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淺析機(jī)械設(shè)計教學(xué)中的“學(xué)有所用”與“思維轉(zhuǎn)變”
論文關(guān)鍵詞:設(shè)計 教學(xué)方法 教學(xué)效果
論文摘要:為提高機(jī)械設(shè)計課程的教學(xué)效果，針對該課程具有綜合性、實踐性等特點，提出在教學(xué)中應(yīng)用“學(xué)有所用”的思想和“思維轉(zhuǎn)變”的方法.實踐表明該方法對提高教學(xué)效果很有幫助。
0引言
機(jī)械設(shè)計課程是我校機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、機(jī)械及其自動化和機(jī)械工程3個專業(yè)的主干課程之一，機(jī)械設(shè)計課程的教學(xué)質(zhì)量直接影響到學(xué)生的綜合專業(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(chǔ)課程(如、力學(xué)等)相比，機(jī)械設(shè)計課程涉及了多門前修課程中的知識，如制圖、力學(xué)、、機(jī)械原理、公差、制造工藝等，綜合性強(qiáng);同時，機(jī)械設(shè)計課程又是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生從基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)課過渡的一門課程，和前面的基礎(chǔ)課相比，已經(jīng)上到工程實際的層面上，開始接觸到了工程實踐。在機(jī)械設(shè)計課程的教學(xué)實踐中，筆者體會到，利用“學(xué)有所用”的思想和“思維轉(zhuǎn)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，可以按照下面三個環(huán)節(jié)進(jìn)行:
第一個環(huán)節(jié)，在每一堂課內(nèi)容講授之前，告訴學(xué)生:我們這一堂課的內(nèi)容針對的是工程實際中的哪個問題，學(xué)完之后，能夠解決什么樣的工程問題，因而我們這堂課所學(xué)的內(nèi)容是有用的，學(xué)完之后在實際中就能用上。并且可以對學(xué)生強(qiáng)調(diào)，如果你這一堂課曠課了，或是打噸、開小差了，那么你將失去獲得解決這一工程實際問題的能力和技能的機(jī)會。比如講到過盈聯(lián)接這一部分內(nèi)容時，就可以對學(xué)生講，我們這一堂課針對的是工程中采用過盈配合使兩個零件聯(lián)接到一起的問題，學(xué)完之后，你就會設(shè)計工程實際中的過盈聯(lián)接問題了，你所設(shè)計的過盈聯(lián)接，不但能保證聯(lián)接在外載荷下能可靠的工作，同時又能保證被聯(lián)接件的強(qiáng)度。
第二個環(huán)節(jié)，在講課過程中盡可能多地采用設(shè)問、啟發(fā)、師生互動等方式，調(diào)動學(xué)生的積極性，同時，講課內(nèi)容要盡可能多的聯(lián)系工程實際。比如講到用“溫差法”裝配過盈聯(lián)接時，筆者講述自己在工廠所見過的情景:目前有些工廠里采用液態(tài)氮氣冷卻被包容件的辦法，工人師傅帶著絕熱手套把被包容零件浸到溫度非常低的液態(tài)氮氣中，待冷卻后取出來就能夠順利地裝配到包容件中。此外，教師一定要把內(nèi)容和思路講清楚、講明白。
第三個環(huán)節(jié)，課堂內(nèi)容講完之后，在下課之前，教師要做。教師進(jìn)行課堂內(nèi)容總結(jié)，首先可以反問學(xué)生:通過這堂課的學(xué)習(xí)，我們是否解決了某個或某些工程實際問題?我們是如何解決的?然后盡可能的按照解決工程實際問題的思路進(jìn)行內(nèi)容總結(jié)。例如講完過盈聯(lián)接這一堂課后，就可以反問學(xué)生，我們現(xiàn)在是不是學(xué)會了解決工程中的過盈聯(lián)接問題呢?我們是如何解決的呢?首先，聯(lián)接件的材料、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸等條件是已知的，該過盈聯(lián)接所要承受的載荷(如軸向力F、轉(zhuǎn)矩T等)我們也知道，接下來我們要為被聯(lián)接件選過盈配合;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(qiáng)度;我們所選配合的最小過盈量△min對應(yīng)一個配合面間的最小壓強(qiáng)，該壓強(qiáng)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(zhuǎn)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，我們所選配合對應(yīng)的最大過盈量△max，對應(yīng)著配合面間的最大壓強(qiáng)該最大壓強(qiáng)對聯(lián)接件所產(chǎn)生的應(yīng)力必須小于零件材料的許用應(yīng)力，這樣就保證了被聯(lián)接件的強(qiáng)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際問題。總結(jié)之后再反問學(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題是不是自己有能力解決了?筆者在課堂上經(jīng)過這樣的反問后，學(xué)生情緒表現(xiàn)的異常高漲，反響強(qiáng)烈。
