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摘 要通过在机械基础课程教学中,完成课程实验与设计训练的改革,提高学生的主观能动性和创新设计能力,从而推动机械基础课程的创新教学.
关 键 词机械基础课程设计训练创新教学
中图分类号：G642文献标识码：A
机械基础系列课程,具有较强的理论性和实践性,在机械教学体系中起着承上启下的关键作用,其教学的创新性在新世纪机械工程创新型人才培养的环节中至关重要.如何提高学生的创新能力,如何进行相应的行之有效的创新教学改革,成为该学科的一大课题.针对知识、素质和能力三位一体的培养理念,教研室以基本理论教学的创新性为先导,特别突出工程素质、工程实践与创新能力的培养,构建了理论教学、实验教学和设计训练的新体系,进一步促进学生的自主学习、研究性和创造性学习.
实践是以理论为指导,理论在实践过程中得以验证和深化.随着教学改革的层层深入,机械基础系列课程在理论教学上充分运用多媒体和现代教育技术手段,丰富课程课堂教学素材和网络教学资源,增加立体化教学比例,建立创新教学理论,推进课堂创新教学模式,极大地调动了学生的学习积极性和自主性,为指导实践教学打下坚实的基础.同时,实践教学也改变了实验课程与设计训练的割裂局面,除了加强各自实力之外,二者有机融合,达到了相互配合、相互促进的效果,增强了学生的动手动脑能力和主观能动性.下面介绍教学实践改革的几条措施：
1增加综合性与研究性实验和创新实验
学生的工程实践环节比较薄弱,要培养学生的动手能力和创新能力就必须依靠课程的实验环节配合.实验不能光是对书本知识的验证与演示,而应产生验证理论、提高动手能力与激发创新思维的三重效果.
为此,教研室在传统的实验项目基础上增加一定量的创新与综合实验项目,如机械原理课程的JPCC平面机构组装实验、3DMC机构组合与创新实验、机械设计课程的轴系结构创意设计实验及机械传动性能综合实验等.如3DMC实验台根据创造性思维原理和机构组成原理设计,是二十一世纪新一代综合性智能化实验测试设备.学生通过机械原理、机械设计和机械创新设计学习所萌发的创造性思维可以从本实验台上得以实现.实验台既有组成机构的低副杆组、高副杆组及组成这些杆组的各构件、机架和其他辅助连接件等,也有机械传动等内容,可拼装连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇运动机构、带传动、链传动、蜗轮蜗杆传动以及由它们组合成的性能各异、平面的、空间的机械传动系统,培养了学生机械传动方案的设计能力.实验台可以测试原动件和执行构件以及中间任意构件的位移、速度、加速度.无论构件是转动还是移动,计算机都能准确地反应这些机构的参数,对已知机构的运动参数进行验证分析；也可测试创新机构的运动参数,为动力学分析提供依据.
学生在实验过程中,将课堂知识与自身的判断、联想、动手能力结合起来.通过对实验题目的分析、实验方案的构思和优化、对实验设备的拆装、实验过程成与败的反复,不断提高学生分析问题、解决问题的能力,提高学生理论与实践相结合的基本素质,真正发现理论与实践的不可分离性,理论在实践中得以验证、延伸与创新.
2改变课程设计模式,增加设计内容的创新性
机械基础设计训练主要包括相关课程设计及机械设计创新活动.课程设计是课程体系中的一个重要实践环节,传统的课程设计模式和设计内容已经不能满足现代人才培养的需要,为此教研室对课程设计进行了相应的改革.如机械原理课程设计由原来的利用图解法或解析法进行机构的运动分析变成了机械系统的运动方案设计.课程设计任务可在理论课结束进行,也可在理论课上到一定程度时与理论课并行.提前布置任务,学生就可提前入手,调研资料.这样就可带着问题设计,不懂的内容可通过网络查询或到书本上提前自学,或在老师讲课的时候有针对性地去学,从而获得更深刻的理解.课程设计本着学生为主、教师为辅的思想,激发学生的主观能动性,实际上是对学生将来成为一名工程技术人员的提前演练.设计内容灵活化,可由教师给出,也可由学生自定,自定时就又增加了相关的很多调研工作,增加了对更多设计内容的了解.机械系统运动方案的设计一般分组进行,同学们既群策群力,又有自己的独特之处,大大提高了学生的综合素质和创新能力.又如机械设计的课程设计模式发生转变,由减速器传统设计模式变为CAD编程,既让学生了解现代设计理论,又提高了计算机编程水平.计算机仿真软件也运用到课程设计环节中,便于学生在设计中完成虚拟样机的制作等.
3开展创新型实验开发与创新设计活动,促使实验与设计训练的有机融合
将实验装置作为课程设计或创新设计的载体,也成为教研室课程改革的一项内容.课程设计或创新设计在实验室进行,如利用3DMC组合与创新实验台完成部分同学的课程设计,学生通过机械原理、机械设计和机械创新设计学习所萌发的创造性思维可以从实验台上得以实现.各种基本机构的性能是有局限性的,对基本机构创新也是困难的,而将多个基本机构联合起来组成一种组合机构来使用,往往能较好地满足人们对运动形式、运动规律和机械性能的要求.实践中已产生和创造发明了多种实用的组合机构,实验台可提供大量的组合机构供拼装,从中可以很好地认识组合机构的多种性能,为今后的创新和工程设计打下良好基础.课程设计内容可通过“黑箱”的形式给出机构的功能要求,作为机构创新设计题目,同学们仔细研究机构的功能要求,将总功能分解为各子功能,选择确定各子功能的功能元解,完成机构的功能设计.所解方案灵活多样,要能满足题目要求,同时展开积极的交流与方案对比,促进学习提高.同学们也可自行拟定题目,但涉及的构（零）件应在实验台配置范围内.在题目自行设计过程中,不断研究,不断发现问题,并进一步开发出新的创新性实验,完成了实验内容的积累工作,使设计与实验良好地融合起来.
为了激励学生创新设计的热情,教研室开展了机械创新设计活动.好的作品可参加机械创新设计比赛,以便设计成果的验证,促进技术交流.这给学生又一提高自我、展示自我的平台.创新设计同样可在实验室进行,部分实验开放,学生可自主选择实验内容,可以是创新科技小制作,甚至是小型科学研究.自主安排设计步骤,在教师指导下独立完成,至今已有同学的作品在省机械设计创新竞赛中获奖.
4结论
课程实验与设计训练的改革,为机械基础课程理论与实践的结合搭建了更多的平台,将创新的触角延伸到多自由度的空间.实验与设计理念、模式的变化以及内容的完善补充,特别是二者的有机融合,大大提高了学生的学习积极性和责任感,进一步培养了创新设计能力,对将来学生走上工作岗位,独立从事科学研究非常有利,也大大提高了教学效果.