非機類機械工程基礎(chǔ)教學問題與對策

時間:2022-06-08 11:30:41

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非機類機械工程基礎(chǔ)教學問題與對策

摘要“機械工程基礎(chǔ)”課程與工程實際密切相關(guān),拓寬學生知識面的同時,可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。教學過程中,作者發(fā)現(xiàn)在非機類“機械工程基礎(chǔ)”課程中存在著課程內(nèi)容繁多,課程結(jié)構(gòu)緊密度不夠;學生不夠重視這門課程;課程缺少實驗環(huán)節(jié);課程的課后討論環(huán)節(jié)較少等問題。并針對這些問題提出了一系列的對策措施,以期提高本課程的教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:非機類;“機械工程基礎(chǔ)”;問題;對策措施

非機類“機械工程基礎(chǔ)”的授課對象為電氣、管理、經(jīng)濟、化工等專業(yè)學生。這些學生此前沒有學習過機械和力學相關(guān)課程;通過這門課程的學習,要對機械及其相關(guān)學科專業(yè)知識有較為深入的了解。學生在未來工作中可能會遇到很多機械工程相關(guān)問題,是否掌握這門課知識影響著學生在工作崗位上能力的發(fā)揮,同時也反映了高校的辦學水平。

1“機械工程基礎(chǔ)”教學中存在的問題

1.1課程內(nèi)容繁多,課程知識面廣,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)緊密度不夠

這門課程涵蓋了理論力學、材料力學、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械原理四門課的部分知識。課程內(nèi)容包括:機械的靜力分析、零件基本變形時的承載能力、強度理論與零件的組合變形、壓桿的穩(wěn)定性、平面機構(gòu)的運動分析、機械動力分析及零件的動應(yīng)力、機械傳動的基本形式、常用連接等。[1]課程的任務(wù)是掌握機械工程相關(guān)的基本概念、基本理論和解決問題的基本思想方法,對常用平面機構(gòu)和簡單的機械工程問題具有初步分析與選用能力;豐富機械工程常識,培養(yǎng)邏輯思維能力、抽象化能力。近年來,我校非機械類“機械工程基礎(chǔ)”的授課學時為48學時。由于教學內(nèi)容繁雜,課時顯得捉襟見肘。這門課各部分知識的跨度很大,課程知識面廣,結(jié)構(gòu)緊密度不夠。如何合理調(diào)整課程體系,保留課程主干內(nèi)容,舍去相關(guān)次要內(nèi)容;既兼顧課程內(nèi)容的有機結(jié)合,又考慮各部分內(nèi)容的銜接,需要授課教師進行合理的構(gòu)思和課程安排。

1.2學生對課程重視度不夠

由于這門課程不是非機類專業(yè)學生的主干課程,學生不夠重視這門課程。因此如何調(diào)動學生的學習興趣,提高課堂效率,是授課教師的一個較為重要的任務(wù)。

1.3課程缺少實驗環(huán)節(jié)

實驗環(huán)節(jié)是機類課程中的重要環(huán)節(jié),既有助于學生更好地理解理論教學內(nèi)容,掌握必要的工程測試方法,又是提高學生創(chuàng)新思維和實踐能力的重要途徑。[2]對于理論力學和材料力學課程,都有相關(guān)8學時左右的實驗教學環(huán)節(jié)。由于本門課教學內(nèi)容繁多、學時有限,沒有設(shè)置實驗環(huán)節(jié)。怎樣用相對有效地方法替代實驗環(huán)節(jié),又成為授課教師的一個重要任務(wù)。

1.4課程的課后討論環(huán)節(jié)較少

由于這門課程是通識課程,學生在課后的學習時間較少。這就造成了學生不能及時消化課堂內(nèi)容,學生帶著問題聽講后續(xù)的課程,形成惡性循環(huán),聽課效果不好。

