论文部分内容阅读
[摘要]针对机械设计课程的特点，通过教学实例分析了静态和动态两类直观性教学手段在提高教学效果方面的作用，提出了强化直观教学的效果的措施。
[关键词]机械设计 直观教学 多媒体
一、前言
机械设计是机械工程、动力工程等相关工科专业本科教学过程中一门重要的技术基础课程。学生通过课程的学习，能掌握各种通用零件和简单机械的设计方法，为后续专业课程的学习奠定基础。由于机械设计课程所涉及的对象都是一些具体的机器零部件，要求学生不光要熟悉有关计算公式和图表、标准，而且对机械的结构和工作原理还要有深入的了解，因此机械设计是一门实践性很强的课程，
在长期的教学实践中发现，对于毫无工程实际体验，缺乏空间想象和工程概念的学生来说，理解和掌握课程的教学内容有相当的困难，教师往往需要授课过程中借助于零件实物、模型等直观手段辅助教学，来描述零件的形状、运动状态和功能，理论内容与工程实际紧密结合，增加学生的感性知识。随着计算机技术在教学中的应用，、三维模型、动画、视频录像等多媒体教学手段，激发学生学习机械设计课程的兴趣，也丰富了机械设计课程的直观教学内容。
二、静态直观教学手段
所谓直观教学, 是指教学过程中利用形象化手段，通过学生的多种感官，传授直接经验和感性知识, 使学生获得对象的生动的表象和特征, 从而较为全面深刻地掌握内在知识，可分为静态和动态两类。
在传统的直观教学手段中，机械零件实物的效果最好，学生可以看到设计对象的真实结构、形状以及各零件之间的联接关系。教师在讲授螺纹紧固件、滚动轴承、密封带等标准件时，都可以通过实物展示，向学生介绍零件形状和结构。另外，在课程设计时也通过减速器实物的拆装，使学生深入了解设计对象；从工程教学的角度，机械零件实物的优点是真实性，而缺点是不便携带，如讲授滚动轴承的种类和系列时，不可能将大量不同类型规格的轴承带到课堂展示。另外，由于目前高校机械设计课程一般采取大班教学，在七八十个学生面前，展示一个小螺丝钉的实物，很难达到预期的效果。
随着以PPT课件形式的幻灯片在课堂教学中的普及，机械零件实物已在很大程度上被照片替代。除了直观性强外，照片可以在屏幕上放大零件的局部结构，满足大班教学需求。教学照片可以来自产品样本、技术展览会、网络以及在实验室拍摄，成本低、来源广；其另一个优点是可复制性，能有效避免多个班级平行授课时，教学资源的冲突，还便于作为学习资料通过网络等形式提供学生学习使用。
三、动态直观教学手段
零件实物和照片的最大局限是只能显示外形，对零件的内部结构，运动和变形过程，如弹簧的变形、皮带弹性滑动、链传动过程中链条的摆动等内容，很难向学生直观展示。随着计算机技术的飞速发展，多媒体技术已越来越广泛地进入高校课堂。结合机械设计课程内容，在课件中大量使用的三维模型动画、flash动画、视频录像等对动态的直观教学手段，弥补了这个不足。
机械设备的设计过程，必须考虑零部件之间的相互连接和作用，如定位、固定、滑动、啮合、间隙等因素。以动画为代表的动态直观教学手段，可以在课堂上展示机械零件的装配关系和工作过程，如离合器的结合和分离过程，螺栓受力过程中螺栓和被连接件的变形等用静止图像难于表达的零件工作过程。这对于提高教学效果，无疑起到很大的推动作用。
另外，零件设计的工艺性，一直是机械设计教学的难点。学生在设计的零件结构，对加工工艺往往毫无概念，很多结构甚至根本无法加工，对退刀槽、中心孔等工艺结构也不熟悉，可以利用教学录像向学生介绍典型零件加工工艺过程，使其具备初步的工艺性设计知识。
四、直观教学手段的运用
