基于四位一體精密機械學基礎(chǔ)課程創(chuàng)新教學模式研究論文

時間：2021-06-13 10:07:18 論文我要投稿

　　【摘要】為提高“精密機械學基礎(chǔ)”系列課程的教學效果，提出“理論-實驗-實踐-設(shè)計”四位一體創(chuàng)新教學模式。包括“精密機械學基礎(chǔ)”課程教學方法研究；創(chuàng)新實踐教學研究；強化大作業(yè)訓(xùn)練等實踐環(huán)節(jié)；改革“精密機械學基礎(chǔ)”課程設(shè)計。解決學生理論與實踐脫節(jié)的問題，提高學生工程設(shè)計能力和創(chuàng)新實踐能力。獲得的成果經(jīng)驗可向全國高校相關(guān)機械設(shè)計類課程推廣。

基于四位一體精密機械學基礎(chǔ)課程創(chuàng)新教學模式研究論文

　　關(guān)鍵詞：四位一體；精密機械學基礎(chǔ)；創(chuàng)新教學

　　【基金項目】本文為黑龍江省教育科學十二五規(guī)劃課題“精密機械學基礎(chǔ)課程四位一體創(chuàng)新教學模式研究”（項目編號：GJC1215023）的階段性研究成果。

　　Research on innovative teaching mode of Fundamentals of Precision Mechanics course based on four-in-one

　　Ma Huiping， Wang Xiaoming， Guo Yubo， Ye Dong， Liu Ying

　　School of Electrical Engineering and Automation， Harbin Institute of Technology

　　【Abstract】 “Four-in-one” innovative teaching mode of "Theory - Experiment - Practice - Design" is proposed for improving the teaching effect of Fundamentals of Precision Mechanics course. The main content includes the course teaching methods， innovation practice teaching， intensive course project training and the innovation of course design. To solve the problem of alienation of theory from practice， the research can improve students' engineering design ability and innovative practice ability. The results obtained can be promoted to the National College of mechanical design courses.

　　【key words】Four-in-one；Fundamentals of Precision Mechanics；innovative teaching

　　【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）14-0012-02

　　“精密機械學基礎(chǔ)”系列課程是一門改革后形成的新體系課程，內(nèi)容含機械原理、機械設(shè)計、公差、理論力學、材料力學、儀器儀表，是哈爾濱工業(yè)大學非機類專業(yè)的一門機械類骨干課程。目前該課程總學時104（其中授課90學時，實驗14學時）。在課程體系改革中，淡化了各門課程的獨立地位，找出了它們的內(nèi)在聯(lián)系和銜接點，剔除重復(fù)性環(huán)節(jié)，把六門課程整合成一門課程，增強了課程體系的系統(tǒng)性，滿足目前國內(nèi)高等院校教學改革的要求，顯示了課程設(shè)置的合理與先進。

　　但課程目前存在一些普遍性的問題：如“精密機械學基礎(chǔ)”課程課堂理論教學結(jié)束時達不到預(yù)期教學效果，學生在進行“精密機械學基礎(chǔ)課程”設(shè)計、本科畢業(yè)設(shè)計時，不能將所學精密機械設(shè)計理論知識熟練運用到工程實踐環(huán)節(jié)中，導(dǎo)致理論與實踐嚴重脫節(jié)。根本原因在于缺乏機械設(shè)計和精度設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練，缺失工程設(shè)計的創(chuàng)新實踐能力。如何提高該門課程的教學效果和質(zhì)量，培養(yǎng)學生具備理論聯(lián)系實際能力和創(chuàng)新實踐能力，是目前需要迫切解決的問題[1-3]。

　　針對“精密機械學基礎(chǔ)課程”目前教學模式普遍存在的問題，提出以學生為主體，把“理論-實驗-實踐-設(shè)計”四個教學環(huán)節(jié)集于一體，即四位一體創(chuàng)新教學模式研究，把課堂理論教學與工程實踐結(jié)合，提高學生工程設(shè)計的創(chuàng)新實踐能力。該教學模式可應(yīng)用到國內(nèi)高等工科院校機械原理、機械設(shè)計類課程理論教學和實踐教學的改革中[4-5]。

