在《机械设计基础》课程中贯彻高校教学原则

高校教学基本原则包括科学性与思想性相结合、理论联系实际、统一要求与因材施教相结合、知识传授与能力培养相统一、教学与科研相结合原则、系统性与循序渐进相结合、专业性与综合性相结合原则等诸多方面，体现在教学思路、教学方法、教学内容、教学对象等各个教学环节中。本文针对机械设计基拙课程的特点，介绍了如何在教学的各个环节贯彻高校教学基本原则，提出了在教学中培养学生机械大系统观念、工程意识、机械设计能力和创新愈识的方法。

高校教学原则的内涵是根据教育规律和一定社会的教育目的，在总结教师先进教学经验的基础上，结合高校的特点而制定的，是高等学校教学工作必须遵循的基本要求，包括科学性与思想性相结合、理论联系实际、统一要求与因材施教相结合、知识传授与能力培养相统一、教学与科研相结合、系统性与循序渐进相结合、专业性与综合性相结合原则等诸多方面。

《机械设计基础》是机械类及近机类专业的一门主要技术基础课程，对学生学习专业课程起着重要作用。它的主要任务是使学生掌握各种常用机构及通用零件的工作原理、特点和应用的基本知识，使学生初步学会根据具体条件及与本课程有关的标准、规范，选用机构及零件类型，并能对机构的运动、零件工作能力进行简单的校核，从而具有设计简单机械传动装置的能力。该课程的综合性和实践性都很强，它要求学生不仅要掌握扎实的基础理论知识，更重要的是理解那些从工程实践中得来的知识经验，还要具备将所学知识应用到工程实践中去的能力。在当前《机械设计基础》教学过程中，存在一些问题，比如教学方法不被重视，教学方法改革难以突破；传授知识的教学方法多，忽视发展学生智力的教学方法；运用单一的讲授法多，而运用多种有利于大学生独立学习的方法少；在课堂讲授中，灌注式多，启发式少，讨论式少，学生参与度低；注重集体教学方式，忽视个别教学方式，不能很好的进行因材施教；不能将现代化教学手段与教学方法改革有机结合等现象。

随着教学思想和理念的变化，社会对人才培养质量要求越来越高，现代科技迅速发展，教学时间和内容矛盾越来越尖锐，这就要求我们提高效率，改变低效率的陈旧落后的教学方法；进一步转变教学思想和教学观念，坚持主体式、互动式、启发式教学思想，以学生为本，重视调动学生的学习积极性，重视培养学生的创新精神和探索、研究能力；同时，教学技术的发展及其广泛运用，学生获取知识技能的途径增加，促使教学方法与之适应，科学技术手段的发展，对教学方法的改革提出了新的要求。比如废止注入式或填鸭式教学方法，提倡灵活采用启发式、讨论式、探索式、研究式等教学方法；实行师生互动，课内外结合，集中教学和个别化教学结合，理论教学方法改革与实践教学方法改革相结合，充分发挥各种教学方法的整体功能，根据不同的教学内容和目标来选择与使用不同的教学方法，注意发挥多种教学方法所构成的方法体系的综合整体功能；把教学方法与学习方法统一起来，教师在选择和设计教法时，不能脱离学生的实际，应加强学习方法的研究，把教法建立在学法的基础上，将教法与学法进行统一设计和安排，使学生获得与教法相适应的学习方法等。在《机械设计基础》课程的教学过程中，笔者认为可以从教学对象、教学思路、教学内容、教学方法等方面贯彻高校教学原则。

教学对象。根据专业设置和本、专科、高职的不同层次的现况，按不同专业、不同层次实施教学，注重课程的教材建设，分别制定相应的教学大纲，编写和选用不同的教材。

教学思路。任何一门知识都具有系统性，《机械设计基础》亦如此。确定教学思路尤为重要，因此课堂教学应围绕一定的主线展开，这样学生在学习时能对所学内容有一个整体认识，不会产生杂乱的感觉，有助于学生对知识的灵活应用。

《机械设计基础》上半部分主要介绍了三大类常用机构：平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构，其中各类机构又可划分为很多种类。由于种类众多，容易使学生感到内容繁杂。为了使学生从总体上把握各类常用机构，在讲解时以常见的往复式四冲程内燃机作为这一部分的教学背景或主线。使学生在学习某种常用机构时，联想到其它常用机构，并进一步引导学生主动分析各种常用机构的异同点。

