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摘要：本文根据《机械基础》课程特点，提出实现课程理论性、实践性、工程性的有机结合，激发学生的学习兴趣和主动性，使学生尽快掌握《机械基础》课程的学习方法和思维方式，培养学生解决机械基础实践问题的能力。
关键词：机械基础 思维方式 教学方法
随着控制技术在机械行业中的广泛应用，掌握机械基础的基本概念、基本原理和基本方法已成为机械专业学生进行机电液产品设计、制造、生产管理必备的基本知识和基本技能。《机械基础》课程具有理论性强、系统性强、逻辑性强的特点，导致学生普遍感觉这门课程学习难、作业难、实践难。要学好这门课程，对学生提出三个基本要求：较好的数理功底、一定的机械背景、较强的逻辑分析能力。尤其是机械专业的学生，前期学习了机械制图、机械原理、机械设计等课程，初步培养了学生的形象思维方式，然后再将抽象的内容具体化、实践化、工程化，教学过程中应在以下几个方面下功夫。
一 基于所学理论培养学生的逻辑分析能力
《机械基础》是应用数学手段，基于物理学、电工电子学、力学、机械原理等知识建立系统数学模型，将机械系统抽象为数学模型的形式，进行性能分析和设计计算。因此，要求本专业的学生具有良好的数学、物理、力学、电学、机械学的基础，有一定的机械方面的专业知识，而且具备多学科的知识积累。要想学好这门课程，如果学生之前没有学习工程数学，这里需要有针对性地补充与本课程直接相关的知识，尽量做到教会学生怎样应用定义、定理，而不是定理的证明过程。有些涉及到物理学、电工电子学、力学知识，学生们虽然学过相关课程，但是时间一长就印象不深刻，因此，在每次课程结束前把下次课程会用到的有关知识点给学生一一列出，让学生课后提前复习已学过的基础知识，在下次课堂上只需对要用到的基础知识作些简单的提示或回顾，在旧知识与新知识之间架起一座桥梁，新旧知识有效衔接，达到事半功倍的效果。例如：在机械建模这章中，用到"牛顿第三运动定理"、"基尔霍夫定律"等知识，在系统时域性能分析这章中用到一阶微分方程和二阶微分方程的求解知识。这时老师要及时提醒学生，或者点到为止地重复这部分内容，这样学生在建立数学模型时就会很清楚地知道这些数学模型是建立在哪些理论基础之上，并且知道如何应用原来学过的定理或定律去分析问题、解决问题，构建一个完备的知识框架，也能够从中体会到原来各门学科之间是相互联系、相互衔接的，只有融会才能贯通，学生自然逻辑清晰，分析能力自然提高。
二 将抽象的内容具体化、实践化、工程化
《机械基础》中大部分定义、理论和方法都是比较抽象的，在教学过程中如果仅限于理论的介绍和论述，学生不仅会感觉空洞乏味，而且有无本之木、无源之水的感觉。如果教师能够结合一些具体而又形象的例子会产生事半功倍的效果。例如：在机械系统的稳定性这一章中，讲到系统稳定性和不稳定性定义的时候，笔者就列举两个实例，一个是倒立摆试验台，一个是起重机的起升机构的末端部分--钢丝绳、吊钩和货物组成的正摆机构。倒立摆源于火箭发射瞬间的状态，是一种不稳定的系统通过稳定控制手段，使其稳定倒立的一个典型教学实例；而起重机货物摆动是在受到外界干扰作用下在铅垂方向附近摆动，最终在空气阻力作用下恢复到铅垂方向，这个铅垂向下的方向就是它的平衡位置；而倒立摆的平衡位置是铅垂向上的位置，在外界干扰作用下离开平衡位置，如果无外力作用再也无法恢复到它的平衡位置。通过这两个机械实例形象直观地介绍了系统稳定性与不稳定性这两个抽象的概念，不需要太多的解释。
三 从生活实例中发现问题、分析问题，培养学生的洞察力
