時間：2023-09-14 17:45:13
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機械原理和理論力學，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
一、機械工程基礎課程特點及內容
機械工程基礎是普及機械和機械工程的基本知識、基本概念和基本內容的課程。對文科類、管理類、計算機類、藝術設計類等專業具有開拓學生的視野、增加知識面、拓寬專業、提高學生的工程能力的作用;其任務是培養學生認識機械和機械工程的能力,是工科類非機械類專業具有工程特色,適應高新科學技術社會發展的需要。機械工程基礎的內容選擇是根據機械工程的基本內容確定的。主要講授機械發展與人類社會進步的關系及機械工程發展的趨勢,介紹工程力學、工程材料、工程制圖的基本知識,簡述機械的組成原理與工作原理、常用機械零件強度、剛度的概念、機械產品的制造技術、液壓傳動和氣動技術的概念、現代設計方法等等內容。學生通過對各部分內容的學習,了解機械及其產品從設計、制造到使用過程中需要哪些知識及其在機械產品中的地位和作用。
二、機械工程基礎實驗內容分析
機械工程基礎實驗按照實驗課教學體系分為設計與制造工藝、檢測與分析、材料與性能三個部分。機械工程基礎實驗是一門獨立的實驗課程,所有實驗都在機械基礎課實驗教學示范中心進行。本實驗課與工程力學、工程制圖、機械原理、機械設計、工程材料及成型技術基礎、互換性與技術測量基礎等課程的理論教學相銜接。
1. 實驗理論
(1)韌、脆性材料在受拉、受壓和扭轉時力學性能測試的原理和方法;電測法基本原理,單向、平面應力狀態的靜態應變測量與應力計算的原理和方法;沖擊動荷系數測定的原理和方法;現代光彈測量的基本概念。(2)組合體模型的測量和組合體視圖及剖視圖的繪制方法和尺寸標注方法,機械零件功能和結構分析方法以及機械零件測繪方法和步驟,部件功能和結構分析方法以及部件測繪方法和步驟。(3)機構運動簡圖測繪與結構分析,機械運動分析方法,漸開線齒輪范成加工原理,剛性轉子的動平衡原理,機械動力學,典型機械零件狀態測試,滑動軸承性能測試與分析的原理和方法,減速器結構分析方法和步驟,各種典型機構及典型機械的綜合分析方法。(4)金相顯微分析的原理和方法;試樣制備方法,Fe-C狀態圖、C-曲線;表面強化原理和方法;焊接接頭顯微組織分析的原理和方法;力學性能(布氏硬度、洛氏硬度、顯微硬度、摩擦性能)測試的原理和方法。(5)機械加工完成后零件的尺寸誤差、形位誤差、表面粗糙度、螺紋幾何參數誤差的基本原理和方法;零件互換性所進行的必要的精密技術測量的原理和方法;測量數據的處理技術的原理和方法。
2. 實驗教學
著重講授如何用科學的手段來完成理論的驗證;如何組織實驗、處理數據和分析實驗現象;介紹常用設備和儀器的原理、構造和使用維護方法以及綜合實驗內容的思路和方案設計等。
3. 對學生能力培養的要求
(1)培養學生運用實驗原理和方法進行科學實驗的能力,即如何從實驗目的出發,根據什么原理,選擇何種實驗方案,配套哪些儀器設備,確定實驗程序從而獲得準確的數據并得出正確的結論。(2)通過實驗熟悉常用儀器、設備的基本原理、結構、性能;學會調試儀器和排除故障。同時,要培養學生分析問題和解決問題的能力,使學生的實驗技能進一步得到訓練和提高。(3)通過本課程的學習,加深對相關理論課程教學內容的理解,加固理論知識。(4)通過實驗過程以及完成實驗報告,培養學生嚴肅認真、實事求是的科學態度和一絲不茍的工作作風。
三、實驗項目的設置
1. 機構運動參數測定與分析實驗
基本教學要求:初步了解電測機構運動參數的基本原理,利用計算機對平面機構動態參數進行采集、處理、實測、仿真比較優化設計,分析機構參數對機構動態參數的影響。
2. 機構運動簡圖測繪與分析實驗
基本教學要求:掌握根據機械實物模型繪制機構運動簡圖的技能;計算自由度、驗證機構運動確定性;了解正確選擇長度比例尺方法。
3. 軸系結構設計實驗
基本教學要求:熟悉和掌握軸的結構與設計,軸上零件的常用定位與固定的技術方法,軸系結構設計的要求與常用軸系結構,為后續機械設計打下良好的基礎。
4. 金相顯微分析法實驗(鐵碳合金平衡組織顯微分析)
1．專業認知學習階段
在第一學年第一學期開設的“機械專業導論”為所有機械專業本科生的必修課(32學時)。該課程保證有8學時的關于紡織機械的授課內容，重點介紹紡織機械行業的情況、紡織機械的分類、紡織機械的主要設備，使學生對紡織機械有初步的感性認識。
2．專業基礎課學習階段
紡織機械門類繁多、性能各異，有紡紗機械、織造機械、化纖機械、針織機械、非織造機械、染整機械、服裝機械、紡織器材與儀器8大類，分別對應8個紡織機械子行業，僅紡織機械的主流機型就超過200種。這些門類繁多的紡織機械幾乎涵蓋了所有的機械結構、光機電控制系統及工程材料。因此，在通用機械類課程教學中，以紡織機械為載體，將紡織機械的案例融入到如“機械原理”“機械設計”“機械工程材料”“機械制造技術基礎”“微機原理及應用”“測試技術”“液壓氣動技術”等相關課程中，盡可能以紡織機械為案例進行授課。
3．專業課學習階段
對于實行學分制的高校來說，學生有一定的選課自由，但由于專業課的學時有限，因此，紡織機械類選修課不宜開設太多，以免因選課人數太少而導致課程設置流產。我校(東華大學)機械工程學院機械工程及自動化專業設有4個專業方向:機械設計及理論、機械制造及其自動化、機械電子工程、幕墻工程與機械。在機械設計及理論專業方向開設3門紡織機械類課程:(1)“紡織機械概論”，64學時，基于大紡織范疇，涉及紡紗機械、織造機械、針織機械、化纖機械、染整機械、非織造機械等內容，使學生了解紡織機械的工作原理、基本構成。(2)“紡織機械設計(1)”，48學時，使學生掌握紡紗機械、織造機械、針織機械的共性關鍵機構及系統的設計原理和方法。(3)“紡織機械設計(2)”，48學時，使學生掌握化纖機械、染整機械、非織造機械的共性關鍵機構及系統的設計原理和方法。機械設計及理論專業方向的選修課設置如表1所示。要求學生至少選修12學分。選課組合方案如下:(1)偏“通用機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、機械優化設計、機械動力學基礎、機械噪聲控制。(2)偏“紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(1)、紡織機械設計(2)。(3)“通用機械+經典紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(1)、機械優化設計、機械動力學基礎(或機械噪聲控制)。(4)“通用機械+新型紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(2)、機械優化設計、機械動力學基礎(或機械噪聲控制)。
4．實踐教學
在機械類實驗教學、工程實踐教學、課程設計、畢業設計中，以紡織機械為載體，設計相關題目或課題;在專業實習(實驗)階段，確保有4個學時的參觀實習，要求撰寫參觀實習報告。
二、編寫適應新形勢的紡織機械類教材
(1)首次出版“十二五”省部級規劃教材《紡織機械概論》(陳革、楊建成主編，中國紡織出版社，2011年5月出版)。該教材基于“大紡織”的概念，介紹紡織機械的分類，分析紡紗機械、織造機械、針織機械、化纖機械、染整機械、非織造機械的基本工藝原理、核心技術、關鍵設備、產品分類等;還簡要介紹了國內外紡織機械制造業的現狀、光機電一體化技術在各類紡織機械上的應用情況及現代紡織機械設計的發展趨勢。
(2)出版“十二五”省部級規劃教材《織造機械》(陳革主編，中國紡織出版社)，獲2011年中國紡織服裝教育學會優秀教材獎、2012年中國紡織工業聯合會科技進步二等獎。
(3)出版“十二五”省部級規劃教材《紡紗機械》(毛立民、裴澤光主編，中國紡織出版社)。教材介紹了紡紗機械的分類、機構組成、工藝過程和工作原理，以及近年來紡紗機械的新裝備和新技術，特別是機電一體化技術在紡紗機械上的應用。
(4)正在編寫“十二五”部委級規劃教材《機械專業導論》。該書為面向紡織特色高校機械工程及自動化專業的概論性教材，其中包含紡織機械概論的相關內容。主要內容有:機械工程概述、機械工程中的力學、機械設計、機械制造基礎、機電一體化技術、新材料及其工程應用、紡織機械導論。
(5)正在編寫“十二五”部委級規劃教材《紡織機械設計》。教材從各類紡織機械中提煉出關鍵共性機構(裝置或系統)，強調對機構(裝置或系統)的綜合設計。主要內容有:梳理機構的設計、牽伸機構的設計、卷繞機構的設計、往復運動機構的設計、同步傳動機構的設計、烘干裝置的設計、紡絲成型裝置的設計、自調勻整系統的設計、針織成圈機構的設計、立體織物編織機構的設計。
三、編寫《機械類課程的紡織機械案例集》
《機械類課程的紡織機械案例集》擬收集各類紡織機械的典型機構(裝置或系統)案例，可用于“機械原理”“機械設計”“機械制造技術基礎”“液壓與氣動技術”“測試技術”“機電控制系統”“機械工程材料”等機械類課程的教材編寫、課件制作、授課舉例等，從而將紡織機械的案例融入到相關課程中。表2為機械類課程的知識點與紡織機械典型機構(裝置或系統)的對照表。
四、編寫《紡織機械課程設計(畢業設計)選題集》
從以往的畢業設計或課程設計題目中，精選出包括各類紡織機械典型機構、典型系統的題目，在此基礎上修改、擴展，設計新的課程設計或畢業設計題目;從所承擔的紡織機械類科研項目中，提煉出一些典型機構或共性技術，設計出適合本科生畢業設計或課程設計的選題，同時編寫《紡織機械課程設計(畢業設計)選題集》。
