機械原理課程“三位一體”教學的探索與實踐

申 燚，王明強

（江蘇科技大學機電與汽車工程學院，江蘇 張家港 215600）

《機械原理》課程，是機械類專業的基礎核心課程，是基礎理論課到專業課之間的橋梁，是機械類專業學生能力培養和素質教育的最基本課程?！稒C械原理》課程呈現出知識點多而難的特點，且比較抽象和枯燥，因此如何改革《機械原理》課程，提高教學效率，一直是該課程一線教師所關注的。

1 教學改革的集中點

目前教學改革主要集中在以下幾個方面：

（1）改革教學內容，注重教材及最新教學思想[1]；

（2）改進教學方法和教學手段，提高教學效率[2]；

（3）加強實踐性環節，培養和鍛煉學生的創新思維能力[3]。

上述改革涉及到了《機械原理》的教和學、理論和實踐的各個環節，對提高《機械原理》課程教學效果，起到了很大作用。而其中尤其以教學方法和教學手段，對教學效果起著舉足輕重的作用。

作為傳道授業的教師和以獲取知識為目的的學生來說，教學是兩者溝通和知識傳授的最直接途徑，學習效果很大程度上取決于教學。但從已有的改革成果來看[4~5]，目前該方面的改革仍主要停留在如何用好多媒體課件。

多媒體具有圖文并茂、音像豐富、信息量大的優點，但也存在重點難以凸顯、節奏快、學生難以消化的不足，因此僅僅依靠多媒體是不夠的。板書和教具雖然傳統，但板書具有條理清楚、重點突出及容易把握節奏等優點；教具具有直觀、啟發性強的優點，而后者相對于具有多機構、多運動知識點的機械原理課程來說，優點尤為突出。因此，若將他們與多媒體有機地聯系起來，可以揚長避短、相輔相成更好地提高課程的教學效果。為了進一步改革《機械原理》課程的教學，本文針對教學方法和教學手段，提出了“三位一體”的教學模式，并進行了相應的實踐。

2 “三位一體”教學模式概述

“三位一體”，即有機結合板書、課件和教具的各自優點，通過板書來提供清晰的知識點脈絡，并彌補課件放電影似的快節奏，為學生提供知識點思考和消化的緩沖；利用課件所能提供的大信息量，比如圖片、工程視頻、Flash動畫來彌補板書信息量少、知識難點難以清楚闡述的不足，以及教具的單調性；而針對知識點的教具，則可以彌補板書缺乏理論聯系實際和課件不直觀性等不足。

只有將三者有機地結合起來，才能極大地提高授課效率和效果，培養學生的形象思維能力和加深對教學中難點與重點的消化?！叭灰惑w”的優點是毋庸置疑的，但對于一堂大課，如何將三者進行有機結合，則是教學的關鍵和難點。本文以《機械原理》教材第2章中的機構運動簡圖知識點為例[6]，以顎式破碎機為載體，從下面幾個方面來詮釋如何將板書、課件和教具進行有機結合，實現教學改革的實踐。

3 板書的安排

板書主要是通過對板位合理安排和精心布局，將課堂內容的主要知識點重點突出地列出，使得學生能對課堂內容能了然于心，能有效掌握課程的進程，以及對重點知識點的及時思考和消化。關于運動簡圖知識點，主要向學生傳輸簡圖定義、常見運動副符號和運動簡圖符號，以及簡圖繪制步驟，因此知識點內容可板書如下：

（1）機構運動簡圖的定義。用簡單的線條和規定的符號，來表達構件和運動副以及機構，并且按比例繪制的圖形。

（2）常見的平面運動副符號，如轉動副、移動副、平面高副。

（3）常見機構運動簡圖符號，如齒輪副、凸輪副。

（4）一般構件的表示符號，如桿和軸類構件、固定構件、同一構件。

（5）繪制機構運動簡圖的步驟。

4 多媒體課件的安排

板書有助于學生對課堂重要知識點的把握，但能提供的信息量少，不能很好地將理論知識點與工程實踐相結合，比如運動簡圖是什么，在工程中是怎樣的；此外對于知識難點，也很難生動有效地詮釋，比如機構運動簡圖繪制過程。

課件PPT恰能彌補板書信息量不足，為此在課堂開篇之際，可以首先利用PPT提供一些與運動簡圖相關的工程案例，比如：顎式破碎機、曲柄搖桿泵、步進輸送機、牛頭刨床、抽水機等圖片或Flash動畫，這些既形象又直觀，可以激發學生的學習興趣，并通過提問的方式啟發學生如何設計上述機構。

