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摘 要：针对高等机构设计课程特点及其教学内客，探讨了课程教学内容的优化问题，提出了该课程应该采用的教学方法和教学手段。教学实践表明，本文提出的方法，开阔了学生对机构分析及设计的思路，提高了学生的学习兴趣，从而达到机构创新的目的。
关键词：高等机构设计 课程 教学方法 学习兴趣
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0198-01
高等机构设计是机械设计及理论学科的主要专业课之一，它是在机械原理课程的基础上，继续深入研究机构结构、机构运动分析和机构综合的课程。在传统工程教育体制下，教学模式多以课堂讲授为主，缺乏结合实际的案例式教学、综合性教学，这种状况造成了高等教育难以满足机构设计发展的需求，学生对该课程感觉枯燥乏味甚至失去兴趣。因此必须针对机构设计的特点，优化其教学内容，将教学手段、教学方法和实际应用等有机地融为一体，能够帮助教师改善课堂的教学效果和激发学生的学习兴趣，也有利于开阔学生的设计思路和创新能力。
1 高等机构设计的特点及其主要内容
高等机构设计具有以下特点。
（1）高等机构设计是一门非常重要的、实践性和创新性很强的专业课程，特别强调计算机编程、机械优化设计、高等数学、机械原理及机械动力学等的综合运用。
（2）在研究內容方面，从平面机构的分析与综合扩展到了空间机构的分析与综合，从简单的高副机构扩展到了瞬心线高副机构和共轭曲线高副机构。
（3）研究方法也转变为以计算机为工具，以高等数学中的坐标转换与矩阵运算为主的解析法。
（4）专业面较宽，通用性较强，需要学生有较宽的知识面和适合各类产业机械所需的设计方法和技巧。
高等机构设计所涉及的学科门类多，涵盖的内容广泛，主要教学内容包括[1]：机构的分析与综合；机构的型式综合；运动规律设计；凸轮机构设计；齿轮机构设计；机器人机构；组合机构与机构的变异。
2 优化课程教学体系和内容
要在有限的教学学时（通常为40学时）内完成如此多的内容，如果不采取有效的措施，就难以取得好的教学效果。
2.1 构建高等机构设计课程教学体系
由多教研室、系部建立高等机构设计课程群，主要课程包括：（1）数学课程，如《高等数学》、《微分几何学》；（2）先进设计方法的课程，如《机械优化设计》；（3）基础课程，如《机械原理》，《齿轮啮合原理》；（4）计算机语言课程，如C语言，C++语言及Matlab等课程。
2.2 整合教学内容
针对教学的参考教材，教学内容应进行适当的调整和整合。首先注重机构设计基本理论、原理和方法的讲授，使学生拥有较厚实的基础知识，同时，以课本的基本知识点为基础进行适当的拓展。例如，重点讲解平面连杆机构的分析与综合，然后以此为基础涉及空间连杆机构的分析和综合，这样由易到难的次序可以减少学生听课过程中的枯燥感，逐步建立对该课的兴趣，从而达到良好的教学效果。
2.3 突出理论与实际应用相结合的特色
高等机构设计课程的内容较宽，涉及许多其它学科的知识，如高等数学、微分几何学、机械优化设计、机械原理、计算机科学等。在掌握机构设计的基本理论和方法的同时，应突出理论与实际应用的紧密结合，每一中设计理论和方法均应有实际的应用实例佐证。如平面连杆机构综合的类型讲解时，针对每一类综合给出若干实际工程应用的实例，寓教于实际生产应用，这样可以使得学生的思维清晰，不断提高兴趣。
2.4 保持教学内容的最新
高等机构设计课堂教学必须紧跟机构设计的最新趋势，始终保持机构设计教学内容的先进性。授课教师紧密关注高等机构设计方法的近况，并把它们融入教学过程中，使学生能够掌握机构设计的最新知识[2]。
3 教学方法和手段
3.1 多媒体教学与课堂教授相结合
采用多媒体教学，可以扩充课堂教学的信息量，增强感性认识，加深对相关知识的印象和记忆[3]；同时，在一些关键的知识点上，教师应详尽地在黑板上推导出整个过程，以促进学生对该知识点的理解，增强学习兴趣，提高教学效果。例如，在课堂讲授平面连杆机构的概述时，适当增加车间装配线（位置综合）的视频，电动打字机（函数综合）、电影胶片放映机（轨迹综合）等的视频。
3.2 授课模式与启发教学相结合