五、結語
（淮安信息職業技術學院 江蘇 淮安 223003）
摘要：針對高職教育壓縮理論課時而教學內容并未減少的實際情況，將“工程力學”和“機械設計基礎”兩門課程的教學內容進行了優化整合。通過采用“并行”和“串聯”方式進行授課，及時將“工程力學”課程知識應用到后續“機械設計基礎”中，既節約了教學時數，又提高了教學效果。
關鍵詞 ：工程力學；機械設計基礎；課程優化整合；高職教學
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）07-0110-03
“工程力學”是機械類專業的一門專業基礎課，研究工程構件最普通、最基本的受力、變形、破壞以及運動規律，為“機械原理”、“機械設計”等技術基礎課和一些專業后續課程的學習打下必要的基礎。原有“工程力學”課程內容包括理論力學和材料力學兩大知識模塊，“機械設計基礎”課程內容則包括機械原理和機械設計兩大知識模塊。現在我們將“工程力學”和“機械設計基礎”合并為一門“機械設計基礎”課程，其中力學部分分配了約20學時，機械設計基礎部分分配了約70學時（含6學時的實驗）。這不僅考驗教師的教學組織能力、授課方式及技巧，還考驗學生的接受能力。如何在教學時數大幅減少，而教學目標和教學內容幾乎沒有變化的情況下，把這門整合后的課程上好，對教育工作者帶來了很大挑戰。近十幾年來，筆者一直從事“工程力學”和“機械設計基礎”等課程的教學，熟悉相關知識點之間的銜接，針對學時減少等課程整合后的問題，試著對授課方法作了一些調整，對授課內容順序進行了優化整合，對相關知識點作并行講授，收到了理想的教學效果。
兩課程的教學內容分析
（一）工程力學
機械類專業的“工程力學”課程教學主要是為后續課程“機械設計基礎”服務的，機械設計中用到的設計理論都是源于工程力學中材料力學部分，而材料力學的學習又必須以理論力學為基礎，所以理論力學的靜力學概念和公理、受力分析、力系及平衡是機械設計的必備知識。材料力學中的材料力學基本概念、桿件變形基本形式、軸向拉伸與壓縮、剪切與擠壓、扭轉變形、彎曲變形及彎扭組合變形這些內容，在機械設計中是必不可少的，所以這些內容也是必要的教學內容。
（二）機械設計基礎
“機械設計基礎”課程主要是培養學生學會機構原理分析、傳動參數計算及典型零件的設計或選用，為學習后續機械制造技術和機械制造工藝等專業課程進行必要的知識儲備。機構自由度、平面連桿機構、凸輪機構、間歇運動機構、帶傳動、齒輪傳動、輪系、螺紋聯接和鍵聯軸、軸承等內容都是必須學習的知識點。
兩課程知識點的關聯性分析
（一）工程力學各知識點之間的關聯分析
“工程力學”課程各知識點之間是密切關聯的：（1）靜力學概念，這部分內容主要是對力學中相關名稱的規范性定義或描述，是力學工作的“語言”，它貫穿整個力學教學和學習過程，是后續力學課程各章節的基礎知識。（2）靜力學公理，揭示了作用在物體上各個力之間的內在規律，是前人總結出來的規律，學習它后可以對物體進行正確的受力分析。（3）受力分析，主要介紹構件的受力分析步驟及方法。受力分析貫穿工程力學的始終。教會學生進行正確受力分析技巧在工程力學教學中顯得尤為重要。（4）力系及平衡，這部分知識主要揭示在平衡狀態下，作用在物體上各作用力之間存在的內在聯系，為建立各個作用力之間的關系提供理論支持，進而可以利用平衡來分析和求解作用在物體上未知的力。它是我們由已知世界探索未知世界的連桿。（5）材料力學基本概念、桿件變形基本形式，是材料力學基礎知識，為我們研究材料變形、受力分析提供了方法。（6）軸向拉伸與壓縮、剪切與擠壓、扭轉變形、彎曲變形及彎扭組合變形，揭示了工程中或機械中構件最基本的變形規律、強度校核和尺寸設計方法，是后期機械零件設計的理論依托。由以上分析可見，工程力學各部分知識點之間的關系如圖1所示。
（二）機械設計基礎各知識點之間的關聯分析
“機械設計基礎”課程各知識點之間是密切關聯的，共同構成一個有機的整體：（1）機構自由度是分析機構和機器運動情況的理論基礎。我們設計的機構或機器一定要按照人為設定的軌跡運動，既然這樣，大多數運動裝置設計時就要先進行自由度計算。若自由度和機構的主動件的數目相同，則該裝置就能按照設計的軌跡工作，否則該機構根本就不能動或運動過自由。（2）平面連桿機構、凸輪機構、間歇運動機構是機器中常見的基本機構，復雜的機構和機器一般是由這些機構組成的。（3）帶傳動、齒輪傳動、輪系是機器中常見的傳動系統，設計機械時也要進行傳動系統的設計。（4）軸是機器中重要的零件。軸是用來支撐機器中回轉零件的，是整臺機器的核心。（5）軸承也是機器中重要的零件，它是用來支撐軸的，以保持軸的回轉精度。（6）聯接是介紹機器中零件之間最常見的聯接方法，在機器選用某一型號的此類聯接時要進行軸向拉伸、擠壓強度或扭轉強度計算。
所以，我們在教學過程中，通過設計一整臺機器將上述各知識點相互關聯起來，其相互關系如圖2所示。
（三）兩課程各部分知識點的關聯性分析
“工程力學”和“機械設計基礎”兩門課程之間，有許多知識點具有很強的關聯性：（1）“機械設計基礎”在進行機構自由度分析時，運動副的類型和工程力學中約束類型及性質有關聯。（2）平面連桿機構的識圖、連桿機構特性分析時壓力角和傳動角的確定和工程力學中的受力分析有關聯。（3）凸輪機構和間歇運動機構特性分析和工程力學中受力分析有關聯。（4）帶傳動、齒輪傳動、輪系的設計所依據的是工程力學的受力分析、力系及平衡、強度計算。（5）螺紋聯接和鍵聯接和工程力學中的受力分析、軸向拉伸與壓縮和剪切與擠壓強度計算密切相關。（6）軸設計要進行受力分析、扭轉強度設計及彎扭組合強度校核無不與工程力學相關。（7）軸承的失效分析是利用工程力學中的受力分析來進行的。
兩課程教學內容的優化整合
基于以上對每門課程各個知識點及兩課程之間各知識點關聯性的分析，將各部分內容按照圖3方式進行教學優化整合。
首先，以靜力學概念和公理作為基礎，將“工程力學”課程受力分析、力系及平衡兩部分知識點與“機械設計基礎”中機構自由度、平面連桿機構、凸輪機構及間歇運動機構知識并行到一起。學生先學習受力分析和力學及平衡部分知識，再學習機構自由度、平面連桿機構、凸輪機構和間歇運動機構等知識。
其次，因“機械設計基礎”中的聯接部分需要進行擠壓強度、剪切強度、軸向拉伸與壓縮強度計算或考慮彎曲變形和扭轉變形部分的知識，所以需要“工程力學”的軸向拉伸、剪切與擠壓、扭轉變形和彎曲變形等知識作為鋪墊。
再次，齒輪傳動、輪系及帶傳動需要以受力分析、強度理論、機構自由度、平面連桿機構等知識為基礎，所以應將這部分知識放到后面講授。
最后，軸及軸承用到力系及平衡、扭轉變形、彎曲變形、組合變形等知識，所以將這兩部分知識安排到組合變形后面學習比較合理。在講組合變形強度理論后就講授軸的知識會收到較好的應用效果。
優化整合教學與傳統教學效果比較（以我院機械制造與自動化專業為例）
機械設計基礎總教學時數90學時，其中力學部分占20學時，機械設計占70學時。傳統講授順序是先用20學時將力學內容全部先講完，然后再花70學時從機械設計原理講到機械零件設計。傳統教學方式，在實施過程中經常會出現以下情況，即講零件設計時用到的受力分析學生已經感覺很陌生，老師不得不又花時間將前面的知識點再請出復習一下。本來在這種教學方式下，教學時數就相對緊張。再經?；〞r間去溫故知識點，這就讓教學時數顯得更加吃緊。這種現象導致的結果就是老師不停的趕進度，學生來不及消化就匆匆學習新章節。
如講光滑接觸面約束時，大概10分鐘講授，20分鐘舉例，講這部分內容學生很容易理解和接受。但到后續機械設計課程中學習平面連桿機構傳力特性時，要用到這部分知識，這距離上次這部分內容學習間隔至少一個月了。學生已經對光滑接觸面約束力特點顯得很陌生了。那么老師就得先花大概5分鐘的時間去復習，然后用20分鐘左右去講壓力角和傳動角概念，接著再用30分鐘時間去舉例講授或練習各種平面連桿機構壓力角和傳動角的分析。共用時85分鐘。
經過優化組合后，光滑接觸面約束剛講完，就講平面連桿機構的壓力角和傳動角概念，大概需用時間25分鐘，然后就以平面連桿桿機構為例，練習光滑接觸面約束力的方向分析、壓力角和傳動角分析，大概用時35分鐘。這種方式共用時60分鐘。
通過比較，優化整合教學可節約25分鐘的教學時數。不僅如此，通過現學現用，學生做到了對知識點及時消化、吸收和應用。
這種優化整合式教學效果還可以從以下表格數據中得到啟發（以2011級制造專業1班和2班為例）。
由上表不難看出，優化整合不僅在教學時間上顯得寬裕，而且學生在課程堂上就能將學習內容消化吸收，及時應用，學習效果明顯優于傳統教學方式。
綜上所述，“工程力學”和“機械設計基礎”是緊密聯系的兩門課程，將各部分知識優化整合，不僅能節約教學時數，還能增強教學效果，為后續其他專業課程的教學奠定扎實的基礎。
參考文獻：
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關鍵詞：獨立學院；理論力學；改革；探討
Abstract: according to the independent college students carry points according to theoretical mechanics courses, in the course of teaching content, teaching method, teaching means, teaching mode the reform of the meaningful discussion.