往复式四冲程内燃机利用平面连杆机构变换运动形式（移动形式与转动形式之间的变换），实现可燃气体的进气、压缩及排放；利用齿轮机构变换运动速度；利用凸轮机构变换运动形式（将转动形式变换为移动形式），实现进气阀与排气阀的开关；最后通过飞轮实现输出转速波动的调节。内燃机工作过程所涉及的内容包含了《机械设计基础》上半部分需要讲授的所有主要内容。应该在第一章中给学生较详细地介绍内燃机的工作原理，并在以后各章的教学中加以利用。如在讲解曲柄滑块机构时，讲到该机构有两种类型，即对心曲柄滑块机构及偏置曲柄滑块机构。然后提问：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，而偏置曲柄滑块机构存在急回运动。然后解释内燃机的输出要求尽可能匀速输出，故选用对心曲柄滑块机构。这样以实际工程机械为例讲解对心曲柄滑块机构及偏置曲柄滑块机构的特点，能使学生印象深刻。这样学生在学习时能有一个清晰的工程应用背景。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常用机构有一个整体认识，也加深了对机构间异同点的认识。为以后针对不同应用场合进行机构选型、机构综合和机械设计打下基础。

《机械设计基础》下半部分是关于通用零部件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。通用零部件种类较多，如有螺纹联接、键联接、齿轮传动、蜗杆传动、带传动、轴、滑动轴承、滚动轴承、联轴器等，学生对这部分内容普遍感到“繁杂”。在介绍这部分内容时可考虑与对应的课程设计内容相联系，如与带式输送传动装置（减速器）的设计相联系。众所周知，课程设计是高等工科院校相关专业学生运用所学相关理论知识解决工程实际问题的第一次较全面的设计训练，是机械设计课程的一个重要教学环节。因此在《机械设计基础》下半部分教学中以工程设计为目标，以减速器为主线。使学生在学习各种通用零部件时能够密切联系实际，同时能从全局高度理解各零部件间的关系。如齿轮传动设计，通常已知传动方案、转速比、传递功率及输入轴转速。在讲解时告诉学生，传动方案是根据使用情况及各种传动方式的特点首先确定的。传动方案可以包括齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链传动或它们的组合。而在齿轮传动部分，转速比的选择一方面与齿轮传动类型、齿轮精度、润滑方式有关，另外也与整个系统各部分传动比的分配有关。传动比的不同分配，决定了齿轮所受到的力的大小和齿轮的尺寸，同时对齿轮所在主轴的结构尺寸和滚动轴承的选择产生影响。

因此齿轮传动设计不是孤立的，它对整个系统各零部件的设计都有影响，设计时应综合考虑。这样将齿轮设计放在一个大系统进行讲解，有助于学生理解已知条件和设计结果间的关系，当已知条件变化时，也能根据具体情况进行设计，而不是机械地模仿。

教学内容。由于《机械设计基础》所介绍的常用机构及通用零部件众多，为了不使学生感到“繁杂”，合理安排各章顺序是很重要的。一般可按书上所编章节的顺序讲，也可根据讲授内容予以调整。“轴”在课程中是很重要的一章，轴的设计涉及到轴上的所有零部件。如联轴器为标准零部件，在选择时，其轴孔直径影响到轴的最小直径；齿轮的尺寸影响到齿轮所在位置处转子的直径；在进行轴的结构设计时，轴上传动零部件的受力情况，影响到滚动轴承或滑动轴承型式的选择，进而影响支承所在位置处轴的直径及轴的结构。因此在讲授时，将“轴”的内容安排在最后讲。先介绍各种联接、传动及支承零部件的工作原理及其设计，然后通过介绍“轴”的设计，将各种联接、齿轮传动、蜗杆传动、带传动、滚动轴承及滑动轴承等零部件综合在一起。这样做容易使学生感到系统性强、条理清晰。教材中的内容需要教师的分析和挖掘，从各个方面对问题进行深入揭示和细致分析，才能使学生深刻理解，灵活应用。

