知识点以及简单的实际运用的介绍,缺乏对于机械系统和机器、机构各部分的内部联系的整体认识,更不用说工程实例的实际应用,这就导致学生对“机械设计基础”课程内容掌握不够充分,不利于培养学生对于机械总体设计以及分析的能力。
2.教学模式单一、学习兴趣不高。在先修课程的不足之下,用传统的教学模式已经不能满足需求了,现在的“机械设计基础”课程虽然在课堂上加入了多媒体演示教学,但它的知识结构烦琐复杂,基础理论内容较多,多图表、多公式、多原理,内容单调枯燥,信息量大,学生没有实际的运用和接触,只会觉得学的吃力,学到的知识没有及时思考和总结,难以消化。并且课程中的实验课程开设较少,让学生联系课程中的知识点,自己动手做实验的内容也不多,学生的学习兴趣就会下降。
3.考核方式单一、综合能力评估不足。在“机械设计基础”课程考核过程中,学生成绩的考核评定通常都是采用期末考试成绩(70%)、实验成绩(10%)、平时成绩(20%)三个部分组成在一起,作为最终的综合成绩。但由于“机械设计基础”课程是学生接触到的第一个专业基础课程,它所培养的是将机械基本理论、基本知识、基本技能和创新思维综合的多种能力,注重理论联系实际,体现应用特色,最终使学生成为具有机械综合设计及分析能力的人才。那么这种简单评定标准就无法全面反映学生的综合能力的水平,也不能激发学生学习的积极性。
4.与工程实践结合少,实际技能得不到综合运用。“机械设计基础”的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,能够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。这些能力在“机械设计基础”的课程设计中也有所运用,但现代企业中实际产品、实际案例结合的较少,学生在学习运用中没有实际的运用和联想带入,在以后走向工作岗位时,就会出现学得多、用得少,学得广、用得不精的情况。
二、“机械设计基础”的教学改革
针对人才培养对“机械设计基础”课程的要求,在教学观念上,将先进性与实用性有机结合,注重“理论联系实际”;在教学的内容上,以“必需”、“够用”为度,淡化公式推导,注重强调理论联系实际,以机械系统结构为中心,内容上相互联系,结合机械工程实例,加以实际运用;在教学模式上,以学生为中心,辅助利用现代的多媒体教学,联系实际运用的实验课程和课程设计,改进教学手段;通过新型“1+N”的考核方式,建立新机制下的“机械设计基础”课堂教学和实践教学模式,全面提高“机械设计基础”课程的教学质量。
1.教学内容改革。面向企业需求的“机械设计基础”课程教学内容分为两个部分:(1)知识理论部分。由于“机械设计基础”课程是从理论性、系统性很强的基础课向实践性较强的专业课过渡的一个重要的环节,主要介绍工程力学的基本知识,常用平面机构的基本概念、工作原理和常用的设计方法,各种机械传动和轴系零部件的设计计算方法;在这些原有的理论基础上,优化整合理论教学内容,对于基础的机械系统整体认识,在讲解过程中辅助运用现在企业的工程实例进行教学,将理论与实际结合,拓宽学生的知识面和眼界。(2)实践部分由基本的教学实验、结合企业案例的培训、针对机械创新设计类大赛进行设计与制作三部分组成。针对不同类型学生而设,从教学实验、课程设计开始,锻炼学生运用所学的知识完成设计方案,再针对企业的实例对机构设计和机械设计进行强化和有针对的练习,培养学生独立思考、学习的能力,以及培养学生的创新精神和创新能力,为参加机械创新设计类大赛奠定基础。
2.教学模式建设。现代在教学课堂上,教学过程以学生为中心,辅助利用现代的多媒体教学,但是运用多媒体教学的缺点就是信息量大,学生在课前若没有预习,课堂上就无法消化完。这就需要将教学模式进行改革,提高学生的自主学习能力,使之能够对知识点进行系统地把握,增强学生的学习兴趣。
新型的教学模式的内容分为四个模块,不仅满足教学大纲对于教学的基本要求,也能让学生可以系统的学习“机械设计基础”课程的知识。模块一,主要还是以老师的教学为主,在教学课堂上,以学生为中心,辅助利用现代的多媒体教学,多用机械动画演示,联系实际运用,让学生对复杂的机械机构可以直观的看到动态演示,并进行记忆,这个是对传统课堂教学的一种改进。模块二,主要针对“机械设计基础”课程中基本知识点散乱,学生课堂上难消化,需要提前预习的问题,在教学模式中设计小型课堂教学,针对于课程中的知识点进行提前预习,由学生自发的组织学习,以及准备上课教案、PPT。由一名代表上台进行讲课,将课堂交给学生,结束后,由学生提问,老师点评,进行辅助的补充。模块三,基于“机械设计基础”课程中知识结构的复杂性,需要做到及时的复习,在教学模式中设计出随堂测试。针对教学中的重难点部分,在老师讲课结束后,给出复习时间,在一章结束后,出1~2个练习题,在课堂上,用10~15分钟让学生当堂解答。这样既可以巩固知识点,也可以让学生有学习的紧迫感,起到及时复习消化知识点的作用。模块四,实验课程和课程设计。在后期的课程设计中,课程设计的内容广泛,而且所涉及问题的答案不是唯一的,可能有多种方案可供选择和判断。所以结合课程设计和具有企业特色的案例就可以更深入的掌握和运用所学的知识。
改革教学模式,增加教学手段,通过新型“1+N”的考核方式,综合培养学生的应用能力,以此探索与研究应用性人才培养相适应的教学方法与手段,整理并总结出具有专业特色的一流教学内容和方法,将课程的理论和实践在内容上统一规划。
3.评价体系建设。改革考核方法,实际上就是针对新型的教学模式,在课堂上,以学生为主体,进行多样的评价、考核。考核的内容:考勤占5%、平时作业占10%。针对“机械设计基础”课程中,基本知识点散乱,学生课堂上难消化,需要提前预习的问题,在教学模式中设计小型课堂教学,考核占15%,以及在课程中知识结构的复杂性,需要做到及时的复习,在教学模式中设计出随堂测试。也就是说考核占10%、实验占10%、课堂主动回答问题加分、期末考试成绩占50%。
这种新型的“1+N”考核模式,加大了行程性考核,需要完善各项目的考核办法,设计各环节的考核标准和相应的考核表格,形成对基本知识的掌握、实践技能、团队合作能力等综合评价体系。以利于突出应用型、创新性人才的培养,与新型教学模式,相互补充,形成一个有机的整体,完成课程的教学改革。
三、结语
由于“机械设计基础”涉及的知识点内容多,并且在知识结构体系上,是相互独立、零散的,缺乏对于机械系统的整体认识以及工程实例的实际应用。针对这些问题通过对于“机械设计基础”课程的教学内容、教学模式、评价体系的改革,得到改善。
在“机械设计基础”课程教学改革过程中,还有可以继续补充和深化的内容。例如,课程设计的题目内容可以进行细化的分类,有针对机械机构的设计以及机械零件的设计;结合具有企业特点的案例,例如走访芜湖奇瑞的模具厂,设计院等,对于车身结构、悬架进行设计和分析,以及湖北中航对于汽车内部的座椅进行设计和调试等。结合企业的具体案例,在课堂上进行分析讲解,丰富教学改革的内容,在今后的教学过程中不断改进,以期培养学生自主学习的兴趣,增加学生对于机械机构的触感,培养学生对于机械总体设计以及分析能力,最终达到全面提高学生综合素质的目的,建立以综合、设计、创新能力培养为中心的教学新体系。
参考文献:
[1]王继焕.机械设计基础[M].武汉:华中科技大学,2011.