Keywords: independent colleges; Theoretical mechanics; Reform; explore
中圖分類號：C41 文獻標識碼：A文章編號：
0引言
理論力學是機械類專業學生一門重要的專業基礎課，它是在學生學習了高等數學以及大學物理等基礎理論課之后才開設的，是材料力學、機械原理、機械設計等機械類課程的先修課程，在教學體系上，它起承上啟下的作用，在培養學生掌握基本的技能的同時，更加重視學生運用知識解決工程實際問題的綜合能力。據統計，目前全國有三百多所獨立學院，我們應該針對獨立學院學生的特點，在課程教學內容、教學方法、教學手段、教學模式方面做出一些改革，在保證我們教學效果的同時，對獨立學院的培養目標以及特色辦學也具有現實意義。
1獨立學院學生特點
獨立學院是本科以下的獨立院校，介于二本和?？圃盒Ｖg，學生群體相對于一二本高校學生而言，有明顯的特點：思維雖活躍但是無法在學習上展示；價值取向多元化，但對專業課程學習興趣不濃；技能特長優勢明顯，但綜合發展不夠均衡；有較強的求學欲望，但學習毅力與刻苦精神不夠持久；有較強的組織紀律觀念，但缺乏持久的自我約束性。入學分數較低，基礎知識較差，缺乏自信心，缺乏學習主動性，獨立學習能力差；獨立思考積極性不夠，依賴性強。
2 教學內容的改革
近年來，隨著教學改革的進行和教學觀念的轉變，許多課程的學時數都進行了大幅壓縮。我校機械專業的《理論力學》目前是56學時，學時減少，教學內容又不能簡單縮減，為了在有限的學時內，將盡可能多的教學內容清晰地傳授給學生并使其理解和消化，必須從理論力學課程自身的特點出發，對教學內容進行優化。
對于機械類專業的學生，采取精講靜力學全部及運動學、動力學的理論體系。靜力學中與大學物理重復的內容，如平面匯交力系合成與平衡的幾何法、物體重心等可以略講或直接給出結論; 在運動學部分為使層次清楚，在簡要講解點的運動學后，把剛體基本運動和剛體平面運動作為一章來講。重點放在點的合成運動及剛體的平面運動上，不僅對速度和加速度的合成定理詳細推導，而且在例題的選擇上力求做到結合專業，由淺入深、循序漸進，另外結合計算機動態模擬剛體的運動過程，使學生不僅掌握瞬時運動量的分析，而且熟悉整個運動過程；在動力學部分重點介紹動量定理中的質心運動定理及其應用, 質點系相對于質心的動量矩定理及其應用, 分析力學虛位移原理和達朗貝爾原理在工程實際中的應用, 特別是運用這些基本定理對實際構件進行受力分析以及力學模型的建立, 使學生能夠把理論知識與實際工程結合起來, 并為后續的材料力學打下基礎。
3教學方法的改革
3．1 激勵式教學方法
該方法在本課程的第一次課上就能起到很好的教學效果。例如：第一，介紹理論力學在專業中的重要性，激發學生學習熱情。第二，簡單介紹一些工程案例，提高學生的興趣，激發學生思維。第三，提出本課程最后的考核方式，引發學生的憂患意識，削弱其依賴性，提高學習的自主性。
3．2 啟發式教學方法
教學的目的不只是教會學生掌握基本知識，而是要教會學生學會思考，培養他們的思維方式和學習能力，在教學的過程中，讓學生的腦子動起來，讓他們悟出其中的道理，也就是常說的”授之以魚不如授之以漁”，啟發式教學恰能做到，如上課前可讓學生回顧上次課所學內容，然后引出此次課要學的內容，教學方法以及重難點，并結合課堂內容提出問題，啟發學生，讓學生帶著問題聽，達到良好的教學效果 。
3．3 互動式教學方法
互動式教學方法，就是通過營造多邊互動的教學環境，在教學雙方平等交流探討的過程中，達到不同觀點碰撞交融，進而激發教學雙方的主動性和探索性，達成提高教學效果的一種教學方式。該方法目前在高校應用廣泛，并得到學生好評，在理論力學教學過程中，該方法更加深入人心，更能加深學生對知識的掌握。如在講解公式的時候先試著讓學生推導，老師誘導，這樣可以提高學生的注意力和主動性；在講解例題的過程中，可先給出題目，讓學生先分析，老師再根據學生分析進行講解，這樣便于提高學生學習積極性，加深對概念或公式的理解。
4教學手段的改革
針對理論力學知識面廣，理論性強，內容抽象的特點，大多數高校采用了板書與多媒體相結合的教學手段來提高教學效果，筆者認為，在講解中可適當穿插一些動畫，讓學生更好地去理解相應概念；建立一些力學模型，使學生能夠把理論知識與實踐結合起來；在計算過程中可引入軟件進行計算（如mathmatic,matlab等），提高學生學習興趣，減輕學生計算負擔。
5教學模式的改革
傳統的教學模式基本上是教師講授，學生聽課，這種模式的特點是學生處于被動接受知識的一方，大多數學生反應對這門課程學習興趣不濃。對教學模式的改革就是從提高學生學習興趣的角度來變被動學習為主動學習。在時間允許的條件下，教師可以安排部分章節讓學生上臺講課，最后老師點評。還可以結合各種技能大賽，精選與本課程結合得較緊的題目布置給學生，讓學生分組進行，最終的結果作為期末過程考核評分的因素之一。
6結束語
教學改革的目的是為了提高教學效果，讓學生能更好地掌握理論力學知識，為后續課程打下了良好的基礎。作為機械類一門重要的專業基礎課，理論力學教學改革是一項長期工作，需要不斷第探索和改革。
【參考文獻】
【1】 龔相超.關于理論力學教學和學習的幾點探討[J]．綿陽師范學院學報，2011.02
關鍵詞：機械設計基礎；教學改革；教學研究；任務驅動
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0120-02
“機械設計基礎”是近機類專業學生在學完機械制圖、工程材料、材料力學等基礎課程后進入專業課程學習前必修的技術基礎課，包含機械原理和機械設計兩部分的內容，內容多，涉及面廣。因此，及時地發現學生在學習過程中的問題，并采取有效的措施改進教學方法，激發學生的學習興趣，是教師教學方法研究的重要課題。
一、教學現狀分析
1.先修課程開設不足
“機械設計基礎”的主要先修課程有機械制圖、工程材料、機械制造基礎、理論力學、材料力學、金屬工藝學、互換性與技術測量、金工實習等，只有學完這些先修課程，才能為本課程的學習打好基礎。但是目前北京信息科技大學（以下簡稱“我校”）近機類和非機類專業上述先修課程存在開設不足問題，使本課程的授課講解困難重重。
2.學生學習興趣不高
“機械設計基礎”課程涉及的基礎理論內容較廣，且相對獨立，其特點是概念多，原理多，公式多，圖表多，內容比較枯燥和單調，所學知識在學生以前的學習中很少接觸，初學時往往會感到吃力。同時，“機械設計基礎”課程是一門實踐性很強的課程，學生缺乏工程意識和實踐能力，容易導致學習效果不理想。
3.教學方法不當
目前盡管“機械設計基礎”教學大多已采用了多媒體，在開課初期，多媒體豐富的動畫的確可以調動學生的學習興趣。但是隨著教學內容的深入，由于多媒體教學提供的信息量大，速度快，學生對教學內容無法及時思考和總結，易造成填鴨式教學，便會感覺課程內容枯燥，進而失去學習的興趣，進而影響教學質量。
4.考核方式單一
學生成績的考核評定采用期末考試成績（70%）+實驗成績（10%）+平時成績（20%）作為最終的評定標準。由于“機械設計基礎”是一門實踐性很強的課程，這種簡單評定標準無法全面反映學生的實際水平，也不能激發學生學習的積極性，因此對于學生成績的考核評定方法應該進行適當的改革。
二、教學方法改革措施
1.優化教學內容
“機械設計基礎”包含了機械原理和機械設計的兩部分內容。兩者的研究內容很不相同，主要內容是研究機械中的常用機構和通用零件的工作原理、結構特點、基本的設計理論和計算方法。[1]現有的教材，為了追求理論知識的系統性和完整性，致使該課程內容多，知識點散，且大多數偏重于理論分析，未考慮到近機類專業學生的先修課程開設不足的實際情況，例如帶傳動受力分析或齒輪傳動設計的推導公式過于冗長，對于近機類專業學生不易理解和掌握，因此對教學內容進行優化，對一些復雜的的理論推導及證明予以刪除，重點強調公式的實際應用。增加工程實例的講解，同時把課程設計相關內容分解成若干任務融入課堂教學，使學生在學習“機械設計基礎”課程內容的同時，能夠將所學知識應用到實際設計中。
2.教學方法多樣化，激發學生興趣
為了提高學生的學習熱情和效率，可根據教學內容的需要，靈活采用多種教學方法，發揮不同教學方法的長處。
（1）多媒體與板書相結合?！皺C械設計基礎”是一門理論性和實踐性都較強的課程。傳統的“教師口述+ 板書”的授課方式，已不能滿足現代教育的需要。適度使用多媒體教學方法，通過生動的動畫、視頻等多媒體手段，使學生更形象地理解機構工作原理和機器零部件的具體結構，能將抽象的、難以理解的內容變得簡單直觀，有利于學生理解其運動規律。在對重要知識點的公式進行講解時，則以板書為主。通過“多媒體+板書”的授課方式，提高學生的學習主動性。
（2）現場實物教學。在教學過程中，安排學生參觀機械零部件陳列室或實習中心，結合課程教學內容對照實物進行講解，學生能夠更加直接地感受到所學知識的實際應用，加深對教材內容的理解。對于比較復雜的部分，例如軸系結構的設計，可首先組織學生現場觀察后親自裝拆，增加感性認識，然后再進行課堂講解，使枯燥的教學內容變得生動。
（3）工程案例教學方法。由于“機械設計基礎”各章節之間的內容自成體系，獨立性強，知識點多，學生初學時很難把握課程的中心內容。采用典型、實用的工程案例方法進行教學，就能把這些獨立的章節內容串聯起來，同時可使學生直接接觸到工程應用，激發學生的學習興趣。例如，在講解機械原理的內容時，可選擇以沖床為例，逐步向各知識點輻射進行講解，這樣就把機構的運動簡圖畫法、自由度計算、連桿設計、急回特性、運動分析、凸輪機構設計、齒輪機構設計和飛輪設計等知識點聯系起來，課程的學習就會顯得具有系統性，同時提高學生分析問題和解決工程實際問題的能力。
（4）任務驅動式教學方法。任務驅動式教學方法是以教學任務為主線，選取一個典型的項目作為總任務貫穿教學的始終，按知識點將總任務分解為若干個具體子任務，把課程教學的主要內容融入到總任務的各個階段，使教材中各章節的零散知識有機地聯系在一起，有利于幫助學生構建完整的知識體系。課程的總任務將在課程設計中得以充分體現。
在進行“機械設計基礎”課程教學時，將“多媒體+板書”的授課方式貫穿始終，根據現有條件和教學進度，適時安排現場實物教學。在講解各章知識點內容后，采用典型工程案例進行分析，在此基礎上把各項子任務分配給學生，每個子任務都是總任務的一部分，并且相互關聯，學生分組獨立完成全部子任務后，總任務也就得以完成。通過多種教學方法的融合，充分調動了學生的積極性和學習興趣。
三、任務驅動式教學方法的實施
任務驅動式教學方法是通過實施一個完整的任務而進行的教學活動，在此過程中把理論知識與實踐活動有機地結合起來。筆者連續兩年在2010級、2011級工業設計專業進行了“機械設計基礎”教學改革。