教学实践证明，在机械设计教学中引入直观教学手段，能提高教学过程对学生的吸引力，激发学生的想象力、加深学生对机械设计基本概念和方法的深入理解。教学过程中还可以根据不同章节的特点和内容, 选择不同的直观手段。需要指出的是，无论采用何种直观手段, 都不能停留在设计对象表面的观察上, 必须引导学生结合教材内容，对直观的现象进行分析研究, 认识设计过程的内在规律。
比如，在讲授V带传动章节中皮带结构和型号内容时，通过课堂上展示一组不同规格尺寸的皮带及带轮, 并引导学生进行观察, 学生从压印在V带外表面的规格文字上识别带的型号和标准长度，还可以将皮带切断, 让学生从断面观察分析皮带内部结构，并测量皮带两个侧面之间的夹角和带轮的槽角，分析两者的关系，理解为什么两个角度之间有差异。
又比如方头平键，学生一般会想当然地在轴上设计一个根本无法加工的方槽。教学时，不但可以利用三维模型展示三种平键在轴上的安装结构，还可以通过指状铣刀和盘状铣刀在轴加工键槽过程的录像，帮助学生了解键槽的正确结构设计方法。
另外，实物、图片、动画等教学资料的展示过程中，要注意引导学生进行观察, 从观察中得出应有的结论。直观手段的运用必须与教师的讲解密切配合，教师的讲解主要起提示、概括和归纳的作用。也可以一边让学生观察, 边讲解, 直观手段的运用和教师的讲解同时或交错进行。在教学过程中，还可以采取了其他措施，来强化直观教学的效果。
1.建立机械设计课程专用教室。
实践表明，直观教学手段最好是在讲课时穿插使用，但按照目前的授课教室安排，教学效果很好的零件实物和模型都由于不便携带而利用率低。因此，可以利用现有的机械零件展示室条件，建立机械设计课程专用教室。学生分成小组围坐，以目前每学期的授课班级计算，一至两个专用教室就可以满足需要。
2.建立实验室、陈列室的定期开放制度。
目前大量的机械零件实物和模型集中在各实验室、陈列室里，但除开进行正常实验外，都不向学生开放，实际上是一个很大的教学资源浪费。可以将大部分实验室、陈列室按教学进度向学生开放，供学生利用课余时间观看各种机械零件实物、动手操作机构运动模型，通过这种自助式的直观教学活动，复习巩固课堂上学到的知识。在机械零件课程设计期间，还可以开放减速器陈列室。
3.增加教学实验学时，特别是操作性的实验。
教学实验是最好的直观教学方法，同时还可以培养学生的动手能力。目前由于机械设计课程总学时的不断削减，课程配套实验内容也在减少，一些原来由学生动手操作的实验也改为教师示范。为了提高机械哦设计课程教学效果，建议增加课程实验学时，保证常规实验的开设，尽量使现有的实验条件得到充分利用。
五、结束语
工科教育应该面向实际，要从技术基础课程入手增加学生的感性知识，直观教学是一个非常好的手段。机械设计课程是高等学校机械类专业的一门专业基础课程，是对学生的设计能力、创新能力、工程意识进行培养训练的一门重要的技术基础课，对于机械类、近机类学生学习专业课程起到承上启下的作用。直观教学手段可以使机械零件的结构具体化、功用形象化，通过从由具体到抽象的教学过程，为学生学习机械设计知识、掌握基本设计技能创造条件。
[参考文献]
[1]张明,任家骏，李秀红. 机械设计教学改革与培养创新人才的研究[J].太原理工大学学报社会科学版,2006(4):86-88
[2]张会端,孙俊岭.谈“机械设计”的课程特点与教学方法[J].中国电力教育.2010(11):96-97
[3]李良军,龙振宇.创新教育在机械设计课程设计教学中的应用[J].高等建筑教育,2003（3）：102-104.
