机械设计类课程教学探讨

机械设计类课程教学探讨

1对概念学习的思考

1.1突出概念的重要性

课程授课开始时,在讲解绪论之前首先对课程题目进行重点讲解。开始时,首先设置一个问题“机械原理主要学习哪些内容?或者说是机械原理是一门什么样的课程?”在学生回答问题前,我会和学生说你们只要理解了“机械原理”这四个字,那么这门课要讲什么内容你们就会非常清楚,在以后的学习过程中也就会有的放矢。开始的时候大多数同学都不能给出一个较好或者是接近的答案。随后,笔者将“机械原理”分解成“机械”和“原理”,给出类似的问题,“机械是什么?原理是什么?”这个时候大多数同学都能给出较贴切的答案。通过进一步的引导,学生对机械原理的含义和机械原理所要学习的内容就有了大概的理解。此时,会再次向学生强调,所有新的概念都是有学生前修的概念所组成,只要对前修的概念掌握了,新的概念学习就迎刃而解了。比如说,要想理解“机械原理”,首先必须明白什么是机械,什么是原理。

1.2强调思考在概念学习中的重要性

专业课程的学习和通俗读物的阅读不一样,字面意思有时候不能充分说明这个概念的表示,需要对概念进一步的理解,这就需要学生学会思考,并且要知道怎么样思考。比如说,机械原理课程中运动副的概念。“有两个构件直接接触而组成的可动的连接称为运动副。”那么,什么是运动副?有两个构件就可以有运动副吗?答案肯定是否定的。这就需要对运动副这个概念进行进一步的思考,或者说对其进行分解。从运动副概念的表述来看,可以对这句话进行如下分解:首先是有两个构件;再次,这两个构件的关系是直接接触(间接接触可以吗?肯定不行);还要满足一个要求就是这两个构件经过直接接触连接以后还要必须能动,如果不能动的话,那它们就组成了第三个新的构件,就不能称为运动副了。通过上面的思考过程来看,判断是否存在运动副,只要看是否同时满足如下三个条件:①有两个构件;②直接接触;③有相对运动。如果这三个条件同时满足,那么就存在运动副。这个例子看起来简单,但是学生如果对三个条件中的任何一个不能理解的话,就有可能对运动副的概念形成错判。从形式来看,这三个条件与运动副形成了一个二级金字塔的样式。所以说,学生在思考的过程中要掌握思考的方法,那就是,从塔尖塔底一步步的对概念进行分解,并且要理清哪些是同层概念,以及这些概念与其上下层概念直接的联系。

1.3概念表述尽量公式化

机械原理是机械设计的基础和机构原理设计遵循的依据,在概念讲授的过程中如果能够以图形的形式展示概念,那么对后续机械设计将有很大的帮助。再者,机械原理是一门承前启后的课程,对基础课画法几何、理论、材料力学和数学等知识要求比较高,自身内容的连贯性也特别强。所以说,在概念讲解的时候能够结合公式和图形的方式对相关概念进行表述,将会加深学生对概念的理解,有助于学生对概念的掌握。下面以公式化表述概念为例。在教材中速度瞬心的概念,“互做平面相对运动的两构件上瞬时速度相等的重合点,即为此两构件的速度瞬心。”在这个概念的理解上如果单纯就字面意思来看比较抽象,并且在实际的授课过程中发现同学理解起来特别困难,这个时候可以利用对表述公式化有助于对此概念的理解。首先,重合点代表的意义可以用公式表示为V1=V2,这里V1、V2分别代表构件1和构件2在重合点的速度;然后,以ω1和ω2分别表示构件1和构件2绕重合点的旋转速度,并记ω1≠ω2,或者是二者相等但反向。通过如此的公式化表述后,学生对瞬心的理解相对来说就容易一些,最后可以达到从繁入简。换句话说,用通俗的语言来表示瞬心的话就是“速度瞬心是一个点,这个点出两个构件的速度相等,并且这两个构件绕着这个点做相对转动。”