1.任務的選擇與設計
根據“機械設計基礎”教學目標，筆者分別選取牛頭刨床、帶式卷揚機作為機械原理部分和機械設計部分的總任務，如表1所示，按機械原理部分的知識點把牛頭刨床分為6個具體的子任務。如表2所示，按機械設計部分的知識點帶式卷揚機分為8個具體的子任務，[2]在教學過程中，任務與教學內容有機地融合在一起，各個子任務之間可以是遞進的，也可以是并列的，分別承載著獨立的知識點。全部子任務完成后，經過合并整理也就完成了總任務，達到教學目標。
2.任務驅動式教學的實施過程
在任務驅動式教學實施過程中，教師根據教學內容編制好總任務書和各子任務書，學生每4～6人為一小組，以小組為單位完成任務。教師事先講解教學內容的知識點，隨后講解其在典型工程案例中的應用，最后派發相關子任務，學生接到任務后，確定在各自小組內的分工及合作形式，對于學生遇到的問題，教師提供適當的指導和幫助，引導學生查找相關的設計資料，探索自行解決的方法，變被動接受知識為主動尋求知識，充分突出學生的主體性與教師的主導作用。
每一子任務完成后，各小組選擇出一位同學進行試講，展示本組任務成果，其他組同學可以對其成果提出質疑、進行評價。在這個過程中，可以培養學生分析問題和現場處理問題的能力。任務講解完畢后，教師對出現的錯誤進行更正，對其成果質量進行評價，加深學生的印象，最后要求學生在進一步修改的基礎上提交任務報告書和PPT。各子任務完成后，教師進行串講，各小組在此基礎上整合原有成果，完成總任務的設計。[3，4]
3.考核評價方法的確定
根據任務驅動式教學方法的特點，該課程最終的評定成績將由平時成績、綜合能力成績、實驗成績、期末考試成績幾部分組成，可以更全面地反映學生的實際能力和學習情況。成績評價的重點放在過程之中，激勵學生進行自主性的學習。[5]
四、結束語
任務驅動式教學方法，是在教師主導下，以典型任務為驅動，學生以組為單位獨立完成一系列子任務，最終完成總任務的一種教學方法。學生通過分組討論、查找相關設計資料、理論分析，自行尋找完成任務的方法，最后在老師的指導下完成工作。
實驗證明，采用任務驅動式教學使學生學習本課程的積極性得到極大激發，取得了明顯的教學效果。通過小組內成員之間以及師生之間的討論、溝通、合作和交流，既培養了學生的團隊合作精神，又使學生理論聯系實際，鍛煉了分析問題、解決問題的能力。課程結束后，學生普遍認為收獲很大，綜合素質得到了提高，隨之積極參加、開展學校的各種課外科技活動。
在教學改革的過程中，也發現了一些不足之處，比如目前與任務驅動式教學相關的教材、講義比較少；總任務的數量比較少，有待進一步開發更多典型的任務；在實施過程中，組內個別成員過度依賴其他同學。教學改革是一個動態的過程，針對上述問題，筆者將在今后的教學過程中不斷改進，最終達到全面提高學生綜合素質的目的。
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【關鍵詞】產品設計 創新 想象力 功能 原理 結構
【中圖分類號】G640 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-9646(2008)08-0185-02
1 引言
人類的一切文明都是設計的產物。工程產品設計就是利用科學研究得到的原理,發明現實世界里還沒有的人造裝置,以滿足人類在生活和生產中的各種各樣的需求,從而創造出更美好的新世界。文學家雨果曾說過“想象是偉大的潛水者?！盵1,2]創作新的作品需要想象,同樣科學技術研究也需要創新性的想象與想象力培養。中國的大學教育傳統上以文學和政論為主,強調修身、齊家、治國平天下[3]。近代以來,西方的以分析精神為代表的現代科學教育進入中國,并且已成為理工農醫科學教育的核心[4]。根據中國教育的長期教育歷史和目前建設創新型國家的要求,當前有必要強調創新教育。前文從產品設計、想象與想象力和想象力培養三個方面著重討論了想象力在產品創新設計中作用[5]。表1列出的是發明家所需具備的主要素質[6],由數據可見,想象力和堅持性是邁向成功的兩個主要素質,因此,在科技人才的培養方面應注重這兩方面能力的鍛煉。只有不斷地在學習和工作中,主動地學習想象的方法,積極想象新的功能、原理和結構,才能更好地設計新產品。
機械產品、機電產品的設計也需要培養設計者的想象力,可以說,沒有想象,就沒有創造,只會是驥尾之蠅,亦步亦趨的步人后塵。我國政府倡導建設創新型國家,在一些領域要與國際先進水平并駕齊驅,這需要科技工作者與技術工人的共同努力。在新產品的創造過程中,需要設計者創新性的構思新產品、技術工程師設計新產品和制造工藝以及技術工人加工新產品。工人從事產品制造加工,技術人員從事產品設計和加工工藝編制,科學技術工作者從事產品創新思路研究與產品原型研制。想象力與堅韌不拔是創新工作者應注重培養和訓練的優秀素質。本文擬討論從事機電產品創新所需要注意的幾個問題。
2 功能設計的想象
產品是指生產出來的物品,對人類具有一定的功能。“顧客購買的不是產品本身,而是產品所具有的功能?！鄙鐣狭魍ǖ漠a品對其生產廠商是獲得經濟效益的產品,而對使用者來說,他人提供的產品就是自己的工具。西方的阿里士多德和培根曾對工具論作了闡述,與機械工業化革命相對應,工具論對機械工業革命、電氣化工業革命、信息化工業革命和生物技術革命都產生了顯著的作用。笛卡兒提出數學描述的方法論,后來牛頓、達爾文和哥白尼等分別提出了自然科學不同學科的基本原理。機械產品設計依據機械原理,1970年德國科學界提出的功能原理的產品設計,特別注重功能原理解。功能是產品購買者購買商品的原因,因此產品的設計就是實現某些產品功能。
在人類社會的前期發展過程中,工程科學一直沿用師傅帶徒弟的方式傳承手工技藝,有的的技藝還是家族傳遞下來,由于戰爭等災難因素,其中有的技術已經失傳。近代科學以伽利略為其開端的代表人物,將數學原理用于物理知識的表達和分析,開啟了近代工程科學。另一方面,知識的傳播也由學校完成,高等教育蓬勃發展,形成機械、電氣、土木、化工、計算機、信息和生物組成的現代工程科學體系。機械工程的歷史悠久,而且其原理知識滲透到各個工程技術領域,并沒有隨新型工程技術的發展而消亡,而是成為工程產品設計的基礎。例:現代的航天工業、生命技術和核能工業都離不開機械工程知識的支持。機械產品與信息科學、生命科學的結合,出現了數控加工機床、機器人和靶向藥物等一系列技術產品,人類的制造能力大幅度提高。近年來,隨著數字化設計和協同設計技術的發展,人們設計新產品的能力也將得到顯著提高,計算分析軟件包的開發與使用,必將對產品設計的方式和方法產生巨大影響,新產品的設計周期將大大縮短。
要設計出新的產品,就是設計出新的功能或功能組合。要實現產品的創新設計就是要在設計初始階段想象出新的功能或功能組合,向用戶提供新的功能。一般常用的想象方式是通過市場調研或用戶反饋的意見,提出產品功能的改進,新的產品功能很多是根據使用者需要而想象出來的。革命性的系列化產品都是依據新的科學原理,或變換原理或變換結構所想象出來的。例,從雙卡收錄機到卡式隨身聽,再到電子技術的MP4,前者使用相同的磁記錄原理,但變換了結構與功能組合,獲得了便攜的功能。后者采用新的磁記錄原理,利用巨磁阻效應設計出新的技術手段,實現播放聲音和圖像媒體的功能。
功能設計有分解和綜合方法,原理設計有集成、轉用和逆向等方法。產品的功能創新設計不一定是設計出前所未有的產品,隨著各個領域知識的融合和技術革命,很多產品的設計采用新的知識原理來更換以前產品所采用的原理,獲得更低的成本、更方便的制造或使用。
功能設計的創新過程中需要形象,例如人類想象出了飛機、電視機和收音機等,在設計這些產品前,人們就已經幻想象鳥一樣飛行,千里眼和順風耳,在古代的小說中就有這樣的文學想象,后來的技術革命用技術手段實現了人們以前的想象。要實現對新功能產品的想象,就必須解決其依托的核心功能原理,例如流體力學原理、無線信號傳遞等原理。物理原理、化學原理和生物原理是設計新型產品的基礎知識,近200年來,人們主動采用各種基本原理設計出許多種新產品,而且這一趨勢仍將繼續下去。
3 原理設計的想象
設計產品需要依據一定的功能原理,功能原理的創新就非常重要,機械原理知識僅僅是機械產品原理設計的基礎。有時很復雜的機械產品,如果用電子控制技術來實現,其結構就非常簡單。例上面所述的隨身聽。機械科學的原理并不多,常用的有杠桿、滑輪、嚙合傳動、摩擦傳動、滾動支承、滑動支承、電磁支承、凸輪、連桿、螺旋等十幾種。常用的電子原理有加、減、乘、除、微分、積分、反饋等。現在基本的機械元件和電子元件都已有基本的單元銷售,已有專業化生產廠家生產這些標準化的元器件。復雜機電產品的設計并不是將機電單元簡單的堆砌在一起,而是有機的組合、有目的的組合基本單元,來實現其使用功能。
產品的制造工藝原理也十分重要,它們決定了產品設計是否可以物化、是否可行。常用的機械產品的加工工藝有車、銑、磨、刨、鏜、鑄造、焊接、熱處理,新的加工工藝有電子束焊接、激光表面處理、離子注入、化學氣相沉積、物理氣相沉積、腐蝕、鍵合等等,這些加工工藝都已在機械產品加工中得到廣泛應用。利用新的物理、化學或生物原理來發明新的機械產品或電子產品的加工工藝,這是目前和今后發展的方向之一。在知識教學中,更應培養學生的觸類旁通、獲取知識的能力。
現代的機電產品,在構思整體設計時就要分析其功能原理形態矩陣,比較優化得到最優的技術原理方案,并且擇善而從地詳細分析最佳方案。設計原理的選擇,不僅要考慮技術的先進性,還要分析其成本、環境的友好性和可持續發展的前景。對產品功能原理的優化軟件在近20年時間內得到了很大發展,例:TRIZ等。但,產品的成本分析和環境友好性分析仍無相應的設計軟件,這也是今后的發展方向之一。
隨著數字化設計、虛擬加工和虛擬裝配技術的發展,例:Unigraphics軟件包,機械產品的設計和制造過程也發生了很大變化,運用虛擬軟件設計來設計和制造產品的成本比試樣產品的制造,成本大大降低。數字設計、數字制造和數字管理技術的發展,依托于信息技術,對機械工業已經產生了變革性的影響。協同設計、協同制造和協同管理技術在最近幾年仍然會得到快速的發展。機電產品的原理設計有集成、轉用和逆向等方法。例如汽車內燃機集成了連桿傳動、軸承支承、凸輪傳動等。沖壓機和汽車發動機就是曲柄滑塊機構的轉用。鞋底防滑花紋的設計是摩擦學中理論應用的反問題。
4 結構設計的想象
