《机械设计基础》课程教学改革措施探讨*

谢 媛 尹华伟 胡传波 王文涛

（重庆三峡学院环境与化学工程学院 重庆 404000）

《机械设计基础》是研究机械共性问题的一门基础工程学科，也是多学科理论与实际知识综合运用学科。《机械设计基础》的先修课程主要有机械制图、工程材料、理论力学以及材料力学等多门学科。对于专业工程技术人员还需了解液压传动、电子技术、计算机应用等相关知识。[1]这也从侧面说明本课程的内容复杂抽象，学生理解起来比较吃力。而在教学过程中教师们普遍采用“填鸭式”教学方法，强行向学生灌输理论知识，而缺乏引导学习机制，造成学生的学习动机不强，课堂参与度不高。《机械设计基础》课程实际上与工程应用紧密相关，然而教师在教学时缺乏必要的工程设计案例介绍，学生很难将所学知识应用到相关工程问题解决当中。[2]除了缺乏案例教学外，本门课程也缺乏必要的工程实践训练，造成学生对抽象的概念、知识难以理解，应用能力得不到培养。[3，4]本文在深入分析《机械设计基础》课程教学所面临问题的基础上，对教学提出了相应的改革措施，期望能够提高教学效果，达到提升学生学习兴趣的目的。

一、《机械设计基础》课程教学中存在的问题

（一）课程内容抽象，教学手段单一

《机械设计基础》课程涉及的知识点广、难度大，而且本身为具有实践特征的一门基础课程。此课程每个章节的联系性不大，因此难以构建一个完善的整体知识网络，学生在学习时会感到知识的跳跃性比较大。课程中涉及的相关机械设备模型，在日常生活中并不容易见到，对于缺乏空间想象力的学生来说，理解起来就比较抽象。长此以往，学生将产生畏难心理，学习积极性也随之降低，最终导致整个班级学习氛围涣散，难以达到理想的学习效果。此外，不少高校在教学中仍旧采用传统的教学模式，部分教师教学思维也存在一定的局限性。一方面，“填鸭式”的教学方式，不仅难以促进学生对课程知识的深入学习，也很难提升学生的专业素养与自我创新意识，达不到培养要求。另一方面，教学过程中部分教师仅注重课本理论知识的讲授，而缺乏新内容、新知识的引入，学生对知识的理解和应用跟不上时代发展的步伐。固化的教学模式很难将理论和实践有效地结合起来，理论脱离实践的现象比较严重。

（二）实践内容陈旧，创新思维训练缺乏

随着时代的发展，科学技术也在不断地进步，而课程实践的内容却基本没有变化。如目前采用较多方式是让学生在有限的模型上进行观察、测量，之后进行作图，而实际上学生不了解模型内部构造，达不到自我设计或改进的目的。加上如今越来越多新型技术的涌现，人们对机械设计生产的要求也在不断提高，社会的发展不仅需求满足于传统的机械设计，更需要机械设计方面的创造与创新。然而现阶段的《机械设计基础》实践教学中，固定的设计思路影响了学生的创新思维与创新意识，也限制了学生动手操作能力的提高。

（三）巩固练习缺乏，教师作业批改困难

大学教育模式与高中教育迥然不同，教师在后面催促学生完成某些任务的现象就比较少见。因此，缺少了严格监督，学生往往忽略了对课后知识的巩固。比如作业原属于很有效的巩固训练方式，然而部分同学存在应付、抄袭的行为，致使知识巩固的效果难以达成。另外，《机械设计基础》课程章节较多，教学内容包括机械中常用的机构（如连杆机构、凸轮机构、轮系和间歇性运动机构等）、机械动力学的基本知识（机械调速和平衡）、机械中常用连接（螺纹连接、键连接等）、机械传动（螺纹传动、键传动、带传动、齿轮传动和蜗杆传动）以及轴系零部件等。对此，需要让同学通过做大量的习题来巩固所学的知识，但这也无形中导致了教师作业批改量的增加。教师虽花费大量精力在作业批改上，但对学生的促进作用并不明显。