【中图分类号】 G712【文献标识码】 B 【文章编号】 1671-1297(2012)10-0273-02
《机械基础》是中等职业学校机械类专业一门主要的基础课,具有涵盖面广、知识量大、章节联系松散、与生产实际结合紧密、理解和记忆的内容多等特点。学生在学习中容易出现对工作原理理解不清、对应用特点产生混淆,分析问题、解决问题的能力较弱等现象。如何上好这门课,笔者认为应注意以下几个方面:
一 合理设置问题,激发学生思维的积极性
古人云:“学起于思,思起于疑”。恰当的课堂提问会引起学生对某一问题的悬疑,使其思维处于高度自觉和主动状态,从而吸引学生去探索这一问题。教学实践证明,教师授课前应认真钻研教材,针对学生的实际,精心设计问题,使之富有启发性,切合学生接受能力;更为重要的是问题的设置必须紧扣课题,要有利于实现教学目标要求,并有助于培养思维和分析问题的能力。如在讲解螺纹种类及应用时,可有针对性地提出以下问题:(1) 台虎钳中螺纹是什么形状?(2) 自行车轴上螺纹是什么形状?(3) 车床上丝杠螺纹是什么形状?(4) 三种螺纹截面形状是否相同?为什么?再想一想,生产生活中,哪些场合用到螺纹?虽然螺纹在日常生活中学生比较经常接触到,但需要经过仔细观察比较后才能正确回答出。学生回答问题后,教师自然引导他们得出结论:自行车轴上螺纹采用三角形螺纹,因而联接强度高,自锁性能好;而台虎钳和车床中传动螺纹采用梯形螺纹,因而其强度高,螺纹对中性好,传动效率高。通过合理设疑,然后举例验证,既激发了同学们的学习动机,活跃了课堂气氛,又培养了学生的探索精神。
二 理论教学与实践教学相结合
《机械基础》作为一门机械类专业基础课,其所有知识都是建立在生产实践基础之上并和现代机械工业密切联系的,所以教学中要进行理论与实践的结合,以增强学生的感性认识。课堂中可采用实物直观演示教学、现场参观教学、电化教学等形式,让传动系统运动起来,使学生在动手实践中领悟系统的工作原理和运动特点。如在讲到铰链四杆机构时,为了让学生理解该机构的类型和不同类型的铰链四杆机构的工作性质,可先利用学校自制的模型进行现场演示,再分别取不同的构件作机架便可发现三种类型:曲柄摇杆机构、双摇杆机构、双曲柄机构,接着引导学生观察不同类型的铰链四杆机构工作有什么差异,最后再结合实际例子进行讲解,如家用缝纫机的脚踏板机构是采用以摇杆为主动件的曲柄摇杆机构,而且是利用飞轮的惯性作用通过死点位置;公共汽车车门的启闭机构是采用反向平行双曲柄机构等。再如可以组织学生到实训车间参观学习,让学生身临其境,增强学生的感性认识,加深对教材中理论知识的理解。可带领学生参观各种车床,通过人工移动大溜板,观看齿轮齿条传动过程;挂自动走刀,观看刀架纵向和横向自动进给与变速过程。现场总结齿轮机构的主要类型及其在机械传动中的应用。上完“曲柄摇杆机构”和“导杆机构”后,可组织学生到工厂去观察牛头刨床设备。在工厂师傅加工零件的过程中,学生通过仔细观察牛头刨床机构的运行情况,就能够较快理解“曲柄摇杆机构”和“导杆机构”这两种机构的运动规律;通过观察牛头刨床进刀时慢、退刀时快这一现象,就容易明白曲柄摇杆机构具有急回特性等特点。教师此时还可向学生简要介绍即将要学习的间歇运动机构中的“棘轮机构”-牛头刨床进给机构的组成及运动特点。通过理论教学与实践教学的有机结合,可以不断增强学生的感性认识,使他们能够对教材中的知识点作很好地“消化”。
三 确定教学主线,化繁为简
任何一门知识都具有系统性,《机械基础》亦如此,因此课堂教学应围绕一定的主线展开,这样学生在学习时就会对所学内容有一个整体认识,而不会产生错乱的感觉,有助于他们对知识的灵活运用。
《机械基础》内容共分为四大部分:机械传动、常用机构、轴系零件、液压传动,其中各类机械传动、常用机构又可分为很多种,由于种类众多,容易使学生感到内容繁杂,造成在学习中产生畏难情绪。为了使学生能够从总体上把握好各类传动机构的知识内容,教师在讲解时可以常见的往复式四冲程内燃机作为这一部分的教学主线,让学生在学习到某种机构时,联想到其它机构,并进一步引导他们主动分析各种机构的异同点。
内燃机工作过程所涉及的内容包含了传动中各类主要机构,在绪论课“机器与机构”内容的教学中应较详细地介绍内燃机的工作原理,并要在以后各章节的教学中加以引用。如在讲解曲柄滑块机构类型时,我们知道该机构有两种类型,即对心曲柄滑块机构及偏心曲柄滑块机构。这时可以先提问:在内燃机中的曲柄滑块机构究竟采用哪种类型?接下来讲解这两种类型的区别,即对心曲柄滑块机构没有急回运动,而偏心曲柄滑块机构存在急回运动。然后解释:对内燃机的输出要求是尽可能匀速输出,故选用对心曲柄滑块机构。这样以实际工程机械为例分析对心曲柄滑块机构及偏心曲柄滑块机构的特点,能使学生印象深刻。在同一个实际工程机械中,对比讲解不同机构的工作特点,使学生既对所学各种传动机构有一个整体认识,也加深了对机构间异同点的认识,达到围绕教学主线、举一反三、灵活运用的目的。
《机械原理》课程作为机械类专业的一门核心技术基础课,其主要任务是使学生掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能,并初步具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。在培养具有宽基础、强能力、高素质的高级工程技术人才的全局中,其具有增强学生对机械技术工作的适应能力和创新能力的作用。基于本课程的性质特点,笔者根据多年来的教学实践和教学经验,对如何教好《机械原理》课作了一些探索,深刻地认识到进行课程体系改革与相关教学改革,进一步探讨教学内容、教学方法和教学手段的改革是非常必要的。
