導(dǎo)語：機械原理與機械設(shè)計實驗教學(xué)探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】本文基于陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的實驗教學(xué)平臺，結(jié)合機械原理與機械設(shè)計實驗教學(xué)概況和存在的問題，提出整合提升軟硬件建設(shè)、加大實驗室開放力度和實現(xiàn)理論實驗教學(xué)“雙師化”三個方面的教學(xué)改革思路，并進行初步成效分析，為高職院校同類課程的實驗教學(xué)改革提供一定的參考與借鑒。

【關(guān)鍵詞】機械原理與機械設(shè)計；實驗教學(xué)改革；成效分析

隨著現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展和社會、行業(yè)對技術(shù)技能型人才的需求不斷提升，機械原理與機械設(shè)計課程的實驗教學(xué)改革面臨著諸多挑戰(zhàn)。課程涉及的實驗設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容、評量方式以及學(xué)生積極性都對教學(xué)效果有著顯著的影響，如何全面提升教學(xué)效果、調(diào)動學(xué)生積極性，是機械原理與機械設(shè)計課程的實驗教學(xué)改革致力于解決的主要問題。

1課程改革背景

1.1實驗教學(xué)概況。教研室遵循人才培養(yǎng)方案要求，在機械制造與自動化、機械設(shè)計與制造兩個專業(yè)中開設(shè)機械原理與機械設(shè)計課程，共計48學(xué)時教學(xué)外加36學(xué)時（兩周）課程設(shè)計，課程涵蓋的實驗主要包括以下三類：1.1.1演示類實驗。包含機構(gòu)運動演示和機構(gòu)運動簡圖測繪，前者目的是使學(xué)生了解構(gòu)件間運動關(guān)系及主動件、從動件概念，并深化機構(gòu)及其組成概念；后者主要要求學(xué)生掌握比例尺運用、視圖選取、運動副符號及自由度計算等方面。1.1.2驗證類實驗。包括齒輪范成原理實驗和齒輪參數(shù)測繪實驗，前者要求學(xué)生使用范成儀繪制正、負變位齒輪和標準齒輪，通過觀察、分析和比較，了解標準齒輪與變位齒輪的區(qū)別；后者要求學(xué)生使用游標卡尺測量奇、偶數(shù)齒輪基本參數(shù)，了解齒數(shù)、模數(shù)、分度圓、齒頂圓、齒根圓、齒距等參數(shù)和尺寸計算基本知識。1.1.3減速機拆裝試驗。該實驗為演示性試驗，10-20人一組，部分同學(xué)拆裝，部分同學(xué)觀看，主要了解減速機的結(jié)構(gòu)、軸上零件的裝配關(guān)系、窺視孔、放油塞、油標尺、放氣孔、及吊鉤等附件的位置、尺寸大小等，為減速機設(shè)計奠定基礎(chǔ)。1.2教學(xué)改革前存在問題。1.2.1部分實驗設(shè)備老化，無法滿足實驗要求。由于實驗室搬遷和設(shè)備自身老化，部分實驗設(shè)備準確性、穩(wěn)定性和可靠性不足，此前開設(shè)的相當(dāng)一部分演示與測繪實驗已無法開出，教學(xué)效果受到了較大影響。課程相關(guān)實驗在一段時間里主要是減速機拆裝實驗，但由于設(shè)備有限，分組時每組學(xué)生較多，限制了學(xué)生實踐能力的提高。1.2.2教學(xué)方法較為模式化。多數(shù)實驗教學(xué)模式較為固定，學(xué)生嚴格按照步驟詳細、易于操作的實驗指導(dǎo)書完成實驗，教師主要指出原則性錯誤并負責(zé)學(xué)生安全。該模式在培養(yǎng)學(xué)生嚴謹細致、精益求精的素養(yǎng)方面具有積極意義，但與激發(fā)學(xué)生求知欲、樹立其創(chuàng)新精神并最終解決實際工程問題的目標具有一定的矛盾。1.2.3個性化考核方式有待實現(xiàn)。目前考核內(nèi)容主要包括實驗完成度和按時到課情況。實驗內(nèi)容的設(shè)定方面未能充分反映學(xué)生的水平差異，學(xué)生完成的實驗項目以及實驗報告內(nèi)容基本相似，而考勤情況相同的學(xué)生基本會取得相同的實驗成績。評量方式與因材施教、個性化評估的初衷存在沖突。1.2.4學(xué)生的學(xué)習(xí)重視度有限。由于上述原因，外加本課程實驗為課內(nèi)實驗，并未單獨設(shè)置考核學(xué)分，學(xué)生對實驗環(huán)節(jié)的重視程度有限，直接導(dǎo)致日后進行課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計時毫無頭緒，也對學(xué)生參與各級各類機械創(chuàng)新設(shè)計大賽和學(xué)歷提升方面產(chǎn)生了一定的負面影響。

