機械設計教學(xué)中的“學(xué)有所用”與“思維轉變”
論文關(guān)鍵詞:機械設計 教學(xué)方法 教學(xué)效果
論文摘要:為提高機械設計課程的教學(xué)效果，針對該課程具有綜合性、實(shí)踐性等特點(diǎn)，提出在教學(xué)中應用“學(xué)有所用”的思想和“思維轉變”的方法.實(shí)踐表明該方法對提高教學(xué)效果很有幫助。
0引言
機械設計課程是我校機械設計制造及其自動(dòng)化、農業(yè)機械及其自動(dòng)化和機械電子工程3個(gè)專(zhuān)業(yè)的主干課程之一，機械設計課程的教學(xué)質(zhì)量直接影響到學(xué)生的綜合專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和就業(yè)能力。與學(xué)生在低年級階段所學(xué)的單一基礎課程(如數學(xué)、力學(xué)等)相比，機械設計課程涉及了多門(mén)前修課程中的知識，如制圖、力學(xué)、材料、機械原理、公差、制造工藝等，綜合性強;同時(shí)，機械設計課程又是機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生從基礎課向專(zhuān)業(yè)課過(guò)渡的一門(mén)課程，和前面的基礎課相比，已經(jīng)上到工程實(shí)際的層面上，開(kāi)始接觸到了工程實(shí)踐。在機械設計課程的教學(xué)實(shí)踐中，筆者體會(huì )到，利用“學(xué)有所用”的思想和“思維轉變”的方法，對提高教學(xué)效果很有幫助。
1學(xué)有所用
“學(xué)有所用”指的是在教學(xué)中滲透和貫穿“學(xué)有所用”的思想，讓學(xué)生體驗到“所學(xué)即有所用”的收獲與喜悅。在教學(xué)中滲透和貫穿“學(xué)有所用”的思想，可以按照下面三個(gè)環(huán)節進(jìn)行:
第一個(gè)環(huán)節，在每一堂課內容講授之前，告訴學(xué)生:我們這一堂課的內容針對的是工程實(shí)際中的哪個(gè)問(wèn)題，學(xué)完之后，能夠解決什么樣的工程問(wèn)題，因而我們這堂課所學(xué)的內容是有用的，學(xué)完之后在實(shí)際中就能用上。并且可以對學(xué)生強調，如果你這一堂課曠課了，或是打噸、開(kāi)小差了，那么你將失去獲得解決這一工程實(shí)際問(wèn)題的能力和技能的機會(huì )。比如講到過(guò)盈聯(lián)接這一部分內容時(shí)，就可以對學(xué)生講，我們這一堂課針對的是工程中采用過(guò)盈配合使兩個(gè)零件聯(lián)接到一起的問(wèn)題，學(xué)完之后，你就會(huì )設計工程實(shí)際中的過(guò)盈聯(lián)接問(wèn)題了，你所設計的過(guò)盈聯(lián)接，不但能保證聯(lián)接在外載荷下能可靠的工作，同時(shí)又能保證被聯(lián)接件的強度。
第二個(gè)環(huán)節，在講課過(guò)程中盡可能多地采用設問(wèn)、啟發(fā)、師生互動(dòng)等方式，調動(dòng)學(xué)生的積極性，同時(shí)，講課內容要盡可能多的聯(lián)系工程實(shí)際。比如講到用“溫差法”裝配過(guò)盈聯(lián)接時(shí)，筆者講述自己在工廠(chǎng)所見(jiàn)過(guò)的情景:目前有些工廠(chǎng)里采用液態(tài)氮氣冷卻被包容件的辦法，工人師傅帶著(zhù)絕熱手套把被包容零件浸到溫度非常低的液態(tài)氮氣中，待冷卻后取出來(lái)就能夠順利地裝配到包容件中。此外，教師一定要把內容和思路講清楚、講明白。
