機械設計類課程教學探討

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機械設計類課程教學探討

1對概念學習的思考

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容就有了大概的理解。此時,會再次向學生強調,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強調思考在概念學習中的重要性

專業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:首先是有兩個構件;再次,這兩個構件的關系是直接接觸(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件經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系。

1.3概念表述盡量公式化

機械原理是機械設計的基礎和機構原理設計遵循的依據,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,對基礎課畫法幾何、理論、材料力學和數學等知識要求比較高,自身內容的連貫性也特別強。所以說,在概念講解的時候能夠結合公式和圖形的方式對相關概念進行表述,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件上瞬時速度相等的重合點,即為此兩構件的速度瞬心。”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現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分別代表構件1和構件2在重合點的速度;然后,以ω1和ω2分別表示構件1和構件2繞重合點的旋轉速度,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,這個點出兩個構件的速度相等,并且這兩個構件繞著這個點做相對轉動。”

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,但是在作業和實踐等環節往往還存在一些問題,通過了解發現,學生可能在課堂上理解了,或者是思考過了,但是沒有較系統的對相應的概念去總結。所以在后續的教學課程中,除了隨堂的習題作業以外,建議學生對當天所學的概念進行總結并以作業的形式進行考核。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,驅動力F的作用點就是壓力角的頂點,驅動力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、凸輪機構還是齒輪機構的壓力角都是很容易的事情。通過對學生對概念的總結情況來看,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注重現代教學手段與傳統教學的結合

2.1現代教學手段的優缺點

目前的教學基本上采用多媒體教學,這種現代的教學手段對教學質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量。

2.2采取傳統教學方法的必要性

通過與學生的多次溝通交流,大多數學生反映的情況是,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構和運動、作業情況,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容時要注重現代教學手段與傳統教學方法的相結合,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強調實踐能力培養的重要性

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,數學、力學、運動學和動力學等要求比較高。

3.2實踐能力培養的方法

鼓勵學生多注重觀察周圍的事物,特別是與機械相關的物件,養成一種愛觀察、勤思考的習慣,這是決定學生能否實現實踐能力培養的一個保證。再就是學院的實驗室在教學期間全程向學生開放,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系實際,結合課程理論內容的學習進度,有計劃的進行相關實踐的實施。

4注重團隊精神的培養

4.1培養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,這樣可以優化自己的設計理念,實現最優設計。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,作為一名設計人員不僅要具有較強的專業素養,更需要有良好的交流溝通能力。

4.2培養學生的整體意識

學生的整體意識培養主要包括兩方面的內容,一是,學生對所設計的機械要有一個整體的概念,這是從專業的層面對學生的基本要求。再一個就是,學生在協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,最后可能會出現銜接不上或者是相互干涉。

5結語

通過對實際的教學過程總結,以及學生的接受和實際學習效果來看,通過加強對機械設計類課程中的概念講解,可以取得較好的教學效果,學生對課程內容的理解比較透徹,并且可以將所學的內容很好的運用到后續的機械設計實踐中去。

作者:張佃平 張樹玲 單位:寧夏大學機械工程學院

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