2提高“機械工程基礎(chǔ)”教學質(zhì)量的對策措施

(1)針對“課程知識面廣,結(jié)構(gòu)緊密度不夠”的問題,以“機械概述-受力分析-變形形式-承載能力-運動分析-動荷影響-傳動方式-設(shè)計方法”這一主線[1]串講課程,將課程涵蓋的理論力學、材料力學、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械原理四門課的基本內(nèi)容進行銜接、貫通與融合,不讓學生感到內(nèi)容割裂,力圖用有限學時講授課程。此外,由于課程內(nèi)容龐雜,在每節(jié)課前用5分鐘對上節(jié)課程進行總結(jié)回顧,讓學生更加明晰課程的脈絡(luò),有利于學生對這門課程知識的理解。將課程大綱發(fā)給學生,使學生更好地掌握課程脈絡(luò),也便于學生課前預(yù)習課程。在課程主線的牽引下,精心組織好教學,最大限度地利用好有限學時。[3]在教學過程中,保留課程主干內(nèi)容,舍去相關(guān)次要內(nèi)容。比如:在“材料力學”課程中“壓桿穩(wěn)定性”的歐拉公式部分要詳細講解公式的推導(dǎo)過程。但是在機械工程基礎(chǔ)課程中,由于學時有限,不能詳細講解公式的推導(dǎo)過程,也不能直接給出公式。于是,首先分析壓桿臨界力的相關(guān)因素,比如:材料、橫截面的尺寸和形狀、桿長、約束情況等,然后再給出歐拉公式。此外,可以把次要內(nèi)容錄制成視頻,供學生課后學習。(2)適當引入工程實例和生活中與課程相關(guān)的趣味現(xiàn)象。比如:講解“壓桿穩(wěn)定性”部分,給學生介紹魁北克大橋的工程悲劇,以及科學家對壓桿穩(wěn)定問題的研究歷程。通過這些舉例增加學生對課程工程應(yīng)用的思考,從而提高學生的學習興趣。授課教師可以錄制關(guān)于工程實例和趣味現(xiàn)象的視頻,讓學生自己在課下觀看,從而節(jié)約課堂時間。結(jié)合學生的專業(yè),講解與本門課程相關(guān)的內(nèi)容。比如:對于電氣專業(yè)學生,在講授受力分析時,可以給學生講輸電塔的受力分析題目,其中電塔的桿件可以看作二力桿,這樣學生會增加學習的熱情。通過板書和PPT的有機結(jié)合,能有效提高教學質(zhì)量,調(diào)動學生的學習興趣。PPT能夠有效提高教學效率,[4]節(jié)約課堂時間,但是板書能夠提高學生的注意力,使學生跟著老師的講解思路掌握知識。雖然課程任務(wù)較重,但是仍然要用板書講解課程的重要部分。比如:在復(fù)合運動的基本概念部分,在黑板上畫出動點、動系、定系三者關(guān)系圖,加深學生對這部分內(nèi)容的理解。在課程PPT中增加生動形象的動畫內(nèi)容,[5]使學生能迅速明晰講課內(nèi)容,還可以在一定程度上節(jié)約課堂時間。這門課程中有很多部分適合放置動畫,比如:平面機構(gòu)運動分析部分的平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、間歇運動等,機械傳動部分的帶傳動、齒輪傳動等。(3)課堂上開展一些簡易實驗,播放實驗視頻,彌補課程缺少實驗環(huán)節(jié)的缺憾。比如:在“壓桿的穩(wěn)定性”部分,可以用鋼板尺做研究壓桿約束情況的簡易實驗,比較一端固定一端自由、兩端絞支、兩端固定的約束情況。再比如:在“材料拉伸和壓縮時的力學性能”部分,由于缺少實驗學時,可以在課堂上給學生播放材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線和試件變形過程的同步視頻,使學生能同時看到應(yīng)力-應(yīng)變曲線和試件的變形特性,加深對應(yīng)力-應(yīng)變曲線關(guān)鍵點的理解。(4)針對“課程的課后討論環(huán)節(jié)較少”的問題,增加了課后答疑時間。此外,由于微信和QQ交流的便利性,可建立課程微信群和QQ群。在群里給學生進行答疑,學生之間也可以在群里進行充分討論問題,使得學生討論問題更加便捷,能夠充分吸收所學知識。

3結(jié)語

“機械工程基礎(chǔ)”是相關(guān)非機械類專業(yè)較為重要的課程,是高校培養(yǎng)人才的重要教育教學環(huán)節(jié)。本文提出了這門課程存在的問題,并針對這些問題提出了一系列的對策措施,促進學生的綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力以及教學質(zhì)量的提高。

參考文獻

[1]張克猛.機械工程基礎(chǔ)[M].西安:西安交通大學出版社,2016.

[2]徐志敏,吳瑩.基于“創(chuàng)新能力培養(yǎng)”的基礎(chǔ)力學實驗教學模式探索與實踐[C].2018年全國力學課程報告論壇,2018.

[3]張亞紅,劉睫,趙玉成.非力學專業(yè)理論力學教學改革的思考[J].力學與實踐,2003,(25).

[4]陳富,王嘉毅.大學教學中PPT應(yīng)用效果研究[J].電化教育研究,2015(01).

[5]肖天燦.PPT動畫設(shè)計教學案例探討[J].課程教育研究,2020(20).

作者:張建勛 徐志敏 王芳文 單位:西安交通大學航天航空學院機械結(jié)構(gòu)強度與振動國家重點實驗室 西安交通大學力學實驗教學國家示范中心