要將設計原理實體化,獲取設計者設計的產品功能,就必須進行產品的結構設計。常用的結構設計方法有放大、縮小、轉用和變結構等。在機械系統的結構設計方面,俄羅斯的學者非常重視,而德國和日本的學者重視原理的設計和設計方法。我國的機械產品設計在1978年以前學習俄羅斯的結構設計,在80年代學習德國的功能設計理念、日本的二次設計方法。結構設計中常用的零件結構已經標準化。
從1960年來人們研究的仿生設計思路,為結構設計者提供了一條途徑?；诹黧w力學的飛機結構設計,基于固體力學的齒輪和滾動軸承設計,基于動量守恒原理的噴氣機設計,基于光學的鷹眼、蛙眼設計,基于紅外原理的制導設計等等。在固體材料結構方面有仿生陶瓷、仿生的復合材料,多層涂層設計模仿竹、海螺殼等結構,今后在有機材料的設計方面人們更加依賴于對自然材料的仿生。
結構的標準化、新材料的開發與應用將對機械結構的設計產生重大影響。前人的石器時代、青銅時代、鐵器時代和半導體時代以及今后的生物材料時代,都已經對產品的設計原理、設計方法產生了巨大影響,而且產品的結構也發生了很大變化。例:古代利用細繩作為鋸子,今天利用合金材料和電力驅動的電鋸,今后的激光切割等。新的原理、新的方法和新材料決定了那個時代的產品的技術含量和經濟效益。
現代機電系統向復雜化和微納化兩個方向發展。復雜機電產品集成了機械原理、電路原理和控制原理等。例如,盾構機械和大飛機等,復雜機電產品的結構比簡單機械要復雜100～10000倍,因此其設計制造是一個國家的機電產品設計制造能力的集中體現。復雜機電產品的設計過程中一般都采用數字化協同設計的組織方式,充分發揮各個設計單位的優勢,團隊的協作有助于縮短設計周期、提高設計效率和優化產品的性能。我國的機械工程教學中過分強調單元課程的學習,可喜的是近來組織機械設計大獎賽的競賽,這有助于培養設計復雜機電產品的能力。
微納機電產品,以微納微型、微納傳感器和芯片等技術為代表,在近10年內取得了一系列突破?；瘜W原理和生物原理也逐漸應用到這類微納機械產品的設計,例如生物傳感器和生物芯片等。未來的機械應該是生物機械,傳統的機械原理、機械設計和機械制造技術都日臻成熟,21世紀的機械是生物機械,這一點上大多數人已有共識。我們現在大學里培養的人才,今后的21世紀的機電產品創新必定依靠現在的青年人,因此有必要開設系統論、生物原理等課程,這一點仍有欠缺,也未達成共識,作者認為應從未來機械發展的高度,布局現在的機電產品設計人才的知識結構,以利于他們今后更有創造性、更好地創造出新的產品。
關于微納機電產品的設計,目前有兩種技術路線。其一,是將以前的機構、機械結構和電子元器件縮小,在微米級加工微型齒輪、連桿和軸承等。另一種思路是拋棄傳統的機械原理和機械零件設計,依據生物物理和生物化學的基本原理來構造微納系統,例如仿葵花的轉動機械等。作者認為第二種思路是更好的,因為機械原理和零件的設計應該隨時俱進,不應保守的依據毫米級的機械原理和零件,而應該結合生物科學的發展,將生物物理和生物化學與機械科學結合起來,創造出更多更好的微納機械系統。
5 結語
(1)功能、原理和結構的思路是德國科學家提出的別具一格的產品設計整體框架,本文從功能、原理和結構三方面再次討論產品創新設計中“想象力”的作用。
(2)未來機電產品的發展向復雜化和微納化兩個方向發展,今天我們在本科教育階段應該縮減單元知識的教學,增加系統論和生物原理的知識傳授。
(3)對于研究生的創新能力培養,學生的課題研究不應竭澤而漁,而應結合研究生的論文主題,在討論課上各抒己見,培養同學的提出問題、分析問題、解決問題和總結問題的能力。
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【關鍵詞】機械設計制造及其自動化專業 理論教學 教學改革
【基金項目】湖南省吉首大學教學改革研究項目（2015SYJG005）。
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）11-0233-02
前言
理論課程是專業學習的基礎，機械設計制造及其自動化專業理論課程由于專業性強以及知識面涉及范圍廣，導致學生不易理解，教學效果差。而且，當前的教學過程中，教學方式依然落后，處于老師講，學生聽的“填鴨式”教育，更增加了學生對該專業理論課程學習的難度。隨著社會經濟的發展，傳統的教學方式已不能適應教學需要，應對機械設計制造及其自動化專業理論課程的教學進行改革，以培養出具有理論基礎知識扎實，實踐操作能力強和富有創新能力的機械類專業人才。
一、機械設計制造及其自動化專業理論教學的現狀
機械設計制造及其自動化專業的理論課程主要有：高等數學、大學物理、理論力學、材料力學、電子電工學、數控技術、機械制圖、機械原理、機械設計、機械制造和液壓與氣動等課程。機械設計制造及其自動化專業具有理論課程多并與其他學科相互交叉、課程內容概念性強且大多與生產實際相聯系等特點，這些特點使得該專業理論課程的學習具有很大的困難。對于理論性強的課程，如理論力學，老師教學單一，教學會比較枯燥。對于與生產實踐相聯系的課程，如機械制造技術基礎，這門課程需熟練操作不同機床力以及切削過程中測量力、溫度和粗糙度等數據的相關實驗設備，由于實踐教學的原因學生常常缺乏對機器設備的感官認識與實踐動手能力進而影響對機械制造技術基礎課程理論知識的理解。隨著科技的進步，機械設計制造及其自動化專業越來越多的與其他學科相互交叉，不僅增加新知識也增加了學習難度，而傳統的教學方式只會在學生的思維上強調各學科之間的獨立，學科上的統一完整。如此一來，學生的思維無法得到有效的開發導致對新知識的學習能力差以及不能綜合的運作各種知識的能力。此外，在傳統的教學方式中，機械設計制造及其自動化專業的基礎課程較為偏向理論教學，對理論教學的重視度較高，而實踐教學的環節相對較弱。我國實行的應試教育有太多的條條框框，也束縛了學生的思維發展，阻礙了學生視野的擴展，降低了他們對知識的理解與運用能力。
三、機械設計制造及其自動化專業理論教學的改革
（一）教學內容與方式的改革
機械設計制造及其自動化是一門與大量新技科相互交叉的學科，涉及范圍廣且內容不斷更新[1]。為了學生在本科四年中能夠更好地掌握專業知識，培養其實踐能力和創新能力，應對理論教學內容進行適當的調整，如對于機械制造技術基礎這門課程，在保證課程課時不變的情況下去掉一些陳舊繁瑣的內容，并引入一些新技術和新知識，比如，對于傳統的以及面臨淘汰的制造技術可做簡單教授即可，而對于3D打印技術這類新型制造技術可增加教授時間以擴展學生的專業視野。
在對傳統的教學方式進行改革的時候，要去除一些條條框框的束縛，很多學生都認為目前的理論教學課程太多、太亂、太復雜，這就需要教師在授課的過程中把握住真正的重點，對重點進行講解，對無關緊要的內容一語帶過，使學生能夠學習到真正有用的知識。另外，教師要注意教學的氛圍，將學生的積極性調動起來，讓學生自主思考。而對于授課，教師應當在新的一堂課開始之前，與上一堂課教授的內容做好銜接，不要讓學生還沒有記起上堂課學習的內容就繼續開始講新的內容，教師可以使用提問的方式讓學生快速回憶起上堂課的內容。如此，才能更好地調動學生的學習積極性，滿足學生的求知欲。
（二）理論與實踐的結合
教師在授課的過程中，要將理論教學與實踐教學完美的結合在一起，學生單一地學習理論知識或者只進行實踐而脫離了理論基礎，這都是不行的[2]。在理論課堂上，教師要注重對學生的思維進行引導，將課堂的學習氣氛和學習興趣帶動起來。在對教材中的內容進行講解時，可舉例生活中的事例或者使用一些與內容相關的模型、多媒體等進行教學，將靜態轉變成動態，將抽象轉變成具體，這樣一來，學生就可以更好地理解理論知識，同時緩解枯燥的理論講解進而活躍教學氣氛帶動學生的學習積極性。在實踐課堂上，對實踐過程的每一個步驟用理論知識進行一一講解，使學生很好的將理論聯系實際，更好的理解理論知識。如此，以理論教學為基礎進行實踐教學培養學生的動手能力，反過來通過實踐教學促進對理論教學中知識的理解，培養學生的實踐動手能力與創新能力。
（三）開發學生獨立性
當學生在學習的過程中遇到了問題，教師不應當直接告訴學生應該如何解決這個問題，而是要引導學生的思維往一個方面進行發展，使學生挖掘自己的潛力對問題進行解決，這樣對學生自主、獨立的思維開發有非常大的好處[3]。比如在教授機械制造技術基礎這門課程時，給學生一件毛坯，讓學生按照老師的要求在機床上將毛坯按照一定的工藝加工成成品，這過程中可以培養學生獨立分析問題，解決問題的能力，提高學生的學習主動性。同時，教師在教學的過程中要做好角色的轉換工作，將灌輸知識改變為引導學生自主學習知識，從講臺上走向學生中間，與學生一起討論、一起進步。
（四）理論課程教學體系的改革
機械設計制造專業本科教育培養的主要是從事機械設計、機械制造、生產管理、機械產品售后服務以及銷售的應用型技術人才，因此人才的培養要符合市場的需求[4]。為了實現培養的人才能滿足市場這一需求，有必要對機械設計制造及其自動化理論課程體系進行相應的改革，通過改革使學生實現不同的就業方向。在此，將理論課程分成公共基礎課，專業基礎課、專業選修課和公共選修課四大類，其中教學過程中學生所學的公共基礎課、專業基礎課和公共選修課一致，而不同的專業選修課確定不同的就業方向。公共基礎課包括、英語、體育等課程，主要培養學生的德、智、體、美綜合能力。專業基礎課包括數學，理論力學、材料力學、機械制圖、機械原理、機械設計和機械制造等課程，主要培養學生專業理論知識。公共選修課則可根據個人興趣愛好進行。專業選修課可分為三個方向。機電方向，主要開設的專業選修課程有：機電一體化系統設計、機電傳動控制和可編程控制原理及應用;現代制造技術方向，主要開設的專業選修課有：先進制造技術、現代制造工藝學和計算機輔助分析與制造。車輛方向，主要開設的專業選修課有：車輛電傳動與控制技術、內燃機構造原理和車輛結構設計及計算。
（五）充分運用現代教育手段
當前的教育特點決定了課堂教學只不過是整個教學整體的一小部分，這就對教師有了新的要求，在最少的時間內教給學生更多的知識，并且可以被學生吸收。機械類專業的課程都是實踐性非常強的，枯燥的語言教學并不能很好地使學生接受和理解，因此，以計算機技術為基礎，制作與開發一些多媒體教材和CAI課件，并將這些對媒體、視頻和CAI課件等一些先進的教育手段引入到課程中，使學生能夠享受到優質的教學資源，提高教學效率[5]。如在教授機械設計課程時，講解課程中連桿機構的運動時，學生只能通過想象不易理解，通過flas來演示機構的運動后，老師講課輕松，學生容易理解，提高了學生學習的興趣與效率。
四、結語
教育改革的道路是光明的，但也是曲折的，在社會不斷發展的今天，我們在繼承一些好的傳統教學模式的時候，也要摒棄那些不好的教學方式，以此來適應當前教育的改革之路。在機械設計制造及其自動化專業的理論教學改革中，應適應21世紀人才培養的要求，通過課程教學體系、教學方式和教學內容的不斷改革來不斷提高教師的教學水平，探索出一條適合培養具有實踐能力與創新能力的應用型高級人才的新途徑。