第三個(gè)環(huán)節，課堂內容講完之后，在下課之前，教師要做總結。教師進(jìn)行課堂內容總結，首先可以反問(wèn)學(xué)生:通過(guò)這堂課的學(xué)習，我們是否解決了某個(gè)或某些工程實(shí)際問(wèn)題?我們是如何解決的?然后盡可能的按照解決工程實(shí)際問(wèn)題的思路進(jìn)行內容總結。例如講完過(guò)盈聯(lián)接這一堂課后，就可以反問(wèn)學(xué)生，我們現在是不是學(xué)會(huì )了解決工程中的過(guò)盈聯(lián)接問(wèn)題呢?我們是如何解決的呢?首先，聯(lián)接件的材料、結構形狀、尺寸等條件是已知的，該過(guò)盈聯(lián)接所要承受的載荷(如軸向力F、轉矩T等)我們也知道，接下來(lái)我們要為被聯(lián)接件選過(guò)盈配合;我們的思路是既要保證聯(lián)接的可靠性，又要保證聯(lián)接件的強度;我們所選配合的最小過(guò)盈量△min對應一個(gè)配合面間的最小壓強，該壓強在配合面間所產(chǎn)生的摩擦力必須能夠抵抗外載荷(軸向力F、轉矩T等)，這樣就保證了聯(lián)接的可靠性，即在外載荷作用下聯(lián)接不打滑;同時(shí)，我們所選配合對應的最大過(guò)盈量△max，對應著(zhù)配合面間的最大壓強該最大壓強對聯(lián)接件所產(chǎn)生的應力必須小于零件材料的許用應力，這樣就保證了被聯(lián)接件的強度;配合選好以后，再提出對零件的粗糙度、公差等工藝要求以及裝拆壓力或裝配溫度等裝配要求。這樣，我們就解決了這一工程實(shí)際問(wèn)題�？偨Y之后再反問(wèn)學(xué)生:這堂課我們是不是學(xué)到了真本領(lǐng)?是不是有收獲?參加工作以后再遇到這樣的工程問(wèn)題是不是自己有能力解決了?筆者在課堂上經(jīng)過(guò)這樣的反問(wèn)后，學(xué)生情緒表現的異常高漲，反響強烈。
機械設計課程中處處滲透著(zhù)“所學(xué)即有所用”的思想。例如在學(xué)完螺栓組聯(lián)接這部分內容以后，筆者反問(wèn)學(xué)生:現在大家想一想，火車(chē)臥鋪和車(chē)廂是不是用的螺栓組聯(lián)接?現在大家是不是會(huì )設計這一螺栓組聯(lián)接了?以后你們在工作中再碰到類(lèi)似螺栓組聯(lián)接的例子是不是能獨立解決了?學(xué)生表現的興趣很濃。又如，我給學(xué)生布置了一個(gè)設計螺旋千斤頂的大作業(yè)，課下有學(xué)生問(wèn)我:螺旋千斤頂是一個(gè)成熟的機械產(chǎn)品了，如果我要想設計一個(gè)目前還沒(méi)有的機械產(chǎn)品該怎么辦呢?我就給學(xué)生解釋:機械很多方面都是相通的，你可以根據自己頭腦中的想法，利用以前學(xué)過(guò)的知識(如機械原理的知識)來(lái)完成所要設計機械的結構、功能等的構思，利用我們機械設計課中所學(xué)的知識，通過(guò)選材料、分析可能存在的失效形式、根據相應的強度或剛度設計準則進(jìn)行設計計算、細化結構、精確校核、提出加工工藝要求等這一思路，把你想要的機械產(chǎn)品設計出來(lái)。這就是典型的“所學(xué)即有所用”的例子，我把這一例子在課堂上講給學(xué)生聽(tīng)，學(xué)生同樣表現出非常濃厚的興趣。
2思維轉變
“思維轉變”就是把“教師一學(xué)生一課堂”思維轉變?yōu)?ldquo;企業(yè)領(lǐng)導一設計中心技術(shù)人員一加工車(chē)間”思維。