教学内容中注重创新思维培养。“设计”从某种意义上讲就是一种“创新”。没有“创新”的设计只能是模仿别人的一种陈旧的设计，只有创新设计才有可能超越过去，创造未来。只有创新才能在激烈的市场竞争中占有一席之地，才有可能超越对手。《机械设计基础》是培养学生从方案设计、机构分析、机构设计，直到机械零部件设计的一门设计性很强的技术基础课，它对学生专业课的学习及今后工作关系重大。在教学内容中自始至终都应注意培养学生的创新设计能力。机械原理部分增加“机构创新设计法导论”章节，着重讲授机构选型及机构创新设计的基础知识。重点培养学生创造性思维的意识及能力，重点讲授机构创造演化的基本方法，以及组合机构形成的基本方法和组合机构的类型等。这些内容都有利于学生创新设计能力的提高。同时在教学各个环节中始终鼓励学生热心于发明制作，要求学生在课程设计中不断有所创新，同时结合课程学习阶段不定期举办创新设计大赛。

教学方法。将现代设计方法引入课程教学内容，并注重应用与实践在教学内容上，正确处理好传统内容与现代设计理论知识的关系。

根据国家教委有关“《机械原理》、《机械设计》课程教学改革指南”精神，《机械原理》课堂教学淡化原来简化的、近似的计算法及图解法，强化了精确的解析法及机构创新设计方案设计、多自由度机构、优化设计等内容，为学生计算机编程打下良好基础，扩大了学生的知识面。在传授机械原理知识时，适当加入一些电和控制的知识。在《机械设计》课堂教学中逐步引入现代设计方法及理论，如创新设计、计算机辅助设计等内容，以及与本课程有关的新结构、新材料、新技术，从而扩大学生的知识面。

在课程教学中尤其是课程设计教学等环节中，注重对学生现代设计方法应用能力的培养与实践。教学中除引入现代设计方法及理论知识外，还适当介绍当今先进的设计分析软件，如Workingmodel，Ansys等；并在作业、课程设计中加强学生计算机辅助设计的训练及相关软件的应用。课程中每次安排学生上机时数为10～15小时，通过电算编程，既加深了学生对教学内容的理解，又在计算机应用方面得到了锻炼。在大作业和课程设计中，起逐步实行了计算机辅助设计，收到了较好的效果。当然受到机房条件的限制，计算机辅助设计还没有完全实现，希望在以后加大这方面的工作。

改革课程教学手段——多媒体教学在教学手段上，积极开展多媒体教学及多媒体教学软件的开发。

《机械设计基础》课程是实践性较强的课程，由于学生的工程实践知识薄弱，在教学中加强学生的感性知识显得相当重要，为此应利用多媒体课件用于教学，在此基础上利用VC、VB、Authorware、AutoCAD、3DSMAX、Powerpoint等软件工具自制开发了该课程的教学软件，分别用于课堂教学、实验教学、课程设计等环节中。既充分发挥教师自主建设课程的作用，又能把课程中重点、难点以及讲起来吃力听起来困难的地方表现得形象生动。

创新思维能力的培养随着知识经济时代的到来，把培养有创新能力的新一代工程技术人才摆到非常重要的战略高度。

高等教育将逐步摆脱那种过于注重书本知识，而忽略对学生综合能力培养的旧教育模式。《机械设计基础》课程教学与实验环节是学生向专业课过渡的一门重要技术基础课程。因其课程内容上的独有特点，对学生的创新意识培养，综合素质的提高等环节有其他课程不可替代的作用。为此，联系高等学校教学的原则，应做好改革课程设计内容与方法。现在的机械设计基础课程设计，要求学生根据设计题目给定的要求设计出一种机构以满足机构的功能要求；并对已确定的机构进行尺寸综合和运动学、动力学分析。其题目类型历届学生相近，均属纸上谈兵，学生课程设计枯燥无味，并且有相互抄袭现象。针对这一现状我们应进行改革，在课程设计中注重方案设计中学生创新设计能力的培养，在设计任务书中提出总的要求，具体题目可由学生自拟，由学生收集资料，计算、勾画草图，设计出初步方案，并使用木材、塑料板、硬纸板、图钉等材料构造机构模型。发现理论设计中的缺陷，自己提出修改方案，直至能满足设计任务书中的要求为止。该方法可提高学生的动手能力、工程实践能力，激发了学生对机构创新的兴趣。

总之，《机械设计基础》是一门非常重要的技术基础课，内容较多，研究如何在教学中培养学生机械大系统的观念、工程意识、机械设计能力、创新意识是非常重要的。而在教学中贯彻高校教学原则的前提和指导下，不断改进教学内容、教学方法，有助于提高学生的学习兴趣，增强他们学习的主动性，为今后进行相关机械设计工作打下良好的基础。