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關鍵詞：數控技術；教學改革；課程體系
一、專業教學改革的必要性
在相當長的時期內，我國經濟還要靠制造業牽引。而我國制造業要打造“中國制造”的品牌，要真正成為“世界加工制造中心”，必須要有先進的制造技術與一大批掌握先進制造技術的人才作為支撐。數控技術的創立給機械制造業帶來了革命性的變化，現在它已成為制造業實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎；數控技術的應用是提高制造業產品質量和勞動生產率必不可少的重要手段，數控技術是國防現代化的重要戰略裝備，是關系到國家戰略地位和體現綜合國力的重要標志。
當前，高職教育存在的突出問題之一是教學體系及課程內容的改革。長期以來，我國高職教育由于受普通教育的慣性作用，職業教育課程結構和教學體系仍未跳出普通教育的教學體系，不論哪門課程都刻意維護和追求它的系統性和完整性，這種以學科為本位的教育模式，重理論輕實踐，重知識輕技能，培養出來的學生缺乏職業教育特色，不能適應職業崗位群的需要。所以必須改革和發展現行的課程體系、教學內容和教學方式，高起點地培養從事數控加工制造、CAD/CAM技術的機電復合型人才，以滿足制造業發展對人才的需求。
二、專業教學改革的基本思路
通過深入到社會、企業的調查研究及認真的討論，我院確定了專業教學改革的基本思路：以機械制造業對高職技術應用型人才的要求為依據，以能力為中心，以職業技能培養為重點，構建理論和實踐教學體系，突出高職教育的特色，提高學生的綜合素質。改變傳統的教學模式，以數控技術應用為核心，以CAD/CAM為主線，以職業資格證書為紐帶，強化崗位技能訓練，走產學結合的道路，加強校內外實訓基地建設和師資隊伍建設，為社會培養合格的高技能人才。
三、課程體系的改革
1、培養目標。數控專業是機械制造技術、電子技術與計算機應用技術相結合的復合型專業。該專業培養適應現代制造業需要的德、智、體、美全面發展，具有較扎實的基礎理論知識及良好的職業道德，掌握數控設備操作、調試、安裝、維護、維修技術的基本理論和操作技能，在生產一線從事數控設備的操作、編程、維護以及生產組織和管理等方面工作的高技能人才。要求學生畢業時，具有中級水平的數控機床的操作能力；具有編制中等復雜程度零件數控加工程序的能力；具有機床安裝與調試，數控系統故障診斷與維修的能力；具有一定的組織管理能力及協作、適應能力，從而具備該崗位群需要的職業能力。
2、課程體系的改革。課程體系改革是專業教學改革的核心。在課程體系改革中，根據培養目標認真進行了課程改革方案的討論和研究，通過對數控技術專業培養目標和社會對人才需求的進一步分析，將職業崗位群需求的綜合能力分解為若干單項職業能力，再找出這些單項職業能力是由哪些職業崗位知識結構和技能結構組成，需要哪些技能訓練，知識點由哪些課程體現，確立了以能力為本位的教學體系。
(1)理論教學體系改革
對傳統的課程體系進行優化組合，在課程整合中，理論教學內容以應用為目的，實踐教學內容以技能為標準，使理論教學與實踐教學比例接近1:0.7。如：
機械制圖：在教學中刪除了畫法幾何等內容，增加計算機輔助設計(CAD)及上機實踐內容。教學中通過課件教學、多媒體教學、教具和實物教學等方法，提高學生的空間想象能力，在計算機房上機提高學生繪圖、讀圖的能力。
機械設計基礎；在理論力學中只講靜力學部分，材料力學部分只講機械設計中有關強度、剛度、穩定性問題的力學基礎理論和必備的設計、計算知識；在機械原理和機械零件部分，在保證必要的基礎理論基礎上，省略不必要的公式推導，突出設計技能訓練；增加數控機床上廣泛采用的滾珠絲杠副、滾動導軌、直線導軌、齒形傳動帶的原理、結構、特點等內容。
機床數控技術：是數控技術專業教育的核心課程，涵蓋了數控原理與數控系統、數控機床結構、數控編程等內容，教學中將這些有機地融合在一起，使學生對數控機床具有完整的認識。
(2)實踐教學體系改革
數控技術是一門實踐性很強，包含多種技術的綜合性應用技術。必須把理論教學與實踐教學緊密結合，切實提高教學效率，保證教學質量。實踐教學是數控技術教學體系改革中的重點。為此，在原有實驗室的基礎上擴建CAD/CAM實驗室，建設具有一定規模和綜合功能的先進數控技術應用中心，完善金工實訓中心，更新機床設備，增加機床數量，同時增加數控原理及系統接口、伺服系統等實驗室。在實踐教學過程中，加大實踐環節的教學時間，在每個實踐環節中貫穿數控技術應用的主線，通過各個實踐訓練環節培養學生數控技術應用能力。
四、師資隊伍建設
關鍵詞 電測法 材料力學實驗 彈性模量 泊松比
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.02.055
2011年教育部下達了實施“關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見”的通知，主要目的是針對當前我國工程教育培養過程中，理論教學環節薄弱、學生動手能力差的現狀；要求改變現有的灌輸式教學，形成創新教育的氛圍，進一步推動工程教育教學改革，提高工程教育的教學質量。①
材料力學實驗是土木、材料和機械等工科類專業的必修基礎課，是進一步加深學生對材料力學的認知、鞏固材料力學的基本概念、樹立嚴謹科學態度、培養學生創新精神、增強工程實踐能力、提高學生綜合素質的重要環節。②近幾年隨著高校學生人數的不斷增加，相應配套的實驗教學儀器設備不足、新的儀器設備購置時間漫長等一系列問題的出現，導致高校實驗教師往往要投入大量時間來應付，因此嚴重影響了實驗教學過程，從而很難實現優質高效的實驗教學效果，更談不上通過實驗教學提升學生的綜合能力。
目前，大多數高校的材料力學實驗教學遵循這樣的步驟：首先由教師講解本次實驗的內容、儀器操作流程以及注意事項，隨后向學生演示實驗過程；然后學生按照演示的步驟完成實驗過程；最后記錄并整理數據，提交實驗報告。在整個實驗教學過程中，學生只是按照教師或教材的指導機械地完成操作儀器，對于實驗目的、實驗現象所反映的問題缺乏深入的思考，實驗做完后很多學生只知其然不知其所以然。尤其是在材料力學實驗中對金屬材料彈性模量和泊松比測定需要用到電測法，然而初學者對力學實驗中出現的電學原理和方法一下子很難接受，并且很難跟其所掌握的理論知識相結合。整個材料力學實驗完成以后，由于學生對實驗原理的理解不夠透徹，無法提高和加深對理論知識的掌握與運用。
1 電測法的基本原理
電阻應變測量簡稱電測法，其原理是在被測物體表面的力學量、物理量等非電量變化通過傳感元件轉換成電量變化的一種實驗方法（如圖1所示）。電測法作為應變測試方法中的一種在材料力學實驗教學中經常用到，根據電學原理金屬絲在受到拉伸或壓縮時，其截面面積會發生微小變形從而使電阻發生變化，通過信號采集器將電量轉變為變形量。進行實驗前，首先將電阻應變片，用特殊的膠合劑粘貼在被測物體上，當試件受到載荷作用發生變形時，電阻應變片中的電阻絲隨之一起變形，導致電阻絲長度及截面積的改變，從而引起其電阻值的變化。可見，電阻的變化與應變有一定的對應關系。通過電阻應變儀，就可測得相應的變化。利用胡克定律就可求得應力值。③
2 金屬材料彈性模量和泊松比測定實驗中運用電測法出現的問題
彈性模量和泊松比是反映材料性能的重要參數，是材料本身固有的兩個常數，是衡量材料產生彈性變形難易程度的兩個重要物理量，也是設計各種工程結構時選用材料的主要依據之一，因此對材料的彈性模量和泊松比這兩個參數的準確測量顯得非常重要。④一般構件受載，表面上的點處于平面應力或平面應變狀態。通常采用拉伸實驗來測定材料的彈性模量，在材料的彈性范圍內，應力與應變成正比關系，即 = ，從而可以得到彈性模量 = /。大多數的材料在受到拉力作用時，不但沿著材料的長度方向發生變形，同時橫向發生短縮的橫向變形。由材料力學可知，在彈性變形范圍內，橫向變形 和縱向變形 成正比關系，這一比值稱為材料的泊松比，一般以表示，即 = | / |。⑤
筆者一直以來承擔著全校14個工科專業的材料力學實驗教學，絕大部分學生通過材料力學實驗，以及材料力學、工程力學等專業理論課的學習，學生對彈性模量和泊松比的概念有一個初步的理解，但是在實驗測量過程中為何要用到電測法，以及如何實現力學實驗與電測法相結合，并不能完全理解，對如何把力學的量（應力、應變）用電學的方法表達這個原理還一知半解，無法很快接受并做到融會貫通。為了讓學生盡快地理解并掌握電測法原理，并與材料力學實驗充分地相結合，筆者在教學過程中經過不斷嘗試，取得了一些教學體會。
3 運用電測法在材料力學實驗教學中的體會
3.1 從理論到實驗的切入
為了讓學生對電測法這一原理有更清楚、更直觀的認識，筆者在進行材料力學實驗課教學時，先從所要測定的材料兩個基本物理量入手，先引入彈性模量的概念，再結合學生已學的理論知識 = ，得出 = /。以圖2為例， = /， = / 。若能求得應力、應變，則彈性模量很容易就得出。荷載是在實驗過程中施加的外力，可由壓力傳感器測得，橫截面面積可以用 = 椎貿觶渲形約嶠孛嬋磯齲嶠孛婧穸取J約腦た梢圓飭康貿觶衷詰奈侍饈塹越錐蔚摹∫蛭芐。苣延媚殼暗牟飭渴侄尾飭砍隼矗雜？= / 這個公式無法求得。從而引入了電測法求解。
3.2 電測法如何與實驗相結合
講解電測法，先從應變片的構造介紹，當粘貼在試件表面的應變片跟隨試件一起變形時，應變片的電阻絲會因其變形而發生電阻的變化 / = ?，而值是應變片敏感系數，出廠時廠家會標定。因此應變與電阻的變化率之間存在一個比例關系，通過電阻應變儀就可以根據電阻的變化率和靈敏系數直接把應變值采集出來，由于應變片與試件緊密粘貼在一起，此時應變片的應變就代表應變片粘貼部位試件的應變值。這樣，學生就可以明白為何引入電測法，以及電測法的工作原理，等他們自己動手實驗的時候思路就可以非常清晰，對數據的處理也可以比較準確。
4 結束語
筆者在近幾年的材料力學實驗教學過程中，不斷探索教學方法，經過一些嘗試，發現在材料力學實驗中，首先介紹學生的理論知識，讓學生有一個回顧，然后再啟發學生在實驗中如何用理論公式求解相應的參數，再慢慢引入電測法，讓學生一步步理解了實驗的原理，后期學生自己動手實驗時思路比較清晰，處理數據比較準確，整個實驗過程中師生互動較好，達到材料力學實驗教學的目的，提高了學生分析問題、動手解決問題的能力。
注釋
① 徐國強，胡玉林.材料力學實驗教學模式改革的探索和實踐[J].高校實驗室工作研究，2011（4）：36-37.