廣西工學(xué)院高中庸老師在其《機械設計課中的案例教學(xué)》一文的中寫(xiě)道:“毋庸置疑，一個(gè)在學(xué)校真正學(xué)懂了機械設計的大學(xué)本科生完全可以勝任生產(chǎn)第一線(xiàn)的技術(shù)工作”。筆者也有類(lèi)似感受。筆者認為，這句話(huà)不但說(shuō)明了機械設計課程的重要性，更重要的是說(shuō)明了機械設計課程與生產(chǎn)第一線(xiàn)的工作是緊密聯(lián)系在一起的。筆者在教學(xué)中體會(huì )到，要提高機械設計這門(mén)課的教學(xué)效果，教師要對學(xué)生進(jìn)行思維轉變，把了教師一學(xué)生一課堂”思維轉變?yōu)?ldquo;企業(yè)領(lǐng)導一設計中心技術(shù)人員一加工車(chē)間”思維。
進(jìn)行這一思維轉變，就是在教學(xué)中讓學(xué)生把他們自己定位為企業(yè)設計中心的技術(shù)人員，學(xué)生可以假想自己已經(jīng)畢業(yè)并進(jìn)人了某企業(yè)的技術(shù)中心成為了技術(shù)人員，上面有企業(yè)領(lǐng)導，下面是企業(yè)的加工車(chē)間。上面有領(lǐng)導，要給技術(shù)人員布置設計任務(wù)，這樣使學(xué)生自身產(chǎn)生“壓力”，從而可增加學(xué)習上的動(dòng)力;下面是加工車(chē)間，可以使學(xué)生把設計和其相關(guān)的制圖、材料、加工工藝等各個(gè)環(huán)節緊密聯(lián)系起米，做一個(gè)真正的機械設計工程師。
例如在學(xué)習過(guò)盈聯(lián)接這一部分內容時(shí)，可以對學(xué)生說(shuō):現在領(lǐng)導布置任務(wù)了，讓你設計某機械設備中的某一過(guò)盈聯(lián)接，接下來(lái)你要解決這個(gè)問(wèn)題(這就給了學(xué)生壓力);你需要利用我們剛剛學(xué)過(guò)的這部分內容進(jìn)行設計計算，確定合理的過(guò)盈配合;確定配合以后，你還要考慮下面有加工車(chē)間，還要根據加工車(chē)間的實(shí)際情況和工作要求確定合理的加工工藝，以保證你的設計能夠加工出來(lái);此外，所設計的過(guò)盈聯(lián)接還要能夠裝配，這就要根據加工車(chē)間的情況考慮是采用壓入法裝配還是采用溫差法裝配，如果是采用壓人法就要計算出壓入力，如果采用溫差法就要計算出所需要的裝配溫度。這樣，就把設計的各個(gè)環(huán)節聯(lián)系起來(lái)了，完成了領(lǐng)導布置的任務(wù)。又例如，在學(xué)習螺栓組聯(lián)接時(shí)，可以對學(xué)生說(shuō):現在領(lǐng)導布置任務(wù)了，讓你來(lái)設計機器中的某處螺栓組聯(lián)接(給學(xué)生壓力)，那么你就要利用我們所學(xué)的這部分知識對這一螺栓組聯(lián)接進(jìn)行結構設計，并通過(guò)設計計算確定螺栓型號;此時(shí)，任務(wù)還沒(méi)有結束，你還要考慮，螺栓是標準件，采購部門(mén)要去采購，因此你還要對所選螺栓提出長(cháng)度、精度、符合的標準等方面的要求，并寫(xiě)出規定標記，這樣采購部門(mén)才可以順利地進(jìn)行采購。
采用這一“思維轉變”，可以使學(xué)生有“身臨其境”的感覺(jué)，不但使學(xué)生在學(xué)習上產(chǎn)生壓力和動(dòng)力，更好地掌握機械設計課程的知識，而且可以把機械設計和其相關(guān)課程的知識融合到一起，做到“活學(xué)活用”，此外，還可以對學(xué)生進(jìn)行“工程師思維”訓練，使學(xué)生在學(xué)校內的學(xué)習和今后的工作對應起來(lái)，為將來(lái)的就業(yè)作好充分準備。
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