2課程實驗教學(xué)的改革思路

基于上述問題，在學(xué)校和分院的支持下，我們從軟硬件建設(shè)、實驗教學(xué)運行制度、教師素質(zhì)方面推進課程的實驗教學(xué)改革，力求使學(xué)生在理實一體、個人素質(zhì)、團隊協(xié)作和不斷創(chuàng)新思維、創(chuàng)新設(shè)計方面得到切實提升。2.1整合提升軟硬件建設(shè)。2.1.1整合實驗教學(xué)設(shè)備，開設(shè)各類綜合實驗。在認知類實驗中，購置現(xiàn)代化的機械原理演示設(shè)備和貼合行業(yè)企業(yè)應(yīng)用的機械機構(gòu)模型，提升學(xué)生對行業(yè)企業(yè)發(fā)展?fàn)顩r與趨勢的認知度；引入信息化教學(xué)手段和相關(guān)軟硬件資源，起到輔助教學(xué)和增強實驗直觀度的作用；充分利用實驗室現(xiàn)有的小型車床、銑床、鉆床等加工設(shè)備加工構(gòu)件，將教學(xué)軟件應(yīng)用和實踐動手環(huán)節(jié)充分結(jié)合。在此基礎(chǔ)之上，開設(shè)機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計、機構(gòu)組合方案設(shè)計和機構(gòu)運動分析及參數(shù)測量等實驗，學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)書搭建基本機構(gòu)后，能夠自主進行模組拆分、簡圖繪制、參數(shù)測量和誤差分析等實驗環(huán)節(jié)。2.1.2結(jié)合網(wǎng)絡(luò)在線資源，開發(fā)虛擬仿真實驗。引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)時利用網(wǎng)絡(luò)平臺上教師上傳的理論知識、實驗指導(dǎo)書、實驗課件和實驗設(shè)備資料，做好預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)，同時引入一定數(shù)量切合實驗內(nèi)容的精品在線開放課程內(nèi)容，豐富學(xué)習(xí)素材。同時，利用計算機虛擬仿真技術(shù)，開發(fā)虛擬實驗項目，如機構(gòu)運動分析及參數(shù)測量虛擬實驗，機構(gòu)組合方案和機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計虛擬實驗，V帶傳動與鏈條傳動仿真實驗，齒輪的加工方法及參數(shù)測量仿真實驗等。將實體設(shè)備與儀器上運行的實驗與信息化手段充分融合，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)方式與手段，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)接受度。2.2改革實驗教學(xué)運行制度。2.2.1實驗類別從驗證型向研究創(chuàng)新和綜合設(shè)計型轉(zhuǎn)化。綜合設(shè)計實驗內(nèi)容，從以往的驗證型實驗向研究創(chuàng)新型實驗轉(zhuǎn)化，例如將機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計，機構(gòu)組合方案設(shè)計和機構(gòu)運動分析及參數(shù)測量轉(zhuǎn)化為研究性實驗；將齒輪范成原理與齒輪參數(shù)測繪實驗轉(zhuǎn)化為綜合設(shè)計性實驗；將減速機拆裝實驗納入到減速機設(shè)計當(dāng)中，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合現(xiàn)有減速機設(shè)備修正優(yōu)化手工繪制的減速機設(shè)計圖紙。轉(zhuǎn)化后的實驗主要采用開放方式，學(xué)生在其中通過自行設(shè)計機構(gòu)、改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸、運動副形式和機架并最終調(diào)試成功，在強化基本概念、掌握機構(gòu)基本組成和各種演化手段的基礎(chǔ)上，建立機構(gòu)運動簡圖和工程實際結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，不斷提升自身在實踐過程中的研究創(chuàng)新能力。2.2.2推進科研、創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化，有機結(jié)合課內(nèi)外實驗。推動最新的教科研成果和各類大賽優(yōu)秀學(xué)生作品向教學(xué)資源轉(zhuǎn)化，相比于成果內(nèi)容介紹，更注重成果獲取過程中值得借鑒的思維方式、創(chuàng)新精神和設(shè)計靈感，拓展學(xué)生在機構(gòu)制作創(chuàng)新方面的視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。以此結(jié)合虛擬試驗和網(wǎng)絡(luò)平臺，將部分開放性實驗和優(yōu)秀教學(xué)資源的學(xué)習(xí)任務(wù)放在課外完成，使學(xué)生不必完全在固定的時間和地點進行實驗及學(xué)習(xí)。在課程結(jié)束之前，學(xué)生能夠充分利用圖書館、實驗室和計算機房等設(shè)施完成各類實驗任務(wù)。2.2.3機械原理與機械設(shè)計實驗正式納入課程設(shè)計考。機械原理方案的實現(xiàn)是機械設(shè)計的關(guān)鍵，通過將實驗項目納入課程設(shè)計考核提升學(xué)生對實驗環(huán)節(jié)的重視。教師參考學(xué)生在運動分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、受力分析、強度和自由度計算環(huán)節(jié)后于實驗室拼裝的機構(gòu)，結(jié)合其運動特性重點考核學(xué)生在機構(gòu)設(shè)計合理性、經(jīng)濟型和實用性方面的優(yōu)秀程度。實驗指導(dǎo)教師通過針對性的意見建業(yè)以及公開量化的評分標準，一方面提升學(xué)生對于自身作品的理解程度，另一方面將優(yōu)秀機械設(shè)計的標準以較為直觀的方式傳遞給學(xué)生。2.3實現(xiàn)理論實驗教師“雙師化”。實驗教學(xué)由專職實驗人員負責(zé)向?qū)嶒瀱T與“雙師型”教師共同負責(zé)轉(zhuǎn)化。機械原理與機械設(shè)計課程的實驗內(nèi)容除了綜合性實驗之外，還包含開課前由理論授課教師在機械原理實驗室開展的“認知實驗”，主要目的是增強學(xué)生的工程意識和對機構(gòu)的感性認識；根據(jù)理論授課的進度安排，也會統(tǒng)一安排學(xué)生前往校內(nèi)機械類相關(guān)的實驗室和加工中心進行參觀學(xué)習(xí)，主要目的是提升學(xué)生對先進機械設(shè)備在總體設(shè)計和操作規(guī)范方面的直觀認識。上述教學(xué)過程對于教師的綜合素質(zhì)有著較高的要求，教師要在掌握課程理論知識的同時熟悉各類行業(yè)企業(yè)先進設(shè)備，并將其原理和相關(guān)知識深入淺出地傳授給學(xué)生。這就需要更多教師“雙師化”，在實驗教學(xué)場所由專職實驗人員和“雙師型”教師共同完成教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與成效。