　　一、建設(shè)思路

　　為提高“精密機械學基礎(chǔ)”系列課程的教學效果，提出“理論-實驗-實踐-設(shè)計”四位一體創(chuàng)新教學模式；“理論”指機械設(shè)計理論；“實驗”指機械設(shè)計創(chuàng)新實驗；“實踐”指大作業(yè)訓(xùn)練等實踐環(huán)節(jié)；“設(shè)計”指精密機械學基礎(chǔ)課程設(shè)計。本文研究內(nèi)容包括：（1）“精密機械學基礎(chǔ)”課程教學方法研究；（2）創(chuàng)新實驗教學研究，搭建創(chuàng)新實驗平臺，增設(shè)創(chuàng)新性、驗證性實驗；（3）在授課過程中強化實踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練——即機械設(shè)計大作業(yè)訓(xùn)練，提高學生理論與實踐結(jié)合能力；（4）“精密機械學基礎(chǔ)課程設(shè)計”創(chuàng)新教學方法研究，改革課程設(shè)計題目和教學模式，提高學生創(chuàng)新能力和工程實踐能力。

　�。ㄒ唬熬軝C械學基礎(chǔ)”課程教學方法研究

　　1.“啟發(fā)式”教學和“精講多練”的授課方法采用“精講多練”和“啟發(fā)式”教學，教學過程中認真設(shè)計教學內(nèi)容，力求使教學呈現(xiàn)出“學多于教”的局面。采用CAI課件和黑板板書相結(jié)合方式授課，教學的最終目的是使學生能夠熟練掌握所學的機械設(shè)計內(nèi)容并能應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中。

　　“精密機械學基礎(chǔ)”課程的授課對象為本科大二的學生，機械底子薄弱（僅在大一時學過“工程圖學”），對機械的興趣普遍不高。若采用傳統(tǒng)的教學方法，即教師采用灌輸式的講課方式，缺少啟發(fā)和引導(dǎo)，不給學生留有充分的思考余地；或只注重知識的傳授和記憶，忽略學生對知識的深入理解和掌握，缺乏對學生創(chuàng)造性思維方式的培養(yǎng)與訓(xùn)練等，這樣就達不到預(yù)期的教學效果。采用精講多練的授課方法，“精講”就是把課程的重點、難點講解清楚和透徹，但不能把課程內(nèi)容逐一羅列，而應(yīng)教學生掌握內(nèi)容的實質(zhì)和特點。“多練”，一方面通過練習來加深對課程內(nèi)容的理解，另一方面要把所學知識和生產(chǎn)、生活實際聯(lián)系起來，通過書本上所學的知識來解決工程實際問題。endprint

　　為了使學生具備精密機械系統(tǒng)分析和設(shè)計的能力，在教學過程中一定要做到理論聯(lián)系實際，從實際中提出問題，并能用書本上的基本理論解決問題。比如在講解聯(lián)接和機械傳動知識點時，以中國航空航天領(lǐng)域尖端核心技術(shù)神舟飛船與天宮一號對接技術(shù)為例，該技術(shù)用到本課程所講授的聯(lián)接（螺紋連接，鍵連接，銷釘連接）和機械傳動（帶傳動、絲杠傳動、齒輪傳動）等等，提高學生學習興趣。通過形象的工程實例闡明問題，讓學生參與進來，共同學習、討論，從而提高的學生的學習興趣和積極性，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造性思維能力。

　　2.多種方法結(jié)合授課“精密機械學基礎(chǔ)”課程的知識體系多、公式多、圖表多、機械結(jié)構(gòu)多、信息量大；授課對象（大二本科生）的機械知識少，對機械結(jié)構(gòu)缺乏感性認識。為適應(yīng)課時越來越少，課程內(nèi)容越來越多和越來越新的要求，提高課程教學質(zhì)量和學習效率，使學生在較少的時間內(nèi)能夠獲得更多的知識量，增加對機械結(jié)構(gòu)的感性認識，必須充分利用多媒體教學手段——CAI課件，增加機構(gòu)動畫，將一些復(fù)雜的精密機械結(jié)構(gòu)的基本原理、構(gòu)成和設(shè)計特點比較直觀生動地展示給學生，提高學生的感性認識。授課時將多媒體PPT、掛圖、實物模型、黑板、粉筆有機地融合，采用Powerpoint軟件+圖片+AVI動畫文件+視頻相結(jié)合方式，動畫播放緊密結(jié)合學生的聽課思路，緊扣教學內(nèi)容，逐步播放PPT內(nèi)容，形象生動，能夠提高學生注意力和聽課效果。多媒體技術(shù)已經(jīng)逐步使教師擺脫粉筆加黑板的傳統(tǒng)教學方式，將精力集中在搞好課堂教學、解答學生問題、培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力上。