1.课程体系和内容的改革
本着国家提出的“高等工程教育应回归工程”这一非常重要的发展理念,《机械原理》课程教学的主要目标是培养学生解决工程实际问题的能力。而最近几年由于教学改革的深入和课程体系的调整,学生学习的专业课门数量增加,单门课时量压缩,这就需要教师在授课前针对不同专业对课程体系进行调整,把握“必须适用为度”的原则,内容优化,连贯、适度,保证基本基础知识,紧密结合专业实例,强调实用性和应用性,强化学生的基础能力、创新意识与能力的培养。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,把握机构的结构、运动、受力的分析思想和方法。再以各种机械传动齿轮传动、连杆传动机构、凸轮传动机构、棘轮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。最后介绍机械设计综述部分,强化整机设计的内容,对机械设计的一些共性问题进行综合阐述。这样就形成了机械的组成及特性―机械传动―机械设计综述这样的新课程体系,从而形成了机械原理到机械设计两门课程的合理过渡。
2.教学方法的改革
教学方法直接影响教学质量和效果,改进教学方法是确保教学改革成果转化为学生知识和能力的重要途径。教学方法应根据课程体系中各部分内容的教学特点进行相应的改变,笔者在教学实践中作了如下的一些尝试:
2.1启发式教学法
启发式教学仍然是激发学生积极思维的首要方法,它可以使学生加深对基本知识的理解与掌握,并在求解过程中进一步思考,以至进一步提出科学的设想。教师在讲课过程中一定要设疑、质疑,要特别注意在新旧知识的衔接转换处提出新问题,提出的问题最好能引起几种回答,以此激发学生积极思考,使学生做出正确的回答和判断。例如在讲到齿轮啮合传动这一节内容时,首先提出什么是公法线,并绘出草图?在学生正确地回答了所提出问题后,接着再提问什么是内公切线?并且引导学生分析两齿轮啮合传动时,两齿廓接触点的轨迹恰好在内公切线上,使学生很快地掌握教师要推出的新概念:啮合线、力的作用线及四线(公法线、内公切线、啮合线、力的作用线)为一线的道理,从而培养学生分析问题、解决问题的能力。
2.2现场教学法
机械原理是与工程实际联系紧密的课程,在教学过程中要特别注重理论联系实际。例如,在讲解机构时,可以列举实际机器(汽车、内燃机、牛头刨床等)中的应用实例,从而增强基础课与专业课之间的联系。同时组织学生到生产现场或学院实训基地进行现场教学,事先布置一些思考题,让学生带着问题一边参观一边讨论,把课堂理论知识和实践知识有机地结合起来,使学生具体地领会各种机构在机器中的应用。每组织一次现场教学,授课教师都要对教学目的、要求、内容、组织形式等作周密考虑、精心安排,以收到预期的效果。
2.3讨论式教学法
讨论式教学法是课堂教学实践的一个重要环节和一种重要形式,也是进行现场实践的结合方式,教师通过讨论创新,可拓宽学生的知识面,促进学生个性的发展,培养学生的创新能力。笔者在每堂课的进行过程中都设定若干个问题来和学生进行交流与讨论,有时对学生所提出的问题还会以征求答案的方式在课堂上提出来,往往学生会以很高的热情来给出自己的解答和看法,无形中激发了学生的学习兴趣,增强了学生听课的专注性和积极性。
3.教学手段的改革
传统的教学手段,通常会使课堂教学比较单调、乏味,特别是机械原理课程的教学,由于不少学生缺乏实践活动,对机械的感性认识不足,仅仅依靠教师课堂讲授,很难达到良好的教学效果。在教学实践中要注意教学手段的改革:
3.1采用多媒体教学
在学院现有设备的基础上,采用先进的教学手段,使用制作精良、内容丰富的多媒体课件来辅助教学,可以帮助学生更快更好地理解和记忆学习内容。
3.2运用网络教学和辅导
根据教学的实际情况,强调实践性,精减基础课的教学课时,运用计算机网络辅助教学,把一些相关内容及训练习题、课件上传到校园网,让学生课外阅读、学习,培养学生的自学能力。
4.抓好课外学习环节
随着科学技术的进步和机械学科的发展,学生需要掌握的内容越来越多,而随着教学改革的深入和课程体系的调整,机械原理课程的教学学时却越来越少。为了取得比较好的教学效果,教师不但要抓好机械原理课程的课堂教学环节,而且要重视学生的课外学习环节,把培养学生实践能力和提高创新能力这一目标贯穿于整个教学过程当中。
4.1课外作业的改革
做作业对于学生掌握课堂所学的知识,加深对课程内容的理解都具有十分重要的作用。机械原理课程的习题演练是学习中的一个重要环节。教师可适当选择和实际生活密切相关或反映当前科学技术与工程实践新成果的设计作业题作为机械原理课程的作业。另外,可适当安排一些中外文献的课外阅读,如阅读机械发展史、国外机械原理教材等,课外阅读可激发学生学习兴趣,开阔学生视野。
4.2开放实验室
开放实验室,欢迎学生自己利用课余时间进入实验室做实验和科研,不但能培养学生创新思维能力,而且能提高学生实际动手能力和解决工程实际问题的能力。开放实验室能使实验场所和设备得到充分利用,既能解决学生多、教师少和设备有限等矛盾,又有利于互帮互学,加深学生对理论知识与实验内容的理解。
