“机械原理”案例式课程改革

曾斌　陶鑫　谭湘玲　杨威

摘 要 文章针对目前机械原理教学中存在的不足，提出了基于案例式教学的机械原理教学方法改革。通过具体的案例说明，实施该教学改革后，学生的机械原理知识和机械创新设计能力都得到了较大的提高。

关键词 机械原理 教学改革 案例式教学

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.12.039

"Mechanical Principle" Case-based Curriculum Reform

ZENG Bin， TAO Xin， TAN Xiangling， YANG Wei

（College of Mechanical Engineering， Hunan University of Arts and Science， Changse， Hunan 415000）

Abstract Aiming at the shortcomings in present teaching of mechanical principle， a teaching reform of mechanical principle based on case-based teaching is put forward. Through concrete cases， the implementation of the teaching reform， the students knowledge of mechanical principles and mechanical innovation design capabilities have been greatly improved.

Keywords Mechanical Principle； teaching reform； case-based teaching

0 引言

“機械原理”是机械工科专业一门技术基础课，主要研究各种机械的一般共性问题，[1，2]即机构的组成原理、运动学及机器动力学和常用机构的分析与设计，以及机械传动系统方案设计等问题等，且内容抽象，概念性强，公式较多，方法技巧性要求高，因此目前 “机械原理”课程的教学广泛存在以下问题：（1）课程内容多，理论性强，学生学习过程中费力，影响学生学习的积极性；（2）实践课程附属于理论课。课程设计时间短，选题范围窄，学生通过课程设计收获不大；（3）考试以闭卷考试为主，应试教育特征明显，难以激发学生的创新性思维。[3]

案例教学是以“案例分析”为核心的一种参与式教学模式，通过对一个具体案例的分析，促进学生对课程内容的学习，督促学生自己提出问题、分析问题、解决问题，最后最大化的激发学生的机械创新能力。[4]目前，案例化教学在某些课程中已经得到了应用，但是在机械原理课程的应用相对而言还是比较少的。

1 案例式教学的实施条件

要实施案例式教学，我院已经做了以下准备工作。

1.1 图书资料库的建立

为进一步促进学生主动学习，提高教学质量，教研室教师利用各种机会为学生收集扩充资料，并应用于教学。扩充性资料包括大量相关工程实例、教学影像资料、机构学学术期刊和习题库等，让学生借助这些资料，掌握运用机械原理方法分析和解决工程实际问题，为今后的专业学习打下坚实基础。经教学实践检验，学生对本课程的兴趣越来越高，学生对机械原理学习兴趣浓厚，解决问题和分析问题能力增强，通过这些扩充资料，极大地拓展了学生的知识空间和视野，对提高教学质量和教学效果起到了积极作用。

1.2 网络教学环境的建立

网络含有丰富的机械原理学习资源：多媒体课件、电子作业，实验录像等等，可供网络教学使用，也可供学生自学或自修用，利用网络可以在网上自主学习。同时学院充实的校园网教学资源，也为本课程的理论教学提供了保障。近年来，我们一直在课堂教学、实践教学、课外辅导、练习等多方面进行网络教学体系建设工作。目前已完成了课程简介、教学大纲、教学实施方案、电子教案、《机械原理》教材、实验指导、练习、教学课件、教学录像等网上资源的建设工作。网络教学与学习系统的建立，可将教与学的过程延伸至课外，产生良好的效果，为学生的自学创造了条件。

1.3 实践性教学环境的改善

机械原理课程是一门与实验联系较强的专业基础课，为了保证课程的教学效果和教学质量，学院本着满足教学需求、逐步建设的原则，完善与建设机械原理实验室，并加强实验室师资建设，充实了实验室技术力量，实验室现在能完成如下实验：（1）机构几何参数的测定与运动简图的绘制。（2）机械运动参数与力参数的测定与分析。（3）用实验方法进行机构尺度综合。（4）机械动力学参数的测定和分析。

2 案例式教学的具体实施

本文以硬币分离机为案例，简单介绍案例式教学在我校的实施情况。

首先，将硬币分离机在课堂上布置给学生，并对学生进行分组（3人/组），对硬币分离机案例进行讨论并查阅相关的文献。通过对相关资料的查阅，学生制定了拟解决的几个关键问题：（1）如何避免在分币过程中硬币的堆叠现象；（2）如何实现不同硬币的分离；（3）如何实现硬币的计数；（4）如何实现分离后硬币的存储。通过对上述四个问题的研究，学生制定了多个方案解决上述各个问题，现重点列出其中一部分展示学生的案例式教学的成果。

（1）分币过程中硬币的堆叠现象的解决措施。

如图1，曲柄作整周转动时，入币盒作摆动。混币落入入币盒，入币盒的出币口高度大于一个硬币厚度，小于两个硬币厚，保证了通过的硬币仅仅为一个硬币的厚度；使用一个曲柄摇杆机构，其中摇杆与入币盒固连，曲柄摇杆机构每转动一圈，入币盒摇动一个来回，将放入入币盒的硬币逐个通过入币口。

（2）硬币分离的解决措施。

如图2，硬币从分币盒中有规律地进入进硬币分离装置进行硬币的分离，其中分离板每一行有三个孔径不同的孔，是用来进行一角、五角和一元的分离。将分币机构倾斜放置，使其向前和向左倾斜，依靠重力势能使硬币通过进币口落在进币轨道上，重力势能转化为动能，硬币通过轨道经过有小到大的孔时一角、五角、一元的硬币依次掉进各自的轨道内。

（3）如何实现硬币的计数。

如图3，硬币从筛选装置出来以后下滑到计数装置，采用U型计数器，确保精准计数。

（4）如何实现分离后硬币的存储。

图4 硬币传送装置

如图4，滑下的硬币直接落入传送带上，通过传送带到达一个斜面，硬币通过斜面直接滑入收集盒，完成对分离后硬币的收集。

通过以上措施，解决了硬币分离机中的几个关键问题，最后得到了一个完整的硬币分离装置，如图5所示。

实践证明：案例式教学极大的提高了学生分析问题和解决问题的能力，提高了学生学习知识的兴趣。通过案例教学与传统教学法的结合，使学生掌握了机械原理课程的基本概念和核心能力，提高了机械创新设计能力。

3 结束语

机械原理是机械工科专业一门重要的专业基础课，为了增强学生对机械原理课程的适应能力和挖掘其开发创新能力，通过在机械原理课程教学中引入案例式教学，可以让学生对该课程产生浓厚的学习兴趣。

参考文献

[1] 赵永杰，程西云.机械原理课程探究式教学改革与探索[J].大学教育，2014.5：141-143.

[2] 施火结.机械原理教学内容及课程体系的改革[J].教育教学论坛，2012.5：69-71.

[3] 周永清.机械原理创新教具学具进课堂[J].实验技术与管理，2016.33（2）：11-13.

[4] 刘扬，唐芬南，贺兵.基于学生创新素质培养的机械原理课程案例教学研究[J].湖南冶金执业技术学院学报，2009.9（4）：97-99.endprint