② 鄭艷，莫時旭.PBL教學法在材料力學實驗教學中的應用[J].中國電力教育，2013（11）：139-140.
③ 張烈霞.電測法測量彈性模量和泊松比的實驗研究[J].機電工程技術，2012（9）：97-99.
關鍵詞：機械原理；精品課程；課程建設
作者簡介：李光煜（1965-），女，內蒙古呼和浩特人，黑龍江科技大學機械工程學院，教授；劉秀蓮（1979-），女，遼寧葫蘆島人，黑龍江科技大學機械工程學院，講師。（黑龍江 哈爾濱 150027）
中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0126-02
精品課建設是教育部為實施高等學校教學質量和教學改革工程不斷提高教學質量而推出的一項重大舉措。在精品課建設中，應圍繞如何提高教學質量進行研究和實踐，其主旨在于充分體現精品課的先進性、科學性和示范性，實現理論知識傳授與應用創新能力培養并重的教育目標。在這一過程中，通過整合教學內容，構建新的教學體系，改革教學模式，深化實踐環節，造就一支優秀的結構合理的師資隊伍，吸收和培養年輕教師，優化教材，實現課程建設的可持續發展。[1，2]
一、進行教學內容的整合，形成新的教學體系
近年來，隨著高等教育教學改革的深入和創新應用型人才培養規劃的調整，學生某些科目的教學時數有所減少，“機械原理”課程的教學時數也由原來的76學時減少到56學時。在教學時數減少了20學時的情況下要保質保量地完成“機械原理”課程的教學，就要求授課教師對教材內容要融會貫通，對理論知識的講解能夠深入淺出，做到舉一反三。通過課程組討論和教學實踐，對理論知識體系進行了重新整合，把課程內容體系歸納為“四大模塊”，即機構的組成與運動分析模塊、機械系統動力學模塊、基本機構及其設計模塊和機構組合系統及其設計模塊。其中，機構的組成與運動分析模塊（10學時）內容包括平面機構的組成原理及其結構分析和平面機構的常用運動分析方法研究。機械系統動力學模塊（16學時），包括平面機構的慣性力確定和動態靜力分析方法、機械的效率確定及自鎖條件分析、機械的平衡條件及其計算、機械的運動方程的建立及其速度波動的調節方法等內容?；緳C構及其設計模塊（22學時），包括平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構和其他常用機構的類型、應用及各自設計方法。最后是機構組合系統及其設計模塊（8學時），包括齒輪系的類型、傳動比的計算及輪系的應用和機械系統的方案設計。[3]經過整合課程體系，使課程內容變得更加連貫，學生在學習機械原理這一學科時能夠按照認知規律來掌握知識要點，從而使學習變得更加容易。即首先學習并掌握機構的組成原理和結構分析、機構具有確定相對運動的條件和平面機構常用的運動分析方法之后，了解和學習工程中常用機構的類型、組成、應用特點及其設計方法，最后學習和理解機械系統的機構組成及其總體方案設計，從而使各執行構件間達到協調配合。通過形成和利用“機械原理”課程新體系，充分體現出了精品課建設的先進性、科學性和示范性。
二、建立科學合理的教學環節，提高學生掌握知識、運用知識及動手創新的能力
學生對基本概念、基本原理及基本技能掌握程度的關鍵在于是否建立了科學合理的教學環節，同時學生理論聯系實際的能力、親自動手實踐能力和工程應用能力的形成與提高也依賴于科學合理的教學環節。多年來，“機械原理”課程組建立并應用了“三位一體”的教學環節，即把理論教學作為第一環節，第二環節為實驗教學，課外綜合實踐是第三個教學環節。通過“三位一體”的教學環節全面提高了學生掌握理論知識的能力、動手實踐創新能力和工程應用能力。[4]
1.改進教學方法與手段，使理論知識變得生動形象，便于學生掌握
在“機械原理”課程教學中沒有統一的教學模式，而是根據章、節及課程內容的不同采用靈活多樣的教學方法?！皺C械原理”課程組教師常采用的教學方法有傳統的課堂講授法、啟發式教學法，也有新穎靈活的分析討論式教學法及現場研究式教學法、案例教學法等。例如，在進行輪系這一部分內容的教學時，結合動畫和模型等應用實例，利用分析討論法和學生一起討論定軸輪系與周轉輪系的結構形式的不同、運動特性的不同及它們之間的聯系，從而推導出兩種輪系的傳動比計算方法，通過這樣的教學，可以開發學生智力，培養學生科學思維能力，使學生對這一知識點更容易理解和掌握，達到記憶深刻的教學效果。而在學習輪系中“使用惰輪的必要性”這一內容時，采用了案例教學的方式，把采煤機搖臂使用惰輪的錄像作為案例讓學生觀看和了解，從而得出惰輪可以增大傳動距離和改變傳動方向這兩個結論。在齒輪機構和蝸桿機構的教學中，組織學生到機構陳列室及常用機床車間進行現場教學。在去現場之前要給學生布置思考題，讓學生帶著問題去現場觀察，把教材中的理論知識與工程實際結合起來，使學生領會齒輪機構（蝸桿機構）在機器中的應用及其在應用中體現出的不同特性，達到了使學生把理論知識與生產實際結合起來的教學目標。
處于理論學習階段的學生還沒有接觸生產實踐，教師不可能每節課都能帶學生到現場教學。鑒于此，在“機械原理”教學中，要充分利用機械的實物模型直觀教學或利用教學錄像片、CAI教學課件、多媒體flas等比較形象的教學工具和手段幫助學生理解和掌握較抽象的理論知識。例如，錐齒輪的當量齒輪和當量齒數這一概念就非常抽象，學生較難理解，但在利用一段錄像片展開背錐并結合CAI課件講授之后，這一教學難點也就迎刃而解了。另外，在精品課建設中還充分利用網絡教學資源和環境，建立了機械原理精品課程網站，網站中包含了本課程的教學資料，包括自制的CAI教學課件、多年收集的教學案例以及多套課程教學重點和難點知識的錄像片等，還包括機械學科的前沿成果、機械創新園地及課程習題及答案等，為學生的自學和機械創新能力的形成提供便利的條件。
2.完善實驗教學設備，改進實驗教學方法，提高學生動手實踐能力
針對“機械原理”課程對實驗教學的要求以及實驗項目與內容的改革與整合，學院在實驗設備的種類和臺套數、實驗場地等方面的投入力度逐年增大，使實驗室在實驗裝備和實驗技術方面具有較先進的水平，為本課程的實驗教學創造了良好的環境。在實驗室的管理方面上實行課余時間開放制，學生實驗時間自定并提前預約。在實驗教學方面，以前的機械原理實驗教學多是驗證性的，很多學生都只在旁邊觀摩，起不到對學生鍛煉動手能力的培養目的。通過完善實驗設備，目前實驗室引進了具有研究性、綜合性及創新性內容的實驗，開設了機電系統創意組合實驗和機構創新結構設計實驗，學生利用課堂所學的基本概念、基本原理和基本技能，獨立思考，親自動手設計、組裝新機構，并對所組裝機構的傳動系統方案進行評價，通過這樣的實驗教學方式培養了學生的創造、創新能力和動手實踐能力。
3.開展課外綜合實踐，提高學生對理論知識的應用能力
培養學生解決機械工程應用及其創新發展的能力是“機械原理”課程教學的總目標。要實現這一目標，單憑理論教學和實驗教學還遠遠不夠，還要加強對學生課外綜合實踐的引導和指導。因此課程組創建了面向全校學生的“機械創新訓練實驗室”、“慧魚創新組合制作室”，并由專人管理設備。教研室及實驗室全體教師均可進行指導，為學生的創新活動提供寬廣的平臺和指導，為學生個性化創新教育創造廣闊的空間。每年定期舉辦校級機械創新設計大賽和“慧魚”模型創意組合競賽，課程組對在大賽及競賽中出現的優秀作品進行評價，幫助學生對所學基本概念、基本理論知識與工作實際應用做到融會貫通，利用機械原理知識發現問題并解決問題能力；并對其中能夠完成實物或模型的作品提供一定的資助，對其中明顯具有實用性和創新性的作品給予獎勵，在此基礎上鼓勵和組織學生參加省級或國家級機械創新競賽及全國大學生科技創新大賽等活動。這樣，在培養學生的動手能力和創新能力的同時，也培養了學生的組織協作能力和溝通能力，實現工科大學生由理論知識的掌握和積累向機械創新發展及工程應用能力生成的轉變。
4.建立科學的考核方法，綜合考評學生成績
近年來，課程組對“機械原理”課程建立了多元化考核模式，真正發揮期末考核在課程教學中的鑒定、督促和激勵作用。具體做法是：首先在考核的內容上，不僅考核學生基本概念、基本理論和基本技能的掌握程度，還要考核學生綜合性、創造性地應用基本概念、基本理論和基本技能解決實際問題的能力。其次在考核的形式上，加大了平時學習表現和實踐能力考核的力度。不再是由一套試卷和幾道試題決定學生對本課程的學習效果，而是綜合考量學生的平時作業、討論課及啟發式教學中的表現、實驗課教學中動手能力的表現及校級、省級和國家級創新大賽的參加及獲獎情況等多個方面進行測評，使期末成績的構成多元化。利用考核形式的改革，使每一個教學環節都得到學生的足夠重視，激發了學生的學習積極性，使學生更加了解“機械原理”課程在今后從事機械工程應用及其創新發展中的重要性，通過建立科學的考核方法，改善了教學秩序，提高了教學質量。
三、加大師資隊伍建設力度，提高師資隊伍的學歷水平和教學能力
師資隊伍的建設和師資水平的提升是精品課程建設的關鍵。“機械原理”課程組教師共9人，其中教授3人，副教授1人，高工2人，講師3人，高級職稱人數占67%。課程組全體教師不斷進取，抓住各種機會努力提高自身的學歷水平和教育教學能力。[5]目前博士學位1人，在讀博士后1人，在讀博士3人，碩士學位2人，學士學位2人。對青年教師實行導師制培養計劃，對每一位新進教師均配一名骨干教師進行指導，并制訂明確具體的培養計劃，幫助他們提高教學能力，過好教學關、育人關、實踐關。要求新進教師必須經過聽課、輔導答疑、批改作業、指導實驗、指導課程設計、試講、點評等階段后，才能上講臺講課。鼓勵青年教師積極開展教學與科學研究，提高學術水平和工程實踐能力，并促進教學水平的提高。幾年來，共有5人次參加校級、院級教學大賽，分別獲得一、二、三等獎，課程組的教學質量受到學校師生的一致好評。
四、引進國內優秀教材， 完成自編規劃教材和自制課件的配套體系
課堂教學的主要載體是教材，教師通過教材把知識傳遞給學生，教材也是學生課前和課后自學的主要工具，所以精品課程教學效果的改善和教學質量的提高都與教材的選擇和建設息息相關。課程組教師長期重視教材的選用與建設，選用的教材均為高教出版社推薦使用的國家優秀獲獎教材，并購買了與教材配套的CAI電子教案。同時以“21世紀規劃教材”為依托，抓住北京大學出版社“全國高等院校機械類創新型人才培養規劃教材”的契機，課題組共同努力出版了與課程建設配套的機械原理教材，并在教學實踐中得到應用，師生反映良好。為提高教學效果，增加課堂的信息量，黑龍江科技大學的教師們還自己制作了CAI課件，實現教材立體化，效果很好。
參考文獻：
[1]曲向榮.精品課建設的實踐與思考[J].沈陽工業大學學報：社會科學版，2008，（2）.