鼓励学生将机械原理设计性的作业题、绘制出运动简图,并在综合性实验台上进行运动和动力分析。在实际操作中,学生能清楚地看到理论与实际的具体结合,具有更强的实践性。通过大量的实际操作,学生能够提高动手能力和解决实际问题的能力。
4.3开展大学生科技创新活动
由教师命题或学生自行选题,启发学生发现自己身边或生产中存在的机械方面的问题,提出创新题目,积极参加大学生科技创新活动。通过对学生进行创新构思和设计方法培训,学生从发现问题、分析问题、解决问题到模型制作都能得到全程训练。同时,在学生进入机械原理等专业基础课后,就吸收感兴趣的学生成为教师研究课题的成员,在教师的指导下从事科研工作。通过科研活动,学生既能提高实践能力,又能加深对基础知识的理解。
5.考核评价指标的改革
教学必须尊重学生的差异,随着教学的内容、形式的多样性,教育评价主体、评价指标也应当多元化。多一把衡量的尺子,就会多出一批好学生,必须改变一张考卷定终身的考核方法,要根据学生的个性差异,设计多元评价体系。
在成绩评定方法上要采取综合组合评价方法,即把由期末一张试卷定成绩的做法分解为五方面综合评定:(1)听课态度(包括出勤、组织纪律、课堂问答、课堂讨论及论述讲解)成绩;(2)平时(作业及大作业)成绩;(3)实验成绩;(4)期末测评(综合能力)成绩;(5)平时的发明创新能力。期末总成绩将上述五方面的成绩按不同比例加以综合给定。
实践证明,通过考核方法的改革,及时掌握了每一个学生学习信息,从而及时调整教学进度,加强辅导,取得了非常满意的教学效果。同时,强调“功夫在平时”,而在较大程度上减少了“临时抱佛脚”现象。
6.结语
在实施教学的过程中,教师要加强学生的岗位能力培养,使学生具有较强的实践技能,适应市场需求,具有较强的竞争能力。为适应社会发展的需要和人才发展的多样性要求,进一步优化专业课程体系是专业建设的重要任务,教师要在实践中进行坚持不懈的长期探索,深化改革。
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)012-342-02
近几年来,《机械基础》已作为机械制造类专业学生必学的专业基础课,随着机械制造类产品和现代化机械制造技术在各行各业的广泛应用,越来越受到社会和各大院校的重视。因为该学科内容理论性和实践性都很强,所以不仅要求学生对理论知识要掌握扎实,还要具备能将所学理论很好的与实践相结合的能力。目前,该课程在教学上存在着教学模式落后,教学内容因循守旧,教学手段单一和学生缺乏学习兴趣等一些问题,学生集中反映课程内容枯燥、抽象和繁杂。针对上述问题,笔者在课堂教学与课后实践中的试验后,提出以下几点改革建议。
1 对教学内容合理选择与综合
精心设计最适合学生的课程体系,强调机械基础理论知识与其在实践生产中的应用是紧密相连的,重新确定学科难点和重点,重新编排教学内容的详略和章节顺序,突出该学科的专业特点,努力构件完整的课程新体系。它包括基础机械理论、连接、机械传动、常用零件和机械基础知识的总体融合。新的课程体系有利于学生先从整体上大致了解机械基础的基本知识点和学习要求,掌握零件和机器整体的关系,其次从连接入手,再到各种常用机构的运动,最后到各种机械传动的实践应用,该学科以连接、常用机构、机械传动(带传动、齿轮传动、链传动)、支撑零部件等知识为难点和重点。
删除课程内容中相对繁琐的理论证明、公式推导和抽象概念,更加注重怎样运用这些原理、方法、公式等来解决生产实践中出现的问题。完善该学科的基本理论知识,以连接、常用机构、机械传动等为重点,积极调动学生参加学习实践活动。真正做到加强专业基础理论知识与生产实践相结合,保证做到学以致用。
2 注重专业基础理论知识与生产实践相结合
每个学科课程的第一节课对学生来说都是非常重要的,当然《机械基础》也不例外。有些学习《机械基础》的学生对学习该学科目的不明确,这就要求该学科教师在学生第一次课的时,要清楚明白的把课程的重要性讲透彻,进而增加学生学习课程的兴趣,怎样增加学生的学习热情,让学生变被动为主动,已成为当代教师必须努力思考的重要问题。
该学科课程教学目和任务清楚的讲出,该学科是“为以后进学习有关机械制造专业的课程或学习其他专业课程中与机械相关的知识打下相应的理论基础,为从事与机械相关的管理、工艺、制造工作的相关技术人员,对了解掌握各种设备的正确使用和安全维护、机械的传动的工作原理及正确处理设备的故障等方面提供相关的专业基础知识”,但一些学生对这句话也只是从字面上进行理解。若在讲《机械基础》理论知识的同时,能将该课程知识内容与学生所学的专业实践相结合,他们的学习热情和学习兴趣将会有很大提高。
3 采用多媒体进行辅助教学
以前传统的教学方法更加注重学科教学的系统性,而更多忽视各个学科课程知识点间的相关联系,上课时在教学过程中,出现了脱离生产实际,更多注重理论教学,使学生感到课程知识的乏味、空洞和枯燥,学生理论与实践的综合应用能力发挥的不充分的现象。
在课堂上利用多媒体进行辅助教学有很多优点,如可以使老师所要讲授的内容更加形象直观、声形并茂感、主题鲜明、寓教于乐且染力强,能很大程度的增强学生学习的兴趣。随着科技的不断发展,教师的教学方法也在不断完善,不再是单纯的注重传统那些教学方法,他们利用多媒体上的一些软件来优化课堂。是课堂内容更加形象直观,学生从中获得“间接”经验也更加容易。这样学生能更加清楚明白地了解各种机械传动的工作原理和运动状态,掌握各种机械装置的内部结构,明确机器中各构件间的相对运动关系,使各种复杂的研究分析变得简单、清晰、明了。