[4]张玲云.简谈机械基础课程的直观教学[J].中国教育技术装备,2010年(12): 55-55
[5]龚秉周.提高机械原理、机械设计教学效果的探讨与实践[J].高等理科教育,2002(1):93-75
[6]安琦,王小芳.机械设计课程教学中引入创新设计环节改革尝试[J].化工高等教育,2003(02):90-91
（作者单位：上海理工大学机械工程学院 上海）
[关键词]机械设计 直观教学 多媒体
一、前言
机械设计是机械工程、动力工程等相关工科专业本科教学过程中一门重要的技术基础课程。学生通过课程的学习，能掌握各种通用零件和简单机械的设计方法，为后续专业课程的学习奠定基础。由于机械设计课程所涉及的对象都是一些具体的机器零部件，要求学生不光要熟悉有关计算公式和图表、标准，而且对机械的结构和工作原理还要有深入的了解，因此机械设计是一门实践性很强的课程，
在长期的教学实践中发现，对于毫无工程实际体验，缺乏空间想象和工程概念的学生来说，理解和掌握课程的教学内容有相当的困难，教师往往需要授课过程中借助于零件实物、模型等直观手段辅助教学，来描述零件的形状、运动状态和功能，理论内容与工程实际紧密结合，增加学生的感性知识。随着计算机技术在教学中的应用，、三维模型、动画、视频录像等多媒体教学手段，激发学生学习机械设计课程的兴趣，也丰富了机械设计课程的直观教学内容。
二、静态直观教学手段
所谓直观教学, 是指教学过程中利用形象化手段，通过学生的多种感官，传授直接经验和感性知识, 使学生获得对象的生动的表象和特征, 从而较为全面深刻地掌握内在知识，可分为静态和动态两类。
在传统的直观教学手段中，机械零件实物的效果最好，学生可以看到设计对象的真实结构、形状以及各零件之间的联接关系。教师在讲授螺纹紧固件、滚动轴承、密封带等标准件时，都可以通过实物展示，向学生介绍零件形状和结构。另外，在课程设计时也通过减速器实物的拆装，使学生深入了解设计对象；从工程教学的角度，机械零件实物的优点是真实性，而缺点是不便携带，如讲授滚动轴承的种类和系列时，不可能将大量不同类型规格的轴承带到课堂展示。另外，由于目前高校机械设计课程一般采取大班教学，在七八十个学生面前，展示一个小螺丝钉的实物，很难达到预期的效果。
随着以PPT课件形式的幻灯片在课堂教学中的普及，机械零件实物已在很大程度上被照片替代。除了直观性强外，照片可以在屏幕上放大零件的局部结构，满足大班教学需求。教学照片可以来自产品样本、技术展览会、网络以及在实验室拍摄，成本低、来源广；其另一个优点是可复制性，能有效避免多个班级平行授课时，教学资源的冲突，还便于作为学习资料通过网络等形式提供学生学习使用。
三、动态直观教学手段
零件实物和照片的最大局限是只能显示外形，对零件的内部结构，运动和变形过程，如弹簧的变形、皮带弹性滑动、链传动过程中链条的摆动等内容，很难向学生直观展示。随着计算机技术的飞速发展，多媒体技术已越来越广泛地进入高校课堂。结合机械设计课程内容，在课件中大量使用的三维模型动画、flash动画、视频录像等对动态的直观教学手段，弥补了这个不足。
机械设备的设计过程，必须考虑零部件之间的相互连接和作用，如定位、固定、滑动、啮合、间隙等因素。以动画为代表的动态直观教学手段，可以在课堂上展示机械零件的装配关系和工作过程，如离合器的结合和分离过程，螺栓受力过程中螺栓和被连接件的变形等用静止图像难于表达的零件工作过程。这对于提高教学效果，无疑起到很大的推动作用。
另外，零件设计的工艺性，一直是机械设计教学的难点。学生在设计的零件结构，对加工工艺往往毫无概念，很多结构甚至根本无法加工，对退刀槽、中心孔等工艺结构也不熟悉，可以利用教学录像向学生介绍典型零件加工工艺过程，使其具备初步的工艺性设计知识。
四、直观教学手段的运用