二、《机械设计基础》课程教学改革措施

（一）课堂教学改革方式

针对《机械设计基础》课程内容的复杂性，以学生学习的情况为依据，对课程内容进行了优化与整合。教师进行教学时可将重点章节作为讲授主线，其他章节则可以照此讲述。如，在介绍常用机构时，教师可把“连杆机构”作为重点章节，向学生讲述连杆机构的组成与特点等，然后讲解轮系机构的特点，最后扩展到间歇性运动机构。此外，通过优化课程内容，教师也可把课程知识点串联起来。课程中常用的机构与连接并不是毫不相关的内容，例如，教师在介绍键连接时，可以首先介绍单键连接的结构与用途，然后再分析双键甚至多键，对它们相同的特性进行归纳，这样学生就容易理解，知识网络也容易形成。

除了对课程内容进行优化外，采取科学的教学方法也能有效提高教学质量，促进学生获取知识。笔者主要从下面几个方面对课堂教学进行改革：（1）多样化教学。如今我们正处于数字信息化时代，课堂教学方式也应根据时代进步而革新。一方面，教师可以借助多媒体设备、实物模型和板书等手段结合起来展开教学。比如，教师在制作课件的时候，可以查找一些最新机械设计的典型视频，通过在课堂中播放相关资料影片，让学生能够了解除了课本之外的知识，也可以促进学生对本课程的学习兴趣。对于相对抽象、不宜用文字叙述的机械构件模型，则可以采用直接制作的方式，使学生更直观地认识复杂结构的机械构件。另一方面，可以让学生登录国家虚拟仿真教学平台，线上参与机械零件的方案设计，丰富教学过程。（2）活跃式课堂教学。在课程教学中，教师可以继续采用传统的提问式教学，对针对性的问题请学生回答，也可以做一些随堂练习题，这样既锻炼了学生的思考能力，也活跃了课堂气氛。要适当留出时间让学生以小组的形式来讨论问题，最后以小组抢答的方式对问题进行分析。为此，教师需设置课堂问答相应的考核制度，以促进学生的学习积极性。此外，还可以根据国际上最新的科技进展，进行拓展性教学，以吸引学生的兴趣。（3）启发式教学。启发式教学可以引导学生进行自主学习，拓展思路。[5]在课程章节讲解时，教师在讲清基本理论与知识外，应尽量结合工程实例或者问题，向学生发问，引导学生进行深层次的思考。例如，在介绍机械传动时，教师可以将“带传动”与“蜗杆传动”进行对比分析，使学生明白两种传动各自的特点，并积极引导学生对这两种传动的特点与用途进行比较，以便发现不同传动方式的优缺点。（4）混合式教学。教师可以运用“学习通”等软件，进行线上讨论，增强师生之间的互动，形成一个良好的学习环境。通过向“学习通”平台传载课程学习资料（如教学视频、课件和习题库等），使学生通过手机就可完成线上自主学习。特别是对于在课堂上没有理解的知识，学生通过平台的复习，可起到“开小灶”的作用，使学生跟上教学进度。

（二）实践教学改革方式

教学实践是现代高等教育中必不可少的环节，只有将理论与实践有效结合起来，学生才能真正学好专业知识。如果仅掌握理论知识而脱离实践，学生思维将定格在课本中，教学质量得不到质的提高，也难以满足社会对专业创新型人才的需求。2015 年国务院发表的《关于高等学校创新创业教育的实施意见》中，明确指出要健全完善的现代化创新创业课程体系、创新型人才培养机制与创新创业课程实践。[6]因此，实践教学是必不可少的。针对《机械设计基础》这门课程的实践教学亦有很多改进的地方。作为教学主体，学校要加大资金投入，要为学生提供实践实训平台，如金工实习平台，可让学生直观感受机械加工过程，也可锻炼实际动手能力。在使用机床加工零件的时候，学生从中理解相关机床的工作原理，其思维也会得到训练。学校也要筹建CAD 制图室，让学生自己动手操作计算机以绘制机械模型，并鼓励学生运用所学知识参加机械专业相关的比赛，如机械设计大赛、机械制图大赛，提高学生动手能力和实践能力。另外，学校还可以联合当地工厂，带领学生到工厂参观，实地了解机械设备在工艺生产中的具体应用。这种以参观工厂的实践形式可显著带动学生的学习兴趣，给枯燥乏味的理论学习注入了活力，同时也增加了学生的学习积极性。