4 以传统教学方法为基础的同时对教学方法进行完善
通过使用教学任务驱动法,来培养学生综合运用知识和实践的能力。日前在课堂教学改革中主要应用两种方法:(1)教学任务驱动法;(2)项目教学法。它们都非常注重以学生为教学主体,老师为教学主导,通过师生互动的模式学习。由于制定“任务”要比制定“项目”相对简单,且制定“任务”时更注重掌握基础知识,所以很多教师在课堂上常使用任务驱动法。任务驱动法的模式常为制定任务、提出任务、自主学习和完成任务。在课堂上要加强培养学生自主学习的能力,教师每次上课时都应提前准备好本节课的学习任务清单,此任务单应明确该节课的教学目标,教学难点和重点,学生课前需根据任务单完成的准备工作,然后上课时与老师共同解决该节课的重难点知识。学生通过对任务的讨论和分析,清楚明了的掌握了哪些与任务相关联的知识是之前学过的,哪些知识是以前没学现在通过老师的指导学会的,进而完成了学习新知识的目的。由于采用了任务驱动教学法后,学生自学的能力普遍有了很大提高,而且学生团队合作意识也有很大加强。
5 课余时间利用计算机网络化来丰富学生的知识水平
上世纪90年代开始,网络技术已成为计算机技术最显著的成就之一。计算机网络技化的兴起和快速发展给教育、工业生产、科学技术、人们的日常生活、政治以及军事带来了翻天覆地的变化。由于网络化的存在全球的经济和生产生活被连成一体。现在计算机网络化在学生的学习生活中占有重要地位。课余时间利用计算机网络来帮助学生预习老师将要讲的知识点,使学生能提前对要讲的知识做到心中有数,不断增加了学生独立学习新知识的自信心。课后学生利用计算机网络可以下载更多学习资料,来巩固课堂上还没有完全消化吸收的知识内容。不仅如此越来越多的网络学校和学习软件也如雨后春笋般的发展起来。这些网络教学资源对提高学生的知识水平起到了很大的作用。
计算机网络化教学可以更好地帮教师实施情景化教学。在课堂上,当教师设定某个特定的教学情境时,可以播放从计算机网络中下载的动画和声音等,来调动学生积极参与的意识。教育学家杜威曾说过:“为了激发学生的思维,必须有一个实际的经验情境,作为思维的开始阶段。”在这样的情景课堂教学中,老师不但培养了学生的动脑和动手能力,还培养了学生发现和解决问题获得实际经验的能力。
教师通过《机械基础》的课程教学,明确了今后人才培养目标和方向,在课堂教学中不断地改革教学方法和更新教学内容,积极提高学生的学习热情,全力展开各种各样的教学实践,培养社会实践能力和实际应用能力,真正让学生做到理论与实践结合,为学生以后的就业打下坚实地基础。
参考文献:
[1] 张福润,徐鸿本,刘延林.机械制造基础[M].武汉:华中科技大学出版社,2000.
[2] 李兆铨,周明研.机械制造基础(上册)[M].北京:中国水利水电出版社,2005.
在这些年的教育教学中,为了使中职学生更好的掌握机械基础知识,在不断的教学实践中,总结出以下提高教育教学效果的措施如下:
1 .中职机械基础实践教学应有目的性
教师应结合机械基础课程内容,为学生创造到企业实习的机会。在机械加工现场参照实物讲解通用机械的工作原理和过程,有目的性地增强学生的感性认识。这些实习经验与学习后续的专业课程紧密相连,奠定通用机械的操作基础。
企业实习内容应针对机械基础教学课程,应包括机械传动、常用机构及轴系零件和液压传动的基本知识、工作原理和应用特点;了解和掌握机械零件的工作特性、机械传动的原理和应用特点;学生还应跟企业的师傅学习维护和使用机械设备的知识和技能。通过在企业的机械加工和操作实习,机械教学就更加生动,促进学生对机械工作原理的理解。实践课是机械基础教学的重点内容,学生应按照教师的指导,按照实训步骤进行动手操作,遇到问题要积极思考,参照机械理论进行解决,这样更能加深对机械工作理论的理解。例如在讲解定轴轮系时,可以带学生去参观普通车床的主轴箱,感受它内部的齿轮传动特点,这样直观、鲜明的教学形式能够取得良好的教学效果。
2.加强师生互动教学
中职学校的机械基础教师应在专业课上有着丰富的知识,可以通过灵活多样的教学方法,将机械基础课程内容生动地传授给学生。对于每节课程的设计,教师都应结合企业生产现状,将教学内容的重点和难点,通过生活和工作中的实际案例进行分析,这样可以化解学生对抽象概念和复杂公式的畏难情绪。教师应对学生存在的难点问题进行互动讨论,以降低课程难度。教师应尽量避免抽象的机械概念和公式,而采用直观的教具和生动的比喻加深理解,化难为易。教师还应通过课程作业与学生进行互动,对在作业中存在的问题,在课堂上进行详细的讲解。在课堂进行辅导,能够加深学生对所学知识的理解,从而成为机械基础教学的重要组成部分。教师应指导学生从那些角度分析问题,并且应强调对机械结构实物观察的重要性,鼓励学生多查找参考资料,这样就可以拓展解题思路和专业视野。
3. 培养学生的问题意识
在机械基础课程的教学中,教师提出与课程重点内容相关的问题,激发学生的思考,开展探究性教学。教师设置思考情境,通过学生的思考分析加深对知识的理解。例如,教师讲解棘轮机构时,可以让学生思考生活中骑自行车,脚踩自行车的反转踏板时,自行车却不能倒车的原因。再如,让学生思考蜗杆传动中涡轮转向应如何确定?