在课程教学过程中，采取“授课”与“启发”相结合的课程教学组织方式[4]。除了传统教学方法外，对应用、设计方法等则采取“启发”的教学方法，授课老师在课堂上提出问题并加以适当引导，启发学生自己去努力思考。同时，可组织学生分组讨论和争论，老师最后进行归纳总结。这种教学方法能够活跃学生的创新思维，能够充分挖掘学生的创新能力。另外，教师在授课时，需要将不同知识点之间的背景、联系及因果关系分别介绍，这样也有助于学生的理解，增加教学效果。
3.3 理论知识与实际应用相结合
组织学生到相关企业、车间参观并努力发现机器设备上的相关机构部件，提高高等机构设计在机械装备的感性认识。我们依托河南省重点开放实验室及机床实验室等，为课程实践教学提供了良好的环境。实验室拥有各类数控式和机械式的车床、铣床、刨床、磨床等，加工中心，机器人，三坐标测量机，数控成形磨齿机、齿轮测量机等设备，使学生在在学习理论知识的同时与实际机械机构完全对应，培养学生的动手能力和创新能力。
3.4 专题讲座，扩宽相关知识面
高等机构设计课程的重点理论与设计方法不能在有限学时内深入讲解，可以在课余时间举行专题讲座，如组合机构设计及其新进展、凸轮机构的分度功能设计、机械优化设计在机构设计中的作用等专题讲座，使学生对某个知识点有比较全面的了解，从而提高学生的学习兴趣，满足了学生不同层次的要求。
高等机构设计的教学目的就是使学生能够掌握常用机构的设计方法，把学到的理论知识和具体的设计实例结合起来，能够对设计实例进行分析，并编程计算得到设计结果。因此，理论知识与实际应用相结合是该课程讲授的最终目标。高等机构设计的课程教学应优化完善教学内容，融合传统的和先进的教学手段和方法使课堂教学效果得到提高，增强实际应用环节的教学比重，引导并开阔学生的设计思路，不断提高学生的机构创新能力。
参考文献
[1] 傅则绍，卢子馨.机构设计（修订版）[M].北京：石油大学出版社，1998.
[2] 任小中，曹铁珍，韩建海.论课堂教学方法的革新[J].成功（教育版），2009（1）：15-16.
[3] 邓杰.创新教育在机械设计课程设计教学中的实践[J].科技资讯，2007（14）：112.
[4] 党玉功，张中利.创新教育背景下机械设计类课程教学改革浅谈[J].中国电力教育，2010（3）：121-122.
关键词：高等机构设计 课程 教学方法 学习兴趣
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0198-01
高等机构设计是机械设计及理论学科的主要专业课之一，它是在机械原理课程的基础上，继续深入研究机构结构、机构运动分析和机构综合的课程。在传统工程教育体制下，教学模式多以课堂讲授为主，缺乏结合实际的案例式教学、综合性教学，这种状况造成了高等教育难以满足机构设计发展的需求，学生对该课程感觉枯燥乏味甚至失去兴趣。因此必须针对机构设计的特点，优化其教学内容，将教学手段、教学方法和实际应用等有机地融为一体，能够帮助教师改善课堂的教学效果和激发学生的学习兴趣，也有利于开阔学生的设计思路和创新能力。
1 高等机构设计的特点及其主要内容
高等机构设计具有以下特点。
（1）高等机构设计是一门非常重要的、实践性和创新性很强的专业课程，特别强调计算机编程、机械优化设计、高等数学、机械原理及机械动力学等的综合运用。
（2）在研究內容方面，从平面机构的分析与综合扩展到了空间机构的分析与综合，从简单的高副机构扩展到了瞬心线高副机构和共轭曲线高副机构。
（3）研究方法也转变为以计算机为工具，以高等数学中的坐标转换与矩阵运算为主的解析法。
（4）专业面较宽，通用性较强，需要学生有较宽的知识面和适合各类产业机械所需的设计方法和技巧。
高等机构设计所涉及的学科门类多，涵盖的内容广泛，主要教学内容包括[1]：机构的分析与综合；机构的型式综合；运动规律设计；凸轮机构设计；齿轮机构设计；机器人机构；组合机构与机构的变异。
2 优化课程教学体系和内容
要在有限的教学学时（通常为40学时）内完成如此多的内容，如果不采取有效的措施，就难以取得好的教学效果。
2.1 构建高等机构设计课程教学体系
