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淺析機械設計教學中的“學有所用”與“思維轉變”
論文關鍵詞:設計 教學方法 教學效果
論文摘要:為提高機械設計課程的教學效果，針對該課程具有綜合性、實踐性等特點，提出在教學中應用“學有所用”的思想和“思維轉變”的方法.實踐表明該方法對提高教學效果很有幫助。
0引言
機械設計課程是我校機械設計制造及其自動化、機械及其自動化和機械工程3個專業的主干課程之一，機械設計課程的教學質量直接影響到學生的綜合專業素質和就業能力。與學生在低年級階段所學的單一基礎課程(如、力學等)相比，機械設計課程涉及了多門前修課程中的知識，如制圖、力學、、機械原理、公差、制造工藝等，綜合性強;同時，機械設計課程又是機械類專業學生從基礎課向專業課過渡的一門課程，和前面的基礎課相比，已經上到工程實際的層面上，開始接觸到了工程實踐。在機械設計課程的教學實踐中，筆者體會到，利用“學有所用”的思想和“思維轉變”的方法，對提高教學效果很有幫助。
1學有所用
“學有所用”指的是在教學中滲透和貫穿“學有所用”的思想，讓學生體驗到“所學即有所用”的收獲與喜悅。在教學中滲透和貫穿“學有所用”的思想，可以按照下面三個環節進行:
第一個環節，在每一堂課內容講授之前，告訴學生:我們這一堂課的內容針對的是工程實際中的哪個問題，學完之后，能夠解決什么樣的工程問題，因而我們這堂課所學的內容是有用的，學完之后在實際中就能用上。并且可以對學生強調，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會。比如講到過盈聯接這一部分內容時，就可以對學生講，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接到一起的問題，學完之后，你就會設計工程實際中的過盈聯接問題了，你所設計的過盈聯接，不但能保證聯接在外載荷下能可靠的工作，同時又能保證被聯接件的強度。
第二個環節，在講課過程中盡可能多地采用設問、啟發、師生互動等方式，調動學生的積極性，同時，講課內容要盡可能多的聯系工程實際。比如講到用“溫差法”裝配過盈聯接時，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，教師一定要把內容和思路講清楚、講明白。
第三個環節，課堂內容講完之后，在下課之前，教師要做。教師進行課堂內容總結，首先可以反問學生:通過這堂課的學習，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行內容總結。例如講完過盈聯接這一堂課后，就可以反問學生，我們現在是不是學會了解決工程中的過盈聯接問題呢?我們是如何解決的呢?首先，聯接件的材料、結構形狀、尺寸等條件是已知的，該過盈聯接所要承受的載荷(如軸向力F、轉矩T等)我們也知道，接下來我們要為被聯接件選過盈配合;我們的思路是既要保證聯接的可靠性，又要保證聯接件的強度;我們所選配合的最小過盈量△min對應一個配合面間的最小壓強，該壓強在配合面間所產生的摩擦力必須能夠抵抗外載荷(軸向力F、轉矩T等)，這樣就保證了聯接的可靠性，即在外載荷作用下聯接不打滑;同時，我們所選配合對應的最大過盈量△max，對應著配合面間的最大壓強該最大壓強對聯接件所產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際問題�？偨Y之后再反問學生:這堂課我們是不是學到了真本領?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?筆者在課堂上經過這樣的反問后，學生情緒表現的異常高漲，反響強烈。
設計課程中處處滲透著“所學即有所用”的思想。例如在學完螺栓組聯接這部分內容以后，筆者反問學生:現在大家想一想，火車臥鋪和車廂是不是用的螺栓組聯接?現在大家是不是會設計這一螺栓組聯接了?以后你們在工作中再碰到類似螺栓組聯接的例子是不是能獨立解決了?學生表現的興趣很濃。又如，我給學生布置了一個設計螺旋千斤頂的大作業，課下有學生問我:螺旋千斤頂是一個成熟的機械產品了，如果我要想設計一個目前還沒有的機械產品該怎么辦呢?我就給學生解釋:機械很多方面都是相通的，你可以根據自己頭腦中的想法，利用以前學過的知識(如機械原理的知識)來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的知識，通過選、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，把你想要的機械產品設計出來。這就是典型的“所學即有所用”的例子，我把這一例子在課堂上講給學生聽，學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“教師一學生一課堂”思維轉變為“企業領導一設計中心技術人員一加工車間”思維。
廣西院高中庸老師在其《機械設計課中的案例教學》一文的中寫道:“毋庸置疑，一個在學校真正學懂了機械設計的大學本科生完全可以勝任生產第一線的技術工作”。筆者也有類似感受。筆者認為，這句話不但說明了機械設計課程的重要性，更重要的是說明了機械設計課程與生產第一線的工作是緊密聯系在一起的。筆者在教學中體會到，要提高機械設計這門課的教學效果，教師要對學生進行思維轉變，把了教師一學生一課堂”思維轉變為“企業領導一設計中心技術人員一加工車間”思維。
進行這一思維轉變，就是在教學中讓學生把他們自己定位為企業設計中心的技術人員，學生可以假想自己已經畢業并進人了某企業的技術中心成為了技術人員，上面有企業領導，下面是企業的加工車間。上面有領導，要給技術人員布置設計任務，這樣使學生自身產生“壓力”，從而可增加學習上的動力;下面是加工車間，可以使學生把設計和其相關的制圖、材料、加工工藝等各個環節緊密聯系起米，做一個真正的機械設計工程師。
例如在學習過盈聯接這一部分內容時，可以對學生說:現在領導布置任務了，讓你設計某機械設備中的某一過盈聯接，接下來你要解決這個問題(這就給了學生壓力);你需要利用我們剛剛學過的這部分內容進行設計計算，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，以保證你的設計能夠加工出來;此外，所設計的過盈聯接還要能夠裝配，這就要根據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，就把設計的各個環節聯系起來了，完成了領導布置的任務。又例如，在學習螺栓組聯接時，可以對學生說:現在領導布置任務了，讓你來設計機器中的某處螺栓組聯接(給學生壓力)，那么你就要利用我們所學的這部分知識對這一螺栓組聯接進行結構設計，并通過設計計算確定螺栓型號;此時，任務還沒有結束，你還要考慮，螺栓是標準件，采購部門要去采購，因此你還要對所選螺栓提出長度、精度、符合的標準等方面的要求，并寫出規定標記，這樣采購部門才可以順利地進行采購。
采用這一“思維轉變”，可以使學生有“身臨其境”的感覺，不但使學生在學習上產生壓力和動力，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課程的知識融合到一起，做到“活學活用”，此外，還可以對學生進行“工程師思維”訓練，使學生在學校內的學習和今后的工作對應起來，為將來的就業作好充分準備。
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