4. 采用多媒体案例教学方法
当前,由于信息技术的迅速发展,多媒体技术已经广泛应用于学校的教学中。特别是机械类课程,通过多媒体的教学能够改善教学环境,提高以学生为主体的教学的实现,通过直观、形象的教学图片等,增强学生的理解力。中职机械基础课程中的机械机构教学内容,客观上应有动态的演示。例如教学平面连杆机构、凸轮机构时,最佳的教学就是应用多媒体教学课件,把曲柄摇杆机构的急回特性、死点位置,在凸轮机构中从动件的运动规律进行直观、生动的演示。教师应选取具体案例并接近生活进行讲授,如缝纫机、内燃机、摇头风扇、汽车雨刷、饮水机等案例,促进学生对平面连杆机构、凸轮机构应用到机器上的理解。因此,教师应采用多媒体案例教学方法扩大学生的空间想象和抽象思维。
3 结论
关键词:
应用型本科;机械基础系列课程;教学改革;课程体系
一、引言
在我国高等教育已步入大众化教育阶段的背景下,要求培养出大批不同规格和层次的人才,尤其是培养出更多的应用型人才。作为一所独立学院,北京理工大学珠海学院以培养高素质应用型本科人才为目标,近两年已启动了新一轮的人才培养模式改革;机械工程专业作为我校的特色专业,一直在努力探索以培养应用能力为主线的培养方案,以“应用”为主旨和特征构建课程和教学内容体系,我院于两年前开始进行应用型本科机械基础系列课程教学内容的改革探索工作,并已取得可喜的成果。机械基础系列课程包含机械制图、工程力学、工程材料与热成型工艺、互换性与技术测量、机械设计基础(机械原理+机械设计)等5门课程。这些课程都是机械类专业学生必修的核心专业基础课,它们不仅是学生学习后续专业课程、完成课程设计和毕业设计不可缺少的基础,更是学生毕业后从事工程技术工作的基础。机械基础系列课程教学内容和课程体系的改革在专业整体课程体系中占有极重要的地位,它既是工科各相关专业基础课程改革的重要组成部分,也是机械学科教学改革的重点和难点[1]。
二、现行机械基础系列课程的教学中存在的问题
通过独立学院近六年来的教学实践,我们发现大部分学生在学完机械基础系列课程后,对现代机械设计理论及其应用只有肤浅的认识,还没有完全具备设计机械传动装置和简单机械的能力,特别是不具备基本的工程识。究其原因,主要有以下几个方面:
(1)在大学一年级学习机械制图这门有较强实践性的课程,对刚迈入大学、习惯于逻辑思维训练的学生来说是一门较难的课程,学生缺乏的是机械设计和加工工艺方面的基本常识,对零件图和装配图中的工艺知识难于理解,对制图国家标准领会不透。三年级学习机械设计基础时,机械制图的内容已大部分忘记,增加了学习难度。
(2)工程力学、工程材料与热成型工艺、互换性与技术测量、机械设计基础4门课程,是既有系统的理论性又有很强实践性的课程,学习时,不仅依赖基础理论知识,也依赖学生对机械的感性认识,大部分学生都缺乏实践知识,加之许多内容不直观,往往增加了学生的学习难度,特别是对一些设计性、综合性强的内容更难于掌握,从而影响了学生学习的主动性和积极性。
(3)这5门课程各自单独成为一个体系,因而从整个系列课程来看,有些内容多次重复出现,而每次都没讲透;有些内容前后颠倒、脱节、衔接不好;同时实践环节的安排和内容的设计也不够合理。
三、机械基础系列课程新体系的构建
鉴于上述问题,课题组成员以“应用”为主旨,紧密联系机械工程实际,从整体优化的角度建立新的机械基础系列课程体系,将目前的5门课程融为一体,整合为“机械工程基础Ⅰ”和“机械工程基础Ⅱ”2门课程,并构建了这2门课的课程体系和教学内容,解决了原来5门课程的部分内容存在重复、教学内容的设计不够合理等问题,既提高了教师教的效益,又提高了学生学的效益。
1.“机械工程基础Ⅰ”课程体系。“机械工程基础Ⅰ”以机械制图的教学内容为主干,其中穿插互换性与技术测量和工程材料课程中的相关内容,在整体教学实施过程中以典型机械零、部件的设计表达为主线实施教学。具体课程内容包括制图基础、工程材料与产品技术要求、机械制图、零部件测绘4个基本模块,共160学时,分3个学期执行。
(1)制图基础模块。该模块56学时,包括正投影基础,组合体三视图和机件的常用表达方法,计算机绘图的内容。目标是培养绘制和阅读投影图的能力,培养使用仪器和徒手绘图、计算机绘图的能力。该模块在第二学期开课。
(2)工程材料与产品技术要求模块。该模块40学时,包括工程材料课程中的材料力学性能、金属材料基础知识、铁碳合金相图及热处理、常用工程材料、典型零件选材分析的内容;互换性课程中的一般零部件的公差与配合、几何公差、表面粗糙度的基本概念和基本知识等内容。目标是培养学生依据零件工作状况正确选择材料的能力;培养学生通过查阅相关标准合理选择一般零件的尺寸公差、几何公差和表面粗糙度的能力,并能够正确地标注在图纸上。该模块在第三学期开课。
(3)机械制图模块。该模块40学时,包括制图课程中的标准件和常用件、零件图和装配图,互换性课程中的常用结合件和圆柱齿轮传动的互换性等内容。目标是培养绘制和阅读零件图和装配图的基本能力,培养学生通过查阅相关标准合理选择标准件及齿轮的尺寸公差、几何公差和表面粗糙度的能力,并能够正确地标注在图纸上。该模块在第四学期开课。
(4)零部件测绘模块。该模块24学时,通过对机器中的常用齿轮油泵、机用虎钳、柱塞泵、球阀、减速器等典型部件的分析,使学生了解其结构和工作原理,分组测绘其中的某一部件,在测绘过程中进一步掌握零件、装配图的表达方法,理解标准件和常用件的规定画法,合理选择材料、公差及表面粗糙度并进行正确标注,进一步领会国家标准及规范。该模块同机械制图模块一起均在第四学期开课。
2.“机械工程基础Ⅱ”课程体系。“机械工程基础Ⅱ”以机械设计基础教学内容为主干,其中穿插工程力学和工程材料的相关内容,在整体教学实施过程中以典型零件和机构的设计为主线实施教学。具体课程内容包括基础力学、机械零件、机械原理3个基本模块,共168学时,分3个学期执行。
(1)基础力学模块。该模块64学时,包括静力学的基本概念和物体的受力分析、平面力系、摩擦与重心、空间力系等静力学内容,以及直杆的轴向拉伸与压缩、挤压与剪切、圆轴扭转、梁的平面弯曲、应力状态和强度条件等材料力学内容。目标是使学生能够对研究对象进行正确的受力分析、画出受力图并进行相关计算,掌握受力构件变形及其变形过程中的内部应力的分析和计算方法,掌握构件的强度、刚度和稳定性分析理论在工程设计中的应用。该模块在第三学期开课。
