機械設計實驗教學改革的探索與實踐

劉月英 張海霞 王南

【摘 要】實驗教學是機械設計課程的重要內容，培養學生的創新思維和應用能力，通過教學改革能涌現出更多實踐型、創新型人才，本文對目前機械設計實驗教學環節進行了分析，提出對實驗教學加以改進的方法與措施進行探索，并將其付諸實踐。

【關鍵詞】機械設計;實驗課程;教學改革

《機械設計》是所有工科院校機械類專業必修的專業課程，通過對本課程的學習，學生能夠掌握在機械設計時所必備的應用性基礎知識和技能;并可以解決生產過程中的實際具體問題，目前大部分學生對機械工程缺乏必要的感性認識和實踐了解，學習這門課程有一定的難度，分析問題解決問題能力較差。創新設計的愿望和積極性不高，鑒于這種情況，必須對傳統教學方法進行改革與創新。

一、機械設計實驗教學現狀分析

機械設計課程是培養學生進行機械設計能力的教學環節，在教學上采用課堂教學、實驗和課程設計等方式進行。由于機械設計本身是一門和實踐結合非常密切的課程，所以教學上也要求采用與科學研究和工程實踐相結合的教學方式，盡可能地讓學生通過本門課程的學習，掌握較多的有關機械設計實踐方面的知識。從提高學生素質能力的要求來看，目前實踐性教學環節還需要進行必要的改進[1]。

目前的機械設計課程的實踐教學環節，由于實驗項目多為演示性、驗證性實驗，或部分綜合性實驗等，在這些實驗過程中沒有達到讓學生理解機械設計的基本知識的目的。曾調研過實驗課的學生，對所學的實驗課程有什么印象和體會，由于學生自己動手操作的太少，因此實驗沒有達到預期目的。這種現象是目前很多實驗課程中的普遍情況。比較國外大學工科專業的實驗課情況，實驗課程學時較多，一個實驗可以做4- 8個學時[2]，雖然實驗內容相對多一些，但是能夠保證學生較充分地參與實驗，了解實驗過程、內容和目的等，實驗效果較好。為了提高實驗課程的教學效果，在實驗環節方面應該進行具有新意的改革。

二、實踐教學改革建設的初步設想

從提高學生實踐知識能力的目的來分析，應開展使學生有較多機械生產實際的實驗項目，尤其是設計性的實驗項目，可以提高學習興趣，促進學習效果。目前國內的大學生很少接觸工程實際，非常缺乏機械以及和機械相關的生產實踐方面的知識。機械設計課程面向實際生產過程的知識，但缺少工程實踐活動，很多內容不易理解，實踐動手能力較弱，為改善目前現狀，實驗教學方式在以下幾方面還需要改進。

（一）增加學生的動手機會

目前的實驗項目，學生動手機會太少，多數情況下學生只是以觀眾的身份參加實驗，因此對實驗的要求、內容和方式、方法沒有比較全面的體會。對于機械設計中應用最多的帶傳動實驗，多數學生僅留下測試了帶的性能的印象，至于測試原理、測試方法、測試過程不能領會貫通，分析其原因，一是事前的準備預習工作不夠，二是實驗中沒有能夠獨立完成整個實驗過程也是重要原因。實驗時學生分工有測試力矩的，有檢測帶輪轉速的，有負責加載荷的，還有負責記錄數據的等，因為第一次接觸這樣的實驗項目，所以多數同學在實驗中注意的僅是如何完成自己的工作，對于整個實驗的目的、要求和作用機理沒有詳細了解。

（二）開設既符合課程要求學生又比較熟悉的實驗項目

學生不熟悉的實驗項目，難以提高學生的學習興趣，為了實驗而進行的實驗項目，學生感覺枯燥，影響學習效果。機械設計課程的實驗項目應注重基礎內容的學習，并盡量結合學生的生活環境，如軸系創新組合實驗、傳動系統搭接實驗。

（三）開設彈性時間實驗

一是學習的時間不要限制太緊，不用必須在固定的時間進行實驗，二是可以根據學習情況，適當對完成實驗的學時進行必要的改動，一個實驗不局限只能用2個學時，必要的話可以用4個或6個小時，目的是達到要求的學習效果。

三、自行車拆裝實驗項目的嘗試

（一）機械設計課程實驗項目的特點

通過以上分析，我們認為從提高學生實踐動手能力的角度出發，機械設計課程的實驗項目應有以下特點，才有利于提高學生的學習興趣，并取得較好的學習效果。

1.貼近生活結合學生的生活實際，讓學生在生活中能夠感受到所學的知識不是空中樓閣。

2.親自動手增加讓學生親自動手操作、實踐的機會，認識到實踐知識僅依靠教，是不容易體會的，只有認真動手實踐才能夠真正掌握。

3.易于掌握實驗的內容不能過于復雜，因為機械設計基礎知識學習階段，學生的接受能力還是有一定限度的。

（二）自行車拆裝實驗的特點

根據以上要求，提出開設自行車拆裝實驗項目的計劃。

1.自行車是全民的主要交通工具，大家對自行車不陌生。但是現在的大學生雖然利用自行車，卻不太了解自行車的原理及性能，自己動手修車的同學不足10%，這其中固然有節省時間的因素，但是絕大多數學生是因為不了解自行車的構造，不會修車。

2.自行車相對來說屬于比較簡單的機械，自行車中有軸、軸承、螺栓、螺柱、離合器、鏈傳動 機構、彈簧等機械零件與構件，也包含相當多的機械設計知識，因此通過自行車拆裝實驗，能夠使學生了解通用機械零部件的知識，了解普通機械的裝配方法，提高學生的學習興趣。

3.自行車拆裝實驗具有較好的安全性。學生可以自己管理、自己設計實驗內容進行裝配實驗，發揮學生主動學習的能力。

（三）自行車拆裝實驗的實踐

為節約資金降低成本，實驗室可以購置廢舊各種典型的自行車和相當數量的各種自行車零部件，初步擬訂實驗指導書，試行了自行車拆裝開放性實驗項目。通過實驗教學實踐，能夠提高學生對機械結構的理解和認識，了解到還有很多自己不懂的內容;安全性好，學生可以無顧忌地大膽動手，從實驗的實施中，也發現需要改進之處。

本文對機械設計課程的實驗教學環節進行了分析，在此基礎上提出改進實驗教學環節效果的初步想法，購置自行車拆裝實驗項目的基本設備，初步擬訂了實驗指導書，并在教學中進行了嘗試。希望能為今后開展實踐性教學環節的建設工 作提供一些參考。

參考文獻：

[1]王月琴，張進，陸衛娟.機械設計實驗教學改革[J].機械管理開發，2005 （4）： 54-55.

[2]劉元林.大工程背景下機械設計基礎實驗教學改革的研究與探索[J].實驗技術與管理，2010，27（1） ：14 -16.