教学实践证明，在机械设计教学中引入直观教学手段，能提高教学过程对学生的吸引力，激发学生的想象力、加深学生对机械设计基本概念和方法的深入理解。教学过程中还可以根据不同章节的特点和内容, 选择不同的直观手段。需要指出的是，无论采用何种直观手段, 都不能停留在设计对象表面的观察上, 必须引导学生结合教材内容，对直观的现象进行分析研究, 认识设计过程的内在规律。
比如，在讲授V带传动章节中皮带结构和型号内容时，通过课堂上展示一组不同规格尺寸的皮带及带轮, 并引导学生进行观察, 学生从压印在V带外表面的规格文字上识别带的型号和标准长度，还可以将皮带切断, 让学生从断面观察分析皮带内部结构，并测量皮带两个侧面之间的夹角和带轮的槽角，分析两者的关系，理解为什么两个角度之间有差异。
又比如方头平键，学生一般会想当然地在轴上设计一个根本无法加工的方槽。教学时，不但可以利用三维模型展示三种平键在轴上的安装结构，还可以通过指状铣刀和盘状铣刀在轴加工键槽过程的录像，帮助学生了解键槽的正确结构设计方法。
另外，实物、图片、动画等教学资料的展示过程中，要注意引导学生进行观察, 从观察中得出应有的结论。直观手段的运用必须与教师的讲解密切配合，教师的讲解主要起提示、概括和归纳的作用。也可以一边让学生观察, 边讲解, 直观手段的运用和教师的讲解同时或交错进行。在教学过程中，还可以采取了其他措施，来强化直观教学的效果。
1.建立机械设计课程专用教室。
实践表明，直观教学手段最好是在讲课时穿插使用，但按照目前的授课教室安排，教学效果很好的零件实物和模型都由于不便携带而利用率低。因此，可以利用现有的机械零件展示室条件，建立机械设计课程专用教室。学生分成小组围坐，以目前每学期的授课班级计算，一至两个专用教室就可以满足需要。
2.建立实验室、陈列室的定期开放制度。
目前大量的机械零件实物和模型集中在各实验室、陈列室里，但除开进行正常实验外，都不向学生开放，实际上是一个很大的教学资源浪费。可以将大部分实验室、陈列室按教学进度向学生开放，供学生利用课余时间观看各种机械零件实物、动手操作机构运动模型，通过这种自助式的直观教学活动，复习巩固课堂上学到的知识。在机械零件课程设计期间，还可以开放减速器陈列室。
3.增加教学实验学时，特别是操作性的实验。
教学实验是最好的直观教学方法，同时还可以培养学生的动手能力。目前由于机械设计课程总学时的不断削减，课程配套实验内容也在减少，一些原来由学生动手操作的实验也改为教师示范。为了提高机械哦设计课程教学效果，建议增加课程实验学时，保证常规实验的开设，尽量使现有的实验条件得到充分利用。
五、结束语
工科教育应该面向实际，要从技术基础课程入手增加学生的感性知识，直观教学是一个非常好的手段。机械设计课程是高等学校机械类专业的一门专业基础课程，是对学生的设计能力、创新能力、工程意识进行培养训练的一门重要的技术基础课，对于机械类、近机类学生学习专业课程起到承上启下的作用。直观教学手段可以使机械零件的结构具体化、功用形象化，通过从由具体到抽象的教学过程，为学生学习机械设计知识、掌握基本设计技能创造条件。
[参考文献]
[1]张明,任家骏，李秀红. 机械设计教学改革与培养创新人才的研究[J].太原理工大学学报社会科学版,2006(4):86-88
[2]张会端,孙俊岭.谈“机械设计”的课程特点与教学方法[J].中国电力教育.2010(11):96-97
[3]李良军,龙振宇.创新教育在机械设计课程设计教学中的应用[J].高等建筑教育,2003（3）：102-104.
[4]张玲云.简谈机械基础课程的直观教学[J].中国教育技术装备,2010年(12): 55-55
[5]龚秉周.提高机械原理、机械设计教学效果的探讨与实践[J].高等理科教育,2002(1):93-75
[6]安琦,王小芳.机械设计课程教学中引入创新设计环节改革尝试[J].化工高等教育,2003(02):90-91
（作者单位：上海理工大学机械工程学院 上海）