(2)机械零件模块。该模块64学时,包括零件设计概论、连接、轴与联轴器、离合器和制动器、支撑、带传动与链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动等内容。其中,由于齿轮传动的设计涉及齿轮啮合原理的有关知识,所以将原机械原理中有关齿轮机构的基本知识纳入本模块中结合设计介绍。目标是通过学习通用零(部)件及由零件组成的联接和传动的基础知识,掌握机械零(部)件的设计原理、方法和机械设计的一般规律,从而达到能正确设计和改进这些零件的目的,包括如何确定零件的最适当外形和尺寸,如何选择材料、表面质量以及规定制造上的技术要求等。该模块在第四学期开课。
(3)机械原理模块。该模块40学时,包括机构的组成及平面连杆机构、凸轮与间歇运动机构、轮系、机械速度的调节与回转件的平衡、简单机械设计方法与实例等内容。目标是通过学习机构组成的基本知识、机构的运动分析、机械的动力分析、常用的基本机构的设计等内容,使学生并初步具备拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。最后通过具体的设计实例,让学生学会综合应用基本知识进行设计的方法和步骤。该模块在第五学期开课。另外,为了让学生了解专业,在新生入校的第一学期开设了一门“机械专业导论”课,其间通过参观机械工厂、观看录像及现场讲解等环节,使学生具备机械工程的一些基本常识,对机械设计和制造所涉及的问题有初步的认识。同时在教学计划的第三学期开设了“工程实训”实践课程和“计算机辅助设计”软件应用课程。“工程实训”安排学生进行独立操作,并辅以专题讲授,学生通过实习获得机械制造的基本知识,建立机械制造生产过程的概念;“计算机辅助设计”引入三维设计及制造软件,加强了学生应用软件提高设计制造水平和效益的能力,为机械零件、机械制图、机械原理等模块的学习做好铺垫。
四、机械基础系列课程新体系的优点
1.通过“机械专业导论”课,一开始就让学生接触机械设计和制造的实际,可以紧密地结合机械工程实际知识讲解相关知识,克服了以前学生缺乏机械设计和加工工艺方面的基本常识给学习造成的困难。
2.新体系将各门课程有机地结合在一起,解决了原来5门课程的部分内容存在重复、教学内容的设计不够合理等问题,减少了学时。
3.在“工程实训”后同时开设机械制图和机械零件模块,使学生在具备了机械设计和制造的基本知识后再学习零件图和装配图的内容,并作为表达设计的零件和部件的必然内容来学习,教学效率高,效果更好。
4.这一体系各门课程的设置,紧密围绕机械工程实际,以“应用”为主旨和特征构建教学内容体系,课程实施过程中结合“计算机辅助设计”三维软件的应用,有利于培养学生的综合素质和创新能力。
参考文献:
[1]祖业发.工程制图改革与机械基础系列课程新体系的探讨[J].工程图学学报,1999,(4):88-90.
[2]柯斌清.“工程力学与机械设计基础”教学改革与实践[J].教改教法,2014,(12):56-57.
《机械基础》是中等职业学校机械类专业的一门重要的专业必修课,涉及的内容广泛。主要包括工程力学、机械工程材料、机械零件与传动等多方面的内容。
但是这几年,为了能多招学生,有的学校招生已经没有分数限制,学生中普遍是没有考上普通高中的,甚至还有初中还没毕业的学生。这些学生中相当一部分文化知识基础差;自我约束能力差;学习缺乏兴趣;学习动力不足。对他们来说,《机械基础》就是一门完全陌生的课程,枯燥、抽象,因此随着学习的深入,知识越来越难,很多学生就会打退堂鼓。因此,作为教师,怎样调动学生的学习积极性,让学生把这门课学透学好,成为教学中所要面对的主要问题。
自己从事《机械基础》教学已经十几年了,根据自己的教学经验,我认为调动学生学习积极性应该从以下四个方面着手:
一、利用形象化模具培养学生的形象化思维 在《机械基础》课的教学中一定要注重培养学生的形象思维能力,这样才能帮助学生更好的理解抽象概念,对学生发挥创造性也会有很大的帮助。 在很多的教学活动中,需要学生运用形象思维来对理论和概念进行理解,因此教师要学会用合适的方法指导学生使用形象思维。比如:在教学过程中,各种杆件的基本变形,平面连杆机构运动原理,机械传动的各种类型,图形繁杂,刚接触这些,学生很难去想象这里面的运动和力的传递情况,但是如果利用形象化教具,可以启发学生进行积极思维;还比如液压泵的工作原理是非常抽象的,但曾经有本杂志记载:有些学校的教师通过在透明管道中乒乓球相互地挤压和运动实验来理解油分子之间的传力和压力方向,这个办法用起来就很好,丰富了学生对这种问题的想象力,使学生能比较透彻地把握这些概念。
二、贯彻够用原则,突出重点
《机械基础》这门课程由多个章节组成,内容涉及广泛,如材料力学、机械传动和液压传动等。学生在学习这门课时容易总感到内容多而复杂、知识比较散乱的感觉。怎样使学生在学习中能抓住重点和难点,这是我们在教学中经常思考的一个问题。
我在这门课的教学中,始终贯彻“必需、够用”的原则。对于理论过于抽象、计算过多的推导、证明等内容大量删减,把实用性较强、与生产实践结合紧密的内容则多讲一些。比如在实际讲课过程中,将机械零件和金属材料的有关内容结合起来讲授,可以加强知识的连贯性,有利于学生的理解、接受和记忆。再比如在介绍齿轮传动的有关内容时,除了介绍齿轮传动的必需的基本知识外,还着重介绍了汽车变速箱原理、安装和维护及检修和故障诊断等内容。这些内容正是生产第一线技术人员经常碰到、需要解决的问题。
三、以学生为主体,发挥学生主观能动性 课堂教学的实质不仅是“教”或“学”的过程,而且是一种全体参与的过程。要充分发挥学生的主体性,让他们参与到你的整个教学中去,激发他们的学习兴趣,才能提高教学质量。其次,教学的本质是一种师生交往、交流、互动、对话的活动。在这样的活动中,老师作为一种知识资源出现在学生面前,应成为学生学习的合作者、促进者,而不是教材的宣讲者。例如在讲解铰链四杆机构原理前,先让学生提前转备好硬纸板和小螺钉,上课后根据要求自己制作铰链四杆机构中的某一种,来认识双曲柄机构、双摇杆机构等概念,总结曲柄存在的三种情况。老师在旁边做适当引导、点拨鼓励学生去动手、去思考、去归纳和总结,使学生成为学习的主人,形成师生互动的教学模式,活跃课堂气氛,加深对知识的印象,取得良好的教学效果。