　　3.實行累加式考試方法改革“精密機械學基礎(chǔ)”課程改革考試方法，不以一張考卷定成績。考試采用累加式考試，注重對學生實際能力的考核與評價，注重過程監(jiān)控、過程管理，引導(dǎo)學生提高自主學習能力和探索精神。平時成績累加式，敦促學生學好每一個環(huán)節(jié)內(nèi)容，掌握好基礎(chǔ)，強化基本功。出題與工程實際相聯(lián)系，與新科技相聯(lián)系，考查學生的綜合能力。累加式考試方法充分調(diào)動了學生學習的積極性和主動性，切實提高學生的實際能力，提升教育教學質(zhì)量。課程累加式考試包括三部分內(nèi)容：

　�。�1）大作業(yè)和實驗成績20分為了適應(yīng)教學改革，提高教學質(zhì)量，把理論知識和科學實踐結(jié)合起來，必須注重實踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。精密機械學基礎(chǔ)課程結(jié)合工程實際題目布置學生精密機械設(shè)計大作業(yè)訓(xùn)練；實驗環(huán)節(jié)訓(xùn)練是增加學生動手能力和創(chuàng)新能力的一個重要環(huán)節(jié)。針對課程需求，實驗室開設(shè)多項綜合性、設(shè)計性實驗，緊扣教學大綱要求。

　�。�2）平時作業(yè)、報告和出勤成績10分。

　�。�3）期末成績70分。

　　（二）創(chuàng)新實驗教學研究——開設(shè)綜合性和設(shè)計性創(chuàng)新實驗

　　實驗教學是培養(yǎng)學生綜合設(shè)計與創(chuàng)新能力的重要途徑，綜合性的實驗對于培養(yǎng)學生綜合運用各學科的理論知識、現(xiàn)代分析技術(shù)和解決工程實踐中實際問題的能力，對充分發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力有著理論教學不可替代的重要作用。如何利用啟發(fā)性、綜合性及實踐性強的實驗教學來完善課堂教學的.效果，是本文所要解決的重要問題。

　　將傳統(tǒng)的驗證性實驗向綜合性、設(shè)計性創(chuàng)新實驗轉(zhuǎn)變，增加“精密機械學基礎(chǔ)”課程創(chuàng)新實驗教學項目：開設(shè)光機電一體化實訓(xùn)系統(tǒng)實驗，該實驗可使學生掌握常見機構(gòu)（桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)、帶傳動、鏈傳動等）工作原理和設(shè)計方法；開設(shè)柔性鉸鏈微動工作臺實驗，使學生掌握彈性支承和彈性導(dǎo)軌工作原理和設(shè)計方法；在三坐標測量機上開設(shè)精度綜合測量實驗：精密零件尺寸精度檢測實驗；零件幾何誤差及檢測實驗（包括平面度、圓柱度、圓跳動、全跳動等最新檢測方法）；表面粗糙度測量實驗；典型零件的精度設(shè)計實驗（普通螺紋精度、齒輪精度等）。并鼓勵學生進行機械創(chuàng)新設(shè)計實驗：給出工程實際題目，進行零件大作業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計，加工零件（在機床或數(shù)控銑床上），對所設(shè)計零件進行精度測量并檢驗（三坐標測量機上完成），實現(xiàn)機械設(shè)計、機械加工和精度檢測一體化訓(xùn)練。

　�。ㄈ⿵娀瘜嵺`環(huán)節(jié)——大作業(yè)訓(xùn)練

　　講授精密機械設(shè)計內(nèi)容時，注重學生的機械設(shè)計能力的培養(yǎng)，即課程大作業(yè)的訓(xùn)練�！熬軝C械學基礎(chǔ)”課程下冊的重點是精密機械設(shè)計能力的培養(yǎng)，偏重大作業(yè)的訓(xùn)練，其中包括“光學部件聯(lián)接”大作業(yè)、“軸”零件圖和“減速器”部件圖大作業(yè)、“探照燈”大作業(yè)、齒輪精度設(shè)計大作業(yè)等練習，通過大作業(yè)的訓(xùn)練把課本內(nèi)容和實際工程訓(xùn)練結(jié)合起來，可以提高學生機械設(shè)計能力。