3改革取得的初步成效分析

經(jīng)過課程組教師的不懈努力，在學(xué)校和學(xué)院的大力支持之下，課程的教學(xué)改革在諸多方面取得了較好的效果。實驗設(shè)備和教學(xué)環(huán)境方面，通過充分發(fā)揮演示陳列室功能，全面整合新老設(shè)備，目前開出的實驗項目能夠充分實現(xiàn)實驗教學(xué)目標，外加新配備的投影儀等多媒體設(shè)備，實驗教學(xué)環(huán)境得到了較大改善。實驗教學(xué)方法方面，新增的各類綜合實驗內(nèi)容較為開放，教師在教學(xué)環(huán)節(jié)中主要進行方向引導(dǎo)、興趣激發(fā)和工程問題情境創(chuàng)設(shè)等方面的工作，學(xué)生在方案設(shè)計、軟件應(yīng)用和設(shè)備操作方面具有較高的自主性，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神并提高其解決實際問題的能力。相應(yīng)的成績考核方面，由于自主性高的實驗過程具有眾多潛在的評分細節(jié)，同時采用2-3人的小組人數(shù)，指導(dǎo)教師能夠全面細致地評價每一名學(xué)生在實驗過程中的表現(xiàn)情況，最終給出充分體現(xiàn)學(xué)生個人水平的考核成績。最后實驗室全開放制度持續(xù)推行，目前已有10名學(xué)生長期參與實驗室管理工作，并結(jié)合工作經(jīng)驗和理論知識在職業(yè)院校技能大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽等項目中得到了良好的鍛煉并獲得各類獎勵。這些成果起到了一定示范輻射作用，大部分學(xué)生的主動性和積極性隨著實驗室的全面開放不斷改善，整體教學(xué)效果逐漸提升。

4結(jié)語

機械原理與機械設(shè)計的實驗教學(xué)改革不僅需要充分認識課程的教學(xué)概況和存在問題，還需要有科學(xué)清晰的教學(xué)改革思路，將軟硬件條件、實驗教學(xué)運行制度和教師素質(zhì)等多方面綜合考慮、整體設(shè)計。但整個教學(xué)改革過程中最重要的是學(xué)校為實驗教學(xué)創(chuàng)造了良好的教學(xué)環(huán)境，培養(yǎng)了學(xué)生們積極學(xué)習(xí)的良好作風(fēng)；課程組教師用先進知識武裝自己，不斷提升自身“雙師”素質(zhì)；全體學(xué)生主動學(xué)習(xí)、重視創(chuàng)新，不斷探索新知、銳意進取。

總之，教學(xué)改革任重而道遠，培養(yǎng)高素質(zhì)軍工特質(zhì)技術(shù)技能人才，服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展將是我們不懈追求的目標。

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作者:卜新民 趙方舟 單位:陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院