减少抽象模型例题，增加生活实例和机械典型案例，同时把机械领域的前沿课题以及研究结果作为实例引入到教材之中。例如：在讲解机械摆动性能分析这章中的二阶振荡环节的时域响应这部分内容时，涉及到振动频率、系统激励、系统响应、响应幅值的概念，将货郎担振动现象作为典型实例。货郎行走就是系统激励，货郎担的上下振动就是系统响应，振动的大小就是振动幅值。不同材质、不同尺寸、不同截面形状的货郎担振动的频率不同，如果货郎行走的频率与货郎担的频率一致，这样就发生共振，货物按照货郎行走的频率，在随着货郎向前运动的同时，做上下振动，这样货郎挑着货物就省力，这也是人们不把货郎担做得太硬，而是有一定弹性的原因。例如：在二阶欠阻尼系统中介绍无阻尼固有频率、有阻尼固有频率和阻尼系数等概念时，列举行驶在马路上的汽车发生上下颠簸的现象。汽车底盘下都有减振弹簧和阻尼器，目的是为了降低由于路面起伏引起的车体上下振动问题。汽车的质量是m，减振弹簧刚度为k，阻尼器阻尼系数是b，则系统固有频率，阻尼比，如果弹簧太硬、阻尼系数太小起不到减振的作用；如果弹簧太软、阻尼系数太小消振太慢，路面没有起伏的情况下，车体还在振动。因此，如何设计、计算汽车的减振弹簧和阻尼器参数。使汽车有合理的振动频率和阻尼比，得到缓冲减振的效果，同时，还要避免汽车振动频率与路面起伏频率相一致的情况。介绍从具体生活实例或工程实例到各个环节模型，最后到数学模型的过程，培养了学生从具体实例到数学模型的建模能力。
四 培养学生用创新的思维方式解决机械实践问题
要实现机器运动可以通过机构驱动的方式，也可以通过控制手段，还可以通过机构与控制系统相结合的方式。不同的机器具有不同的固有特性，只有在掌握了其动力学特性的基础上，才能确定驱动方案，其中必有一种方案是最佳的。学生在机械原理课程中学习了各种机构，掌握了机构的运动规律。而本课程教会学生除了应用机构驱动机器，还可以应用控制手段实现机器更加复杂的运动，讓学生了解如何将经典控制论应用于机械实践中，根据"时域性能分析和频域性能分析"的知识分析系统的动态性能，根据"系统性能校正"的知识设计控制系统，改变系统的运动特性，达到期望的运动目的。
参考文献
[1] 杨叔子:《机械基础》(第三版）,华中科技大学出版社，2011年
[2] 周先辉：面向能力培养的《机械基础》课程教学方法探索，《高教论坛》，2012年第11期
[3] 雷文平：关于"机械基础"课程的教学探索，《中国电力教育》，2012年第6 期
[4] 鲍雅萍：机械专业"控制工程基础"课程的教学改革与探索，《中国电力教育》，2013年第8期
关键词：机械基础 思维方式 教学方法
随着控制技术在机械行业中的广泛应用，掌握机械基础的基本概念、基本原理和基本方法已成为机械专业学生进行机电液产品设计、制造、生产管理必备的基本知识和基本技能。《机械基础》课程具有理论性强、系统性强、逻辑性强的特点，导致学生普遍感觉这门课程学习难、作业难、实践难。要学好这门课程，对学生提出三个基本要求：较好的数理功底、一定的机械背景、较强的逻辑分析能力。尤其是机械专业的学生，前期学习了机械制图、机械原理、机械设计等课程，初步培养了学生的形象思维方式，然后再将抽象的内容具体化、实践化、工程化，教学过程中应在以下几个方面下功夫。
一 基于所学理论培养学生的逻辑分析能力
《机械基础》是应用数学手段，基于物理学、电工电子学、力学、机械原理等知识建立系统数学模型，将机械系统抽象为数学模型的形式，进行性能分析和设计计算。因此，要求本专业的学生具有良好的数学、物理、力学、电学、机械学的基础，有一定的机械方面的专业知识，而且具备多学科的知识积累。要想学好这门课程，如果学生之前没有学习工程数学，这里需要有针对性地补充与本课程直接相关的知识，尽量做到教会学生怎样应用定义、定理，而不是定理的证明过程。有些涉及到物理学、电工电子学、力学知识，学生们虽然学过相关课程，但是时间一长就印象不深刻，因此，在每次课程结束前把下次课程会用到的有关知识点给学生一一列出，让学生课后提前复习已学过的基础知识，在下次课堂上只需对要用到的基础知识作些简单的提示或回顾，在旧知识与新知识之间架起一座桥梁，新旧知识有效衔接，达到事半功倍的效果。例如：在机械建模这章中，用到"牛顿第三运动定理"、"基尔霍夫定律"等知识，在系统时域性能分析这章中用到一阶微分方程和二阶微分方程的求解知识。这时老师要及时提醒学生，或者点到为止地重复这部分内容，这样学生在建立数学模型时就会很清楚地知道这些数学模型是建立在哪些理论基础之上，并且知道如何应用原来学过的定理或定律去分析问题、解决问题，构建一个完备的知识框架，也能够从中体会到原来各门学科之间是相互联系、相互衔接的，只有融会才能贯通，学生自然逻辑清晰，分析能力自然提高。