　　（四）改革“精密機械學基礎(chǔ)”課程設(shè)計

　　課程設(shè)計是對“精密機械學基礎(chǔ)”課程學習成果的最好檢驗方法，它考查了學生的理論聯(lián)系實際的能力、工程設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。對授課教師而言，學生的設(shè)計復(fù)雜多樣，對教師指導(dǎo)水平要求很高。在設(shè)計過程中提倡獨立思考的學習精神和嚴肅認真、有錯必改使設(shè)計精益求精的工作態(tài)度。

　　結(jié)合精密機械學基礎(chǔ)系列課程的授課內(nèi)容，對課程設(shè)計教學模式進行創(chuàng)新，采取“多個設(shè)計題目選擇——分組設(shè)計——分組討論——分階段檢查——多環(huán)節(jié)累加評分”的教學模式，極大地調(diào)動了學生的設(shè)計積極性，激發(fā)學生的創(chuàng)新設(shè)計熱情。

　　為提高學生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力，精密機械學基礎(chǔ)課程設(shè)計在原有給定任務(wù)（題目）、查資料、定原理（方案）、理論設(shè)計（定參數(shù)）、結(jié)構(gòu)設(shè)計（畫總裝圖和零部件圖）和撰寫說明書（論文）等環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上，增加機械加工和精度檢測一體化訓(xùn)練。

　　學生可選擇所設(shè)計的典型零件在車床或數(shù)控銑床上加工實物，提高學生對機械制造過程的認識，熟悉加工工藝要求。并在三坐標測量機、表面粗糙度儀、影像測量儀等精度檢測設(shè)備上對所加工的零件進行精度測量（尺寸精度、幾何精度和表面微觀輪廓精度），使其符合機械精度設(shè)計要求，同時學習先進精度檢測技術(shù)和儀器使用方法，強化創(chuàng)新實踐教學環(huán)節(jié)，完成設(shè)計、加工和測量一體化訓(xùn)練，提高學生分析問題和解決問題的能力及創(chuàng)新實踐訓(xùn)練。

　　二、結(jié)束語

　　為了緊密圍繞研究型大學的人才培養(yǎng)目標，根據(jù)哈爾濱工業(yè)大學“十三五”本科教育教學發(fā)展規(guī)劃綱要提出的“厚基礎(chǔ)、強實踐、嚴過程、求創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)特色，堅持以人為本、立德樹人，以質(zhì)量為核心，以改革促發(fā)展、以特色求卓越的教學理念。基于四位一體“精密機械學基礎(chǔ)"課程創(chuàng)新教學模式研究從“理論-實驗-實踐-設(shè)計”四方面入手，進行理論教學創(chuàng)新、實驗教學創(chuàng)新、強化大作業(yè)訓(xùn)練和改革課程設(shè)計，培養(yǎng)學生的自主學習能力和工程實踐能力，獲得的成果經(jīng)驗可惠及全國高校機械原理和機械設(shè)計系列課程。

　　參考文獻

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　　[3]馬惠萍，蔣秀珍，劉永猛，張曉光.機械學基礎(chǔ)課程設(shè)計創(chuàng)新實踐教學的研究.哈爾濱工業(yè)大學學報（社會科學版）.2013.12，（增2）：150-152.

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　　[5]嚴樂，米潔.基于CDIO理念的機械基礎(chǔ)課程培養(yǎng)模式研究.中國電力教育，2013，（25）：97-98.

　　作者簡介：

　　馬惠萍，1974，女，回族，哈爾濱工業(yè)大學電氣工程及自動化學院自動化測試與控制系教師，副教授，博士；研究方向：新一代GPS標準和公差建模技術(shù)研究；光纖檢測技術(shù)研究；通信地址：哈爾濱工業(yè)大學310信箱，黑龍江省哈爾濱市150001；

　　劉穎，1976，女，漢族，哈爾濱工業(yè)大學電氣工程及自動化學院自動化測試與控制系教師，助理研究員。碩士研究生。（黑龍江省哈爾濱市150001）

　　郭玉波，1974，男，漢族，哈爾濱工業(yè)大學電氣工程及自動化學院自動化測試與控制系教師，講師。博士。（黑龍江省哈爾濱市150001）

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