由多教研室、系部建立高等机构设计课程群，主要课程包括：（1）数学课程，如《高等数学》、《微分几何学》；（2）先进设计方法的课程，如《机械优化设计》；（3）基础课程，如《机械原理》，《齿轮啮合原理》；（4）计算机语言课程，如C语言，C++语言及Matlab等课程。
2.2 整合教学内容
针对教学的参考教材，教学内容应进行适当的调整和整合。首先注重机构设计基本理论、原理和方法的讲授，使学生拥有较厚实的基础知识，同时，以课本的基本知识点为基础进行适当的拓展。例如，重点讲解平面连杆机构的分析与综合，然后以此为基础涉及空间连杆机构的分析和综合，这样由易到难的次序可以减少学生听课过程中的枯燥感，逐步建立对该课的兴趣，从而达到良好的教学效果。
2.3 突出理论与实际应用相结合的特色
高等机构设计课程的内容较宽，涉及许多其它学科的知识，如高等数学、微分几何学、机械优化设计、机械原理、计算机科学等。在掌握机构设计的基本理论和方法的同时，应突出理论与实际应用的紧密结合，每一中设计理论和方法均应有实际的应用实例佐证。如平面连杆机构综合的类型讲解时，针对每一类综合给出若干实际工程应用的实例，寓教于实际生产应用，这样可以使得学生的思维清晰，不断提高兴趣。
2.4 保持教学内容的最新
高等机构设计课堂教学必须紧跟机构设计的最新趋势，始终保持机构设计教学内容的先进性。授课教师紧密关注高等机构设计方法的近况，并把它们融入教学过程中，使学生能够掌握机构设计的最新知识[2]。
3 教学方法和手段
3.1 多媒体教学与课堂教授相结合
采用多媒体教学，可以扩充课堂教学的信息量，增强感性认识，加深对相关知识的印象和记忆[3]；同时，在一些关键的知识点上，教师应详尽地在黑板上推导出整个过程，以促进学生对该知识点的理解，增强学习兴趣，提高教学效果。例如，在课堂讲授平面连杆机构的概述时，适当增加车间装配线（位置综合）的视频，电动打字机（函数综合）、电影胶片放映机（轨迹综合）等的视频。
3.2 授课模式与启发教学相结合
在课程教学过程中，采取“授课”与“启发”相结合的课程教学组织方式[4]。除了传统教学方法外，对应用、设计方法等则采取“启发”的教学方法，授课老师在课堂上提出问题并加以适当引导，启发学生自己去努力思考。同时，可组织学生分组讨论和争论，老师最后进行归纳总结。这种教学方法能够活跃学生的创新思维，能够充分挖掘学生的创新能力。另外，教师在授课时，需要将不同知识点之间的背景、联系及因果关系分别介绍，这样也有助于学生的理解，增加教学效果。
3.3 理论知识与实际应用相结合
组织学生到相关企业、车间参观并努力发现机器设备上的相关机构部件，提高高等机构设计在机械装备的感性认识。我们依托河南省重点开放实验室及机床实验室等，为课程实践教学提供了良好的环境。实验室拥有各类数控式和机械式的车床、铣床、刨床、磨床等，加工中心，机器人，三坐标测量机，数控成形磨齿机、齿轮测量机等设备，使学生在在学习理论知识的同时与实际机械机构完全对应，培养学生的动手能力和创新能力。
3.4 专题讲座，扩宽相关知识面
高等机构设计课程的重点理论与设计方法不能在有限学时内深入讲解，可以在课余时间举行专题讲座，如组合机构设计及其新进展、凸轮机构的分度功能设计、机械优化设计在机构设计中的作用等专题讲座，使学生对某个知识点有比较全面的了解，从而提高学生的学习兴趣，满足了学生不同层次的要求。
高等机构设计的教学目的就是使学生能够掌握常用机构的设计方法，把学到的理论知识和具体的设计实例结合起来，能够对设计实例进行分析，并编程计算得到设计结果。因此，理论知识与实际应用相结合是该课程讲授的最终目标。高等机构设计的课程教学应优化完善教学内容，融合传统的和先进的教学手段和方法使课堂教学效果得到提高，增强实际应用环节的教学比重，引导并开阔学生的设计思路，不断提高学生的机构创新能力。
参考文献
[1] 傅则绍，卢子馨.机构设计（修订版）[M].北京：石油大学出版社，1998.
[2] 任小中，曹铁珍，韩建海.论课堂教学方法的革新[J].成功（教育版），2009（1）：15-16.
[3] 邓杰.创新教育在机械设计课程设计教学中的实践[J].科技资讯，2007（14）：112.
[4] 党玉功，张中利.创新教育背景下机械设计类课程教学改革浅谈[J].中国电力教育，2010（3）：121-122.