四、合理使用多媒体,让教学更生动
《机械基础》研究的对象都是三维的各种机构、机械。很多时候较为复杂的模型学生是没法自己动手做的,比如发动机。所以在传统教学中,教师一般采用各种模型或者实物来做现场演示,来培养学生形象思维。这种模式存在几个问题:一、学校购买的模型往往和教材配合不上,教师很难根据实际教学情况选到合适的模型;二、如果是要讲解大型的机构和机械设备,教师往往不可能在课堂上进行演示,就算是到车间看,也存在一个问题就是参观大型实物往往不可能随意进行反转、拆卸、剖切使学生观察内部结构及装配关系。因此,一旦无法解决上述这些问题,学生学习积极性难以得到更大提高,学习兴趣会大打折扣。 在实际教学中,我根据教材的难重点,制作了部分多媒体课件。 比如在凸轮机构的传统教学中,我们通常是用挂图在课堂上演示,虽然这种方法也能直观地表达凸轮机构的运动,但讲到其应用原理、运动特性时就力不从心了。而采用了多媒体课件就轻松地解决了这些问题。我们可从通过课件看到凸轮机构运动的全过程、各构件的运动速度及位置。再比如“液压传动”的多媒体课件把原本看不见、摸不着的液体的压力、流动用动画清楚地描述了出来,动画课件使液压传动系统的动力原件、执行元件、控制元件和辅助元件在系统中的位置清楚展现在学生的眼中,从而增强了学生对液压传动系统的感性认识。进而提高了学生的学习积极性。这比老师过去在课堂上用多少语言去反复描述都要有用得多,使难以讲授的课简明易懂,起到事半功倍的作用。
参考文献:
[1]王春秀,李福来.多媒体教学评价指标体系探析[J]江西教育科研
齿轮传动是中职机械类专业《机械基础》课第七章“机械传动”中的重要内容,学好本课知识不仅能使学生认识齿轮的各部位名称、了解齿轮在工程实际中的应用,而且对于后续学习机械设计打下扎实基础。下面我根据多年授课的经验,谈谈本章节的教学心得。
一、明确教学目的
首先明确教学要求和教学重点。机械基础教学大纲要求:了解齿轮机构的模型及应用;了解齿廓啮合基本定律,渐开线及其性质;掌握齿轮各部分名称,渐开线标准齿轮尺寸计算;了解渐开线齿轮啮合过程;掌握渐开线齿轮正确啮合条件;了解渐开线齿轮切齿原理,等等。本节重点:齿轮各部分名称及标准直齿圆柱齿轮的基本尺寸;渐开线齿轮的正确啮合和连续传动条件,等等。其次,从多年的教学实践来看,齿轮传动学习的最终目标是:学生能够使用齿轮相关计算公式从事工程技术计算。因此在教学过程中,我将直齿圆柱齿轮传动的特点、基本参数、各部分尺寸计算、传动比、齿轮工作图的识读、装配及维护等知识作为学生学习的基本要求。在讲解时以此作为教学重点与难点,同时在设计和组织课堂教学内容有一定的梯度,根据本班学生实际情况区别对待,分别提出要求,但是齿轮的基本参数、各部分尺寸计算等内容所有学生都必须掌握。
二、引入多媒体教学课件
根据多年的基础专业课授课经验和学生对教课内容的反馈,机械基础的多媒体课件使得学生的注意力更加集中,能跟随教师讲课的思路去积极地思考问题、分析问题,调动了学生的主观能动性,使学生在课堂上消化学习重点和难点。在齿轮传动授课过程中我通常穿插四个课件:在介绍齿轮机构的类型和应用时,利用多媒体课件中各种类型齿轮机构的动画;在讲授齿廓啮合基本定律之前,先利用电教片说明齿轮的传动比与齿廓曲线有关,使学生在愉快的学习氛围中了解齿轮传动的分类与传动特点;在讲解渐开线标准齿轮的啮合时,事先制成一对相互啮合齿轮运动状况的动画片段存入计算机,将实物投影仪与计算机联接,通过大屏幕将动画片段慢放,学生就可以从大屏幕上清晰地观察到一对齿廓或相邻齿廓在不同时刻的啮合状况,并为讲解渐开线标准齿轮正确啮合条件、连续传动条件做准备;讲解渐开线的形成、齿廓的啮合特性等内容,利用相关软件,编制渐开线的形成过程,然后对渐开线上各点进行齿形角和受力分析,学生很快就能理解什么是渐开线,为什么通常采用基圆附近的一段渐开线作为齿廓。同样,通过两齿廓的啮合、啮合线和啮合角的动态显示,学生能对渐开线齿廓的啮合特性有更深刻的理解。在使用课件时,要特别注意学生的接受情况,不能为了好看好玩而全采用课件,否则会导致学生和老师没有思考和联想的空间。
三、巧用手段,强化记忆
由于渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称几何尺寸和计算等知识点是本章最基本的内容,我要求学生必须熟悉和掌握。在授课时,我首先结合一个渐开线标准直齿圆柱外齿轮图,介绍渐开线齿轮各部分的名称,重点指出:齿轮各部分的几何尺寸中,何者为基准?有哪些是基本参数?基本参数与各部分几何尺寸之间关系如何?在讲述过程中要特别讲清“分度圆”的概念,明确分度圆是计算齿轮各部分尺寸的基准。每个齿轮都有一个大小完全确定的分度圆,而且也仅有一个分度圆。在分度圆上,模数及压力角都为标准值。对于一定齿数的齿轮,其各部分的尺寸将因模数的不同而不同,其齿廓曲线的形状将因压力角的不同而各异。着重介绍齿顶高系数,顶隙系数及所谓“标准齿轮”等概念。其次,要求学生自己手工制作齿轮模型,在模型上面明确渐开线齿轮各部分的名称,标出齿顶圆直径、齿厚、齿顶高等十个参数。再次,为了更好地帮助学生理解记忆各参数的内在联系,我逐个推导出十个关于标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式,还特地要求学生背诵两句口诀:“一隙厚二宽三距,四圆高依靠五数。”一隙厚指一顶隙一齿厚,二宽指齿槽宽和齿宽,三距指齿距、基圆齿距和中心距,四圆高指的是分度圆、基圆、顶圆、根圆四个圆和齿顶高、齿根高、齿高、工作高度四高,而五数是指模数、压力角、齿数、齿顶系数和顶隙系数这五个参数它们是齿轮几何尺寸计算的依据所在。最后,采用在课堂上抢答分组比赛的方法,激发学生集体荣誉感,促进他们去记忆概念和参数的计算关系。