1.4对概念的强化方法

在课堂上通过讲课的过程中学生能够逐步的体会到概念的重要性,并且有意识的学会了对一些概念进行相应的思考,但是在作业和实践等环节往往还存在一些问题,通过了解发现,学生可能在课堂上理解了,或者是思考过了,但是没有较系统的对相应的概念去总结。所以在后续的教学课程中,除了随堂的习题作业以外,建议学生对当天所学的概念进行总结并以作业的形式进行考核。主要的做法是这样的。一个概念为一个序号,直接把教材上针对此概念的叙述一字不差的抄写下来,下面要做的就是此项工作的重点,另起一行写本人对这个概念的认识。比如说(1)压力角:作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝对速度Vc之间所夹的锐角。个人认识:压力角是一个角,对于角度来说是有一个顶点和两条边,那么就压力角来说,驱动力F的作用点就是压力角的顶点,驱动力F的作用线和从动件绝对速度Vc所在的直线就是压力角的两条边。如果能够理解到这种程度,不管是作平面连杆机构、凸轮机构还是齿轮机构的压力角都是很容易的事情。通过对学生对概念的总结情况来看,书写比较认真,并且能够做到很好理解的同学,习题的正确性非常高,期末的考试回答的也特别好,相反就比较差。

2注重现代教学手段与传统教学的结合

2.1现代教学手段的优缺点

目前的教学基本上采用多媒体教学,这种现代的教学手段对教学质量的促进和教学效率的提升确实起到了较大的作用,但是就机械类课程教学来说,全程采用多媒体教学有其一定的缺点,并且影响到最终的教学质量。

2.2采取传统教学方法的必要性

通过与学生的多次沟通交流,大多数学生反映的情况是,利用多媒体教学在动画演示、视频播放方面可以很好的展示所讲授机械的结构和运动、作业情况,但是针对一些原理性的讲述,比如说是在机械原理课程中,就凸轮轮廓曲线的设计过程、机构运动简图的绘制等,如果是通过多媒体进行展示,学生的普遍反映是效果比老师在黑板上手工演示要差得多。所以说,在机械类课程,特别是涉及一些应用性的内容时要注重现代教学手段与传统教学方法的相结合,这样可以很好的兼顾到学生对知识的掌握和理解,取得较好的教学效果。

3强调实践能力培养的重要性

3.1机械类课程的特点

从画法几何开始,机械类所开设的课程都基本要求学生要具有较强的生活观察能力、动手能力和理论与实践相结合的融会贯通的能力。再一个,机械类课程的理论性特别强,数学、力学、运动学和动力学等要求比较高。

3.2实践能力培养的方法

鼓励学生多注重观察周围的事物,特别是与机械相关的物件,养成一种爱观察、勤思考的习惯,这是决定学生能否实现实践能力培养的一个保证。再就是学院的实验室在教学期间全程向学生开放,鼓励学生多进实验室,对机械模型进行多观察、多思考,对教学实验用具多拆卸和组装,培养自己的动手和操作能力。并提醒学生在实践的过程中注重理论联系实际,结合课程理论内容的学习进度,有计划的进行相关实践的实施。

4注重团队精神的培养

4.1培养学生善于思想交流的习惯

机械设计没有最好,只有最合适,所以设计的过程中有仁者见仁,智者见智的韵味,只要能够满足设计的功能要求,可以说基本上就是合适的。在概念理解方面鼓励同学间互相交流,并就同一个概念的理解给出自己不同的认识,使大家得到在不同的角度对同一个概念的理解,这样可以优化自己的设计理念,实现最优设计。交流的过程本身是一个分享的过程,任何一个设计一般来说不是单个人能够完成的,需要几个人或者是很大的一个团队才能实现,作为一名设计人员不仅要具有较强的专业素养,更需要有良好的交流沟通能力。

4.2培养学生的整体意识

学生的整体意识培养主要包括两方面的内容,一是,学生对所设计的机械要有一个整体的概念,这是从专业的层面对学生的基本要求。再一个就是,学生在协同设计的过程中要注重团队的整体,不能顾己不顾彼,不考虑自身与团队成员间的设计部分的衔接问题,最后可能会出现衔接不上或者是相互干涉。

5结语

通过对实际的教学过程总结,以及学生的接受和实际学习效果来看,通过加强对机械设计类课程中的概念讲解,可以取得较好的教学效果,学生对课程内容的理解比较透彻,并且可以将所学的内容很好的运用到后续的机械设计实践中去。

作者:张佃平 张树玲 单位:宁夏大学机械工程学院