二 将抽象的内容具体化、实践化、工程化
《机械基础》中大部分定义、理论和方法都是比较抽象的，在教学过程中如果仅限于理论的介绍和论述，学生不仅会感觉空洞乏味，而且有无本之木、无源之水的感觉。如果教师能够结合一些具体而又形象的例子会产生事半功倍的效果。例如：在机械系统的稳定性这一章中，讲到系统稳定性和不稳定性定义的时候，笔者就列举两个实例，一个是倒立摆试验台，一个是起重机的起升机构的末端部分--钢丝绳、吊钩和货物组成的正摆机构。倒立摆源于火箭发射瞬间的状态，是一种不稳定的系统通过稳定控制手段，使其稳定倒立的一个典型教学实例；而起重机货物摆动是在受到外界干扰作用下在铅垂方向附近摆动，最终在空气阻力作用下恢复到铅垂方向，这个铅垂向下的方向就是它的平衡位置；而倒立摆的平衡位置是铅垂向上的位置，在外界干扰作用下离开平衡位置，如果无外力作用再也无法恢复到它的平衡位置。通过这两个机械实例形象直观地介绍了系统稳定性与不稳定性这两个抽象的概念，不需要太多的解释。
三 从生活实例中发现问题、分析问题，培养学生的洞察力
减少抽象模型例题，增加生活实例和机械典型案例，同时把机械领域的前沿课题以及研究结果作为实例引入到教材之中。例如：在讲解机械摆动性能分析这章中的二阶振荡环节的时域响应这部分内容时，涉及到振动频率、系统激励、系统响应、响应幅值的概念，将货郎担振动现象作为典型实例。货郎行走就是系统激励，货郎担的上下振动就是系统响应，振动的大小就是振动幅值。不同材质、不同尺寸、不同截面形状的货郎担振动的频率不同，如果货郎行走的频率与货郎担的频率一致，这样就发生共振，货物按照货郎行走的频率，在随着货郎向前运动的同时，做上下振动，这样货郎挑着货物就省力，这也是人们不把货郎担做得太硬，而是有一定弹性的原因。例如：在二阶欠阻尼系统中介绍无阻尼固有频率、有阻尼固有频率和阻尼系数等概念时，列举行驶在马路上的汽车发生上下颠簸的现象。汽车底盘下都有减振弹簧和阻尼器，目的是为了降低由于路面起伏引起的车体上下振动问题。汽车的质量是m，减振弹簧刚度为k，阻尼器阻尼系数是b，则系统固有频率，阻尼比，如果弹簧太硬、阻尼系数太小起不到减振的作用；如果弹簧太软、阻尼系数太小消振太慢，路面没有起伏的情况下，车体还在振动。因此，如何设计、计算汽车的减振弹簧和阻尼器参数。使汽车有合理的振动频率和阻尼比，得到缓冲减振的效果，同时，还要避免汽车振动频率与路面起伏频率相一致的情况。介绍从具体生活实例或工程实例到各个环节模型，最后到数学模型的过程，培养了学生从具体实例到数学模型的建模能力。
四 培养学生用创新的思维方式解决机械实践问题
要实现机器运动可以通过机构驱动的方式，也可以通过控制手段，还可以通过机构与控制系统相结合的方式。不同的机器具有不同的固有特性，只有在掌握了其动力学特性的基础上，才能确定驱动方案，其中必有一种方案是最佳的。学生在机械原理课程中学习了各种机构，掌握了机构的运动规律。而本课程教会学生除了应用机构驱动机器，还可以应用控制手段实现机器更加复杂的运动，讓学生了解如何将经典控制论应用于机械实践中，根据"时域性能分析和频域性能分析"的知识分析系统的动态性能，根据"系统性能校正"的知识设计控制系统，改变系统的运动特性，达到期望的运动目的。
参考文献
[1] 杨叔子:《机械基础》(第三版）,华中科技大学出版社，2011年
[2] 周先辉：面向能力培养的《机械基础》课程教学方法探索，《高教论坛》，2012年第11期
[3] 雷文平：关于"机械基础"课程的教学探索，《中国电力教育》，2012年第6 期
[4] 鲍雅萍：机械专业"控制工程基础"课程的教学改革与探索，《中国电力教育》，2013年第8期