[2]侯治富， 金祥雷，谷樹嚴，等.精品課程建設目標及實現途徑的研究與實踐[J].中國大學教學，2006，（1）：22.
[3]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].第八版.北京：高等教育出版社，2007.
民 族 漢 籍貫廣西北流
出生年月 1986.02.09
政治面貌 黨積極份子
健康狀況 良好
專 業 車輛工程
學 歷 大學本科
學 位 工學學士
興趣愛好
交流語言 普通話 粵語 客家話 英語
曾任職務 系學生會記者站記者 班級生活委員
業余愛好 唱歌 寫作 攝影 電腦組裝
主修課程
汽車發動機原理與構造、汽車底盤構造、汽車計算機輔助設計、汽車電器及電子設備、汽車銷售、汽車理論、汽車液壓與傳動、汽車制造工藝學、汽車改裝設計、汽車設計、汽車維修工程、汽車檢測與診斷、機械制圖基礎、機械原理、機械設計基礎、機械工程材料、互換性與技術測量、工程力學、材料力學、金屬工藝學、電工電子技術、單片機原理與應用
社會能力
市場銷售策劃
2005年7月擔任廣西北流市豐盛批發部農夫山泉飲料系列分銷商區域經理
2006年1月擔任廣西北流市甲天下奶專營銷售代表
2006年1月擔任廣西北流市茂盛商貿有限公司紅米酒分銷商業務代表
2006年7月擔任廣西北流市豐盛批發部百年喜酒分銷商區域經理
2007年1月擔任廣西北流市豐盛批發部衛生紙區域經理(鄉鎮專線)
2008年1月擔任廣西北流市茂盛商貿有限公司都安紅葡萄酒酒分銷商業務代表
汽車改裝維修
2008年11月學校安排在廣西柳州市華力集團汽車維修部實習
2009年3月在廣西柳州市萬通路橋汽車廠當臨時工,跟隨越野E族廣西大隊柳州分隊學習越野車改裝與維護
2009年8月在廣西北流市通達汽車修理廠從事汽車修理維護
其他
在廣西柳州市電腦城負責電腦裝機,熟悉電腦硬件組裝和系統維護
在廣西北流東門照相館培訓攝影,在江蘇南京,遼寧沈陽,廣西玉林,廣西北流多家報紙發表文章,文字功底深厚,掌握汽車拍攝,后期圖片處理的技巧,能夠運用汽車專業知識對汽車試駕,試評自我評測
銷售能力:從小學開始跟隨父母從商,從事日化用品,五金百貨的零售, 中學至大學期間跟隨父母從事副食飲料批發,熟悉總經銷和分銷商以及終端的各種模式,市場洞察能力強,和各大廠家,批發商客戶間的溝通能力好,業務銷售量遠遠超出廠家的任務量
技能特長;大學期間對電腦組裝興趣強勁,在柳州市電腦城及二手電腦 配件市場從事電腦裝機,熟悉系統維護
專業技能:熟練掌握汽車發動機、汽車底盤的原理和構造;經過汽車初級維修工培訓,利用節假日到柳州市萬通路橋汽車修理廠(越野E族廣西大隊柳州分隊)跟隨師傅維修與改裝;掌握和應用CATIA、AUTOCAD、Matlab、C語言、photoshop等軟件,能夠運用英語翻譯相關的汽車類,計算機類文獻,熟練汽車駕駛;掌握數碼攝影技能及Photoshop后期圖像處理,能夠運用Dreamweaver進行網頁設計,能夠進行汽車廣告拍攝,后期圖片制作以及汽車評測試駕
1 引言
任麗平等在2011年做的《大學物理》學習現狀調查與分析，指學生對大學物理的學習積極性不高，這個現象在筆者所在的海南大學也是似曾相似，幾年后的今天依然在探討如何破解，同行們都給出各種解決方案[1]-[4]，那么，是否可以充分利用如今先進的教學理念，諸如，慕課、翻轉課堂等這些教學模式，充分利用課堂外的學習時間，在有限的課時內做與專業結合的案例教學[5]。讓大學新生提前認識專業前景，或能燃起學習熱情，在學時削減的壓力下能做到專業總學時的統籌安排。本文以機械類專業為例從兩方面來談大學物理課程改革，期待與同行共勉。
2 與專業結合的大學物理改革
2.1 大學物理與專業課程關聯分析
從海南大學機電學院了解到的機械類專業培養目標中要求學生能掌握將光、機、電、液、氣等相關技術綜合應用于機電一體化產品和生產系統規劃、集成、設計的基本方法，而開設的與物理直接關聯的主要專業課程不下10門，涵蓋了力、熱、電、光各個分支，比如，理論力學、液壓與氣動、傳熱學、激光技術與應用等，不一一羅列了，詳見表1。
表1大學物理核心概念和專業課程聯系分析表
要深入挖掘這些專業課程與大學物理知識體系有關聯的部分，弄清物理課程作為專業課程的基礎知識內容，找出各專業課程在這些基礎知識上遞進與發展關系，能夠在備課、教學中做到心中有數。
比如，所開設理論力學專業課，在2004年李復和安宇在“普通物理力學和理論力學的整合”中早有指出理論力學的牛頓力學部分也是從牛頓力學出發建立完整的牛頓力學體系， 占總學時的一半以上， 甚至可以達到2/3，大部分物理內容與大學物理力學部分相同。[6]如從初中物理算起，學到理論力學課程時，牛頓力學重復學習次數達到4次之多，這種學習不僅浪費學時，也澆滅了大學新生的熱情。
比如，大學物理的熱學部分教學重點就是能量守恒及轉換定律和過程進行方向的規律，而傳熱學作為機械大類專業的一門重要學科課程，其主要研究的內容是能量傳遞與轉換的基本規律、提高能量利用率。比如液壓與氣壓傳動是機械動力傳動中一種重要方式，是機械類人才需要掌握的重要技能和重點學習內容[8]-[9]，該課程中涉及了流體力學的知識。這些專業基礎知識與大學物理課程中內容有重疊，需要在大學物理課程上進行專業特色優化與結合。
再比如，波動光學學習時，很多內容與高中階段的內容是有重復的，由于高考的改革，有個別的學生沒有選修，但也可以在教師的幫助下通過各種方式來彌補基礎知識體系。大學物理在該部分內容完全可以拓展到激光技術與應用的專業課程上，這里的遞進關系就是掌握激光的產生機制，從討論普通光源的發光機理出發，區分自發輻射和受激輻射，知道原子每一次躍遷具有獨立性，間歇性，瞬時性，隨機性，使得兩個獨立的普通光源不是相干光源。那么，介紹激光是很好的相干光源，順勢導入機械中如何應用激光技術，例如，激光加工、熱處理、焊接技術、打孔技術、切割技術等。
除此之外，其他的與物理關聯的其他專業課程或多或少都會出現內容重疊，隨著專業的建設和發展，要不斷調整專業課程，表1的課程內容也會實時更新，通過對比讓內容寬而廣的大學物理的核心概念與專業課程對接，教師授課時能通過案例重點講解，來破解學時的緊張和如何提高學生興趣的難題。
2.2 與專業結合的翻轉課堂案例教學
我校在建的智慧樹課程聯盟、清華大學在線學堂為學生提供了優質的網絡學堂學習資源，有了這些資源，也為課堂教學提供了一個新思路，緊張的學時壓力或能通過課外的時間加以補充，從而實行翻轉課堂。而翻轉課堂可以進一步督促自控力弱的學生的學習。
那么，翻轉課堂肯定要有別于傳統課堂。在翻轉課堂上可以開展與專業結合的案例教學，很多同行對案例教學做過探索和實踐，其效果也不錯[10]。那么，與專業結合案例素材要能讓學生有切身的體會，筆者認為從以下三個方面來思考。
2.3 結合本校專業教師的海南特色的研究課題的案例教學
在力學部分教學過程中，與專業教師合作，結合本校專業教師的海南特色的研究課題，在翻轉課堂中提出在收割和裝運海南特色的農作物時力學參數如何表征，學生在學習中勢必會有很多的專業知識疑問，可以順勢引導學生去了解材料力學理論知識，充分調動學生學習的主動性，讓學生從課本上去找相關力學參數，例如，?釷夏A?E、切變模量G、梁的彎曲撓度的測量等相關概念，再引導低年級新生去了解高年級學生自行設計制作的木薯秸稈力學測試儀器、香蕉秸稈切割力學測試儀器及橡膠果脫殼機械測試儀器等[11]，并把測試儀器中的物理原理拿到課堂上探討，分析如何建立模型，抓住關鍵設計參數，甚至鼓勵學生結合自己的興趣，在課下主動聯系專業教師，也參與開發基本力學參數測試儀器。經過這樣的學習和實踐，使學生感到知識的價值，進而更加主動的去獲取新知識。
2.4 擴大專業視野，結合國內外高校相同專業發展動向選取合適案例教學
在力學部分翻轉課堂前，要學生通過網絡學堂能初步掌握力學各個章節的基本知識，再結合專業課程液壓與氣動內涉及到流體力學知識，設定“伯努利方程的應用”的案例教學，伯努利方程在水利、造船、航空航天等領域有著廣泛的應用，結合國內外高校的專業特色研究，這將為機械類專業的學生更好地接觸和理解物理基本知識在機械設計中的應用提供許多鮮活的案例，也能拓寬專業的視野，激起學生的求知欲。
在大學物理電磁學部分，在翻轉課堂上比較穩恒電流電路，集成運放電路、功放電路，導入模擬電子技術及數字電子技術的課程，可以結合同行研究成果如工業測量系統中的聲波測井系統、控制系統中的數控系統、通信系統中的大氣污染監測系統等展開闊專業視野的討論。[12]-[13]
2.5 與專業結合的生活常識問題的案例教學
在熱學部分教學過程中，把生活中熟悉的汽車發動機和冰箱作為案例，在介紹其工作原理時，其內部介質工作過程不可見，使得學生聽起來似懂非懂，由于工作原理中涉及各種液壓泵、節流閥、氣動元器件的概念及其結構復雜。這些概念是要涉及專業知識的，以前未曾學習過，所以聽起來會感覺晦澀難懂，這時可以在課堂上展開討論，讓學生查閱相關資料，順勢引導學生去了解專業課程液壓與氣動，從了解相關的概念引申到液壓元件、基本回路、傳動系統及液壓伺服系統的基本原理和基礎知識了解，為今后專業技能的學習和培養，埋下求知的種子。