在講解運動簡圖的繪制步驟時，可以借助于圖1所示的顎式破碎機Flash動畫。構件1與構件2之間的運動副，可以看出構件1與構件2之間是面接觸，由此可以判斷是平面低副，又由于它們之間的相對運動是轉動，最后可以判斷出該運動副是轉動副，其軸心在O點；同樣可以判斷出構件2與構件3、4在B、D兩點分別構成轉動副，構件3與機架6在E點構成轉動副，構件4與構件5在C點構成轉動副，構件1、5與機架6分別在A、F兩點構成轉動副；同時可以看出構件1是一個偏心軸，在畫機構運動簡圖時，偏心軸用實線表示，實線的長度就是偏心距，其他構件都是桿件，都用實線表示，實線的長度即運動尺寸；接下來就可以以運動平面為投影面，按比例畫出該機構的機構運動簡圖。

學生可以一邊觀看Flash動畫，一邊繪制運動簡圖。采用Flash動畫，不僅可以讓學生清楚地看出破碎機的工作過程；而且還能讓學生在繪圖過程中提供方便，不需要自己轉動該機構，就能非常容易地找出該機構的可動件數，以及各構件間的運動副。

通過Flash動畫，學生雖然可以了解運動簡圖的繪制步驟，但是未免仍對實際工程對象是否按照原理工作產生疑惑，此時可以借助PPT的視頻來播放如圖3所示的顎式破碎機的碎石視頻。通過該視頻，學生從動畫轉到了破碎機實物，可以激發學生的學習興趣；同時又能清楚地了解破碎機的真實工作原理：電動機驅動皮帶和皮帶輪，通過偏心軸使連桿上下運動，連桿最后帶動動顎上下運動。當連桿上升時，從而推動動顎板向固定顎板接近，與此同時物料被壓碎或劈碎，達到破碎的目的。當連桿下行時，動顎板在連桿和連架桿的作用下，離開固定顎板，此時已破碎物料從破碎腔下口排出。

圖1 顎式破碎機的Flash動畫截圖

目前位于教學一線的教師，體現出更多地依賴于多媒體，將本應突出知識重點的板書內容，也放在PPT上播出，使得整個教學進程過快，學生猶如看電影，不能很好地把握知識點的主次，且來不及消化過多的信息量，因此課堂結束之后，大腦仍是一片空白。而板書是隨著課堂的進展而進行的，因此很好地把握了節奏，并將重要知識點進行了有效突出，因此將多媒體和板書進行有效穿插結合，可以啟到揚長避短、相輔相成的作用。

圖2 顎式破碎機的視頻截圖

圖3 顎式破碎機模型

5 教具的選用

采用多媒體雖然彌補了信息量的不足，但不具有直觀性，學生始終缺乏親身體會的感覺，而教具恰好能彌補這一不足。在講解如何繪制機構運動簡圖的時候，為了進一步讓學生有身臨其境的感覺，而不是紙上談兵，可以采用如圖3所示的顎式破碎機模型教具。講解時：

（1）首先緩慢運轉破碎機模型；接著讓學生找該機構有多少個可動件，破碎機總的構件數就是可動件數加一；然后讓學生找出構件間的運動副；

（2）選擇破碎機的運動平面為投影面，按照上述所說的構件和運動副表示方法，繪制運動示意圖；

（3）測量各運動副間的尺寸；

（4）根據紙張大小，選擇合適的比例，按比例繪制出機構運動簡圖。

在課堂教學的過程中，利用教具不僅彌補板書和課件的不直觀性，還可以通過教具來與學生互動，讓學生上講臺親自操作來體會機構的運動過程，并分析其工作原理，從而加深知識點的理解，激發學習的興趣。

6 結束語

《機械原理》是機械類專業學生的核心基礎課，知識點多而難且很抽象，學生往往難以對課上內容及時領悟，因此改革課程的教學方式，提高教學效果勢在必行。課題組在校區基金的資助下，對《機械原理》課程的教學進行了改革嘗試，對各章節的知識點按照“三位一體”的教學模式，進行了設計和教學。從學期末的學生網上評價可以看出，課程的教學改革方式還是非常成功的，學生普遍反映老師教學認真，思路清晰，講述深入淺出，重點突出，能理論聯系實際，激發了學生的學習興趣，取得了較好的教學效果。

[1]王衛民.機械原理課程改革探索及實踐[J].科技創新導報，2011，（6）：177.

[2]張軍昌，郭紅利，侯莉俠.機械原理課程教學改革與探索[J].長江大學學報（自然科學版），2011，8(5)：267-269.

[3]郭紅利，張李嫻，張軍昌.機械原理課程教學體系改革的探索[J].高等農業教育，2011，6(6)：59-60.

[4]曹金玲.機械原理課程教學改革研究[J].科技信息，2011，（1）：110.

[5]趙 京，魏珊珊.機械原理課程的教學改革實踐[J].化工高等教育，2007，（1）：14-16.

[6]孫 桓，陳作模，葛文杰.機械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2006.