除了实践教学以外，高校也应注重在实践教学中培养学生的创新意识。当代社会科学技术不断发展，越来越多的技术难题被攻克，即便如此社会对于创新型人才的需求也不曾减少，反而加强了创新型人才的培养。对于工科专业来说，是高等教育的重要组成部分以及社会培养人才的重点领域，更需要加强创新。因此，在本科学习中，可以依托高校教师的科研创新项目，带领部分学生从事科学研究工作，这对于提高学生的科研创新能力有着极大的促进作用，也是实现学生创新实践能力很好的途径。同时，通过跟随教师的科研创新项目，学生可以依托相关研究成果，参加诸如大学生“互联网+”“挑战杯”等创新创业比赛。这样不仅激发了学生的创新意识，也可让学生将课程知识融入实际问题解决当中。

（三）课后练习改革方式

课后练习是有效的巩固知识的方法。除了常规的课后习题练习外，教师还可以针对每一个章节设置不同的设计主题，让学生以小组的形式参加到任务主题设计当中。在评定成绩时，除以图纸成绩和设计说明书为主外，教师还应关注学生是否按规定时间完成阶段任务，是否查阅相关资料，是否认真准备答辩材料以及小组成员的参与情况，作为综合评价的依据。同时，还可以鼓励学生自学例如AutoCAD、SolidWorks等工程制图软件，并在学习过程中加深对机械设计知识的理解与巩固。

机械设计基础课程内容多，教师要布置大量的习题来巩固和掌握理论知识，因此作业批改工作就必不可少。但在笔者看来，传统的作业批改方式不能很好地帮助学生理解作业中的习题，仅仅是通过教师单方面找出学生所存在的问题，而对于学生本人来说却并未深刻意识到自己的问题所在。同时，教师的工作量也会明显地增加，这对于教师也是一种挑战。所以，教师可以换一种方式来实施，即“零”作业批改方式。所谓的“零”作业批改实际上是通过学生之间互相批改作业实施的，从而实现教师“零”批改作业。这种方式可让学生学会自主学习与自我纠错。通过批改同学的作业，使学生本人从中体会习题所涉及的理论知识。一方面，在批改作业时，遇到难以解决的问题，学生便会主动去查课本或资料来解决问题，这就相当于一个主动学习的过程。如果部分地方实在解决不了，就要求学生做好记录，告知教师，由教师统一讲解。另一方面，学生在批改作业时，对于同学出现的问题也能及时自我反省，或是同学所做的方法比自己更好，也可以起到相互借鉴的作用，从而共享学习方法。总的来说，作业互批是一个实现学生自主学习和自我完善的过程，有助于提高教学质量。需要强调的是，“零”作业批改是教师不直接参与学生的作业批改工作，但是学生批改后的作业仍需再交给教师审阅，以便教师从批改后的作业中找到共性问题，并加强指导。这样一来，不仅提高了学生的学习热情和学习能力，也会减少学生上网娱乐的时间，促使学生把精力更多地投入到学习中。同时，也让教师有更多的时间解决其他教学问题，便于促进教学质量的提高。

结语

面对世界科技的不断革新，社会对人才的需要急剧增加的同时，更对人才培养的质量有了更高的要求，促使高校需根据时代发展的要求对教学过程不断革新。《机械设计基础》作为机械类工科专业的必修课之一，面临着教学手段单一、实践内容陈旧等问题，因此为了提高教学质量，培养创新应用型人才，对本门课程进行教学改革刻不容缓。笔者结合教学实际，对《机械设计基础》课程教学中出现的问题，提出了相应的改进措施，期望可以有效提高学生学习能力、实践能力以及创新能力。