設(shè)計課程中處處滲透著“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(nèi)容以后，筆者反問學(xué)生:現(xiàn)在大家想一想，火車臥鋪和車廂是不是用的螺栓組聯(lián)接?現(xiàn)在大家是不是會設(shè)計這一螺栓組聯(lián)接了?以后你們在工作中再碰到類似螺栓組聯(lián)接的例子是不是能獨立解決了?學(xué)生表現(xiàn)的興趣很濃。又如，我給學(xué)生布置了一個設(shè)計螺旋千斤頂?shù)拇笞鳂I(yè)，課下有學(xué)生問我:螺旋千斤頂是一個成熟的機(jī)械產(chǎn)品了，如果我要想設(shè)計一個目前還沒有的機(jī)械產(chǎn)品該怎么辦呢?我就給學(xué)生解釋:機(jī)械很多方面都是相通的，你可以根據(jù)自己頭腦中的想法，利用以前學(xué)過的知識(如機(jī)械原理的知識)來完成所要設(shè)計機(jī)械的結(jié)構(gòu)、功能等的構(gòu)思，利用我們機(jī)械設(shè)計課中所學(xué)的知識，通過選、分析可能存在的失效形式、根據(jù)相應(yīng)的強(qiáng)度或剛度設(shè)計準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計計算、細(xì)化結(jié)構(gòu)、精確校核、提出加工工藝要求等這一思路，把你想要的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計出來。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，學(xué)生同樣表現(xiàn)出非常濃厚的興趣。
2思維轉(zhuǎn)變
“思維轉(zhuǎn)變”就是把“教師一學(xué)生一課堂”思維轉(zhuǎn)變?yōu)椤捌髽I(yè)領(lǐng)導(dǎo)一設(shè)計中心技術(shù)人員一加工車間”思維。
廣西院高中庸老師在其《機(jī)械設(shè)計課中的案例教學(xué)》一文的中寫道:“毋庸置疑，一個在學(xué)校真正學(xué)懂了機(jī)械設(shè)計的大學(xué)本科生完全可以勝任生產(chǎn)第一線的技術(shù)工作”。筆者也有類似感受。筆者認(rèn)為，這句話不但說明了機(jī)械設(shè)計課程的重要性，更重要的是說明了機(jī)械設(shè)計課程與生產(chǎn)第一線的工作是緊密聯(lián)系在一起的。筆者在教學(xué)中體會到，要提高機(jī)械設(shè)計這門課的教學(xué)效果，教師要對學(xué)生進(jìn)行思維轉(zhuǎn)變，把了教師一學(xué)生一課堂”思維轉(zhuǎn)變?yōu)椤捌髽I(yè)領(lǐng)導(dǎo)一設(shè)計中心技術(shù)人員一加工車間”思維。
進(jìn)行這一思維轉(zhuǎn)變，就是在教學(xué)中讓學(xué)生把他們自己定位為企業(yè)設(shè)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(dǎo)，下面是企業(yè)的加工車間。上面有領(lǐng)導(dǎo)，要給技術(shù)人員布置設(shè)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(xí)上的動力;下面是加工車間，可以使學(xué)生把設(shè)計和其相關(guān)的制圖、材料、加工工藝等各個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系起米，做一個真正的機(jī)械設(shè)計工程師。
例如在學(xué)習(xí)過盈聯(lián)接這一部分內(nèi)容時，可以對學(xué)生說:現(xiàn)在領(lǐng)導(dǎo)布置任務(wù)了，讓你設(shè)計某機(jī)械設(shè)備中的某一過盈聯(lián)接，接下來你要解決這個問題(這就給了學(xué)生壓力);你需要利用我們剛剛學(xué)過的這部分內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計計算，確定合理的過盈配合;確定配合以后，你還要考慮下面有加工車間，還要根據(jù)加工車間的實際情況和工作要求確定合理的加工工藝，以保證你的設(shè)計能夠加工出來;此外，所設(shè)計的過盈聯(lián)接還要能夠裝配，這就要根據(jù)加工車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(shè)計的各個環(huán)節(jié)聯(lián)系起來了，完成了領(lǐng)導(dǎo)布置的任務(wù)。又例如，在學(xué)習(xí)螺栓組聯(lián)接時，可以對學(xué)生說:現(xiàn)在領(lǐng)導(dǎo)布置任務(wù)了，讓你來設(shè)計機(jī)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(jié)構(gòu)設(shè)計，并通過設(shè)計計算確定螺栓型號;此時，任務(wù)還沒有結(jié)束，你還要考慮，螺栓是標(biāo)準(zhǔn)件，采購部門要去采購，因此你還要對所選螺栓提出長度、精度、符合的標(biāo)準(zhǔn)等方面的要求，并寫出規(guī)定標(biāo)記，這樣采購部門才可以順利地進(jìn)行采購。
采用這一“思維轉(zhuǎn)變”，可以使學(xué)生有“身臨其境”的感覺，不但使學(xué)生在學(xué)習(xí)上產(chǎn)生壓力和動力，更好地掌握機(jī)械設(shè)計課程的知識，而且可以把機(jī)械設(shè)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(xùn)練，使學(xué)生在學(xué)校內(nèi)的學(xué)習(xí)和今后的工作對應(yīng)起來，為將來的就業(yè)作好充分準(zhǔn)備。
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