农业院校《机械设计基础》教学与实践中的几点体会
2022-06-09
《机械设计基础》是近机械类专业的一门主要技术基础必修课程。在南京农业大学，修读该门课程的主要有材料成型及控制工程、工业设计、工程管理等不同专业的学生。由于授课对象不同，教学计划安排的课时也比机械类专业的学生要少一些，因此该课程的教学与机械类专业的课程教学有不同的特点。下面分几个方面谈谈作者的教学体会。
一、要在课堂上激发学生的学习兴趣
学习这门课程的学生都是非机械类专业的学生，其中工业设计的学生在大二的时候学习这门课程，材料成型及控制工程、工程管理的学生在大三的时候学习这门课程。尽管这门课程是必修课，但是学生对这门课程并不非常了解，学习兴趣并不高。尤其是工业设计的很多学生，高中都是学美术的，基础非常差。因此，最重要的是去提高学生学习该课程的主动性与积极性。
一般而言，绪论是第一次课，对吸引学生的学习兴趣非常有用。任何一门课程的"绪论"，都要谈到"为什么学"、"学到什么"以及"如何学"的问题。作者在讲授这一章时，结合农业机械发展的特点，从传统的"牛拉耕田"、"拖拉机耕田"到"现代农业机械"，从古代的"马车"、"普通汽车"到"现代汽车"，以及现代汽车的主要组成，内燃机、牛头刨床的主要组成及工作原理等，通过这些简单易懂的例子，使学生了解到现代机械仍然以机械工程为基础，以激发学生的学习兴趣。作为工科学生必须具备机械设计基础知识，才能为后继专业课程的学习及日后技术革新打好基础。
同时，在授课过程中，笔者准备了非常多的案例、动画和录像，以理论结合实际进行教学。比如在讲"平面连杆机构"时，准备了"契贝谢夫四足步行机"的录像，非常的形象和生动。讲死点时，有飞机起落架、夹具等的动画，同时结合讲解，学生就非常容易接受和掌握，有比较深刻的感受。
二、注意内容的整体性和连贯性
《机械设计基础》的前半部分主要是机械原理的内容，内容从高低副与自由度、平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构到轮系，这是一个整理的学习过程。尤其是高低副与自由度，需要学生有一定的想象能力，如何把复杂机械的机构运动简图画出来，这部分掌握好了，对后面的几种机构的学习很有帮助。此外，速度瞬心是一个非常重要的概念。学生在《理论力学》的时候就学过速度瞬心，这与《机械设计基础》的速度瞬心有何区别？这一点要介绍透。同时，结构的压力角、传动角如何画出，等等，这几章有很大的连贯性，在讲解过程中切忌过快，要学生掌握好才行，多让学生做一些习题，否则影响后续章节的学习。
三、提炼关键内容，有重点地授课
《机械设计基础》是两门课的综合，前半学期主要是高低副、自由度和一些常用机构，后半学期主要介绍通用零部件的工作原理、结构特点、设计与计算等。前半学期机构的学习比较系统，基本上是在介绍了自由度、速度瞬心、压力角和传动角的知识以后，一个机构一个机构地学习。后半部分的内容非常繁多且零散，学生在学习的时候普遍反映不太好学，缺乏头绪。因此，这门课程的学习一定要有一条主线。笔者认为，本课程教学时，要结合课程设计的内容，进行有重点的学习。
以"齿轮机构"为例，这一章的内容非常多，也是这门课最重要的内容之一。这一章的学习，一般需要五六个课时的学习。笔者在这门课程的学习时，主要是抓住"渐开线的性质与特点"和"一对齿轮啮合过程"等主线开展教学。其中渐开线是这章学习的基础，所有牵涉到齿轮参数计算和啮合的知识的，都牵涉到渐开线。在教学的过程中，教师要抓住主线，逐步开展教学。
四、结合课程设计和实践进行授课
南京农业大学开设的《机械设计基础》这门课程有课程设计和创新设计。一般课程设计有两到三周的时间，是设计单级圆柱斜齿轮。一个学生一个设计题目，给出的斜齿圆柱齿轮各种传递的功率、输入转速、传动比等参数不同，要求学生通过查手册，独立设计出该对斜齿圆柱齿轮和减速箱系统。这个比较重要的是齿轮传动、带传动、连接、轴、滚动轴承等几章的内容。在讲授这几章的内容时，都要结合课程设计进行授课，比如齿轮材料的选择及其热处理方法、齿轮设计时参数的选择、齿轮受到的轴向力切向力和径向力的计算等。通过结合课程设计的内容进行教学，可以加深学生的感性认识，提高学生的学习兴趣。同时可以让学生更好地进行课程设计，提高课程设计的质量。
五、培养学生的动手能力和工程意识
《机械设计基础》这门课主要有三个实验：机构运动简图与自由度、范成法加工渐开线齿轮、带传动系统综合实验。在这三个实验中，都注重学生的动手能力。尤其是第一个实验，一般在第二次或者第三次课程的时候做，有非常多的简单机构，让学生去绘制机构运动简图。在这些实验中，指导老师大概介绍了一下之后，就让学生自己动手去做，指导老师在一旁讲解与指导。通过实验，不仅可以锻炼学生的动手能力，还可以让学生独立地去思考。
笔者认为，《机械设计基础》这门课的设计过程，最重要的是让学生有工程意识。因为不管设计和制造任何机械，一般性能越好，功能越复杂，成本就越高。在设计过程中，要让学生结合实际和性能要求，去查各种手册和图册。手册和图册里面的推荐值一般都是一个范围，学生要结合经济性和实际要求去选取。要教导学生去参考前人的经验，但是又不要照搬前人的经验，要鼓励学生去积极创新。
总之，《机械设计基础》是一门重要的专业技术基础课。在本课程的教学实践中，要结合所教授学生的特点，去吸引学生学习的兴趣，有重点地进行讲授，以让学生能学好这门课程。同时要培养学生的工程和经济意识，鼓励学生不断进行创新。
[参考文献]
[1]杨可桢主编.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，1999.
[2]谢振宇.《机械设计基础》教学方法探讨[J].鞍山师范学院学报，2004（04）.
[3]倪向东等.机械设计基础课程教学方法探讨与实践[J].石河子大学学报（哲学社会科学版），2006（S1）.
[4]李俊华.改革机械设计基础实验教学提高学生的创新能力[J].中国科技信息，2005（17）.
[5]郑增铭.机械设计基础精品课程建设的探索与实践[J].兰州工业高等专科学校学报
一、要在课堂上激发学生的学习兴趣
学习这门课程的学生都是非机械类专业的学生，其中工业设计的学生在大二的时候学习这门课程，材料成型及控制工程、工程管理的学生在大三的时候学习这门课程。尽管这门课程是必修课，但是学生对这门课程并不非常了解，学习兴趣并不高。尤其是工业设计的很多学生，高中都是学美术的，基础非常差。因此，最重要的是去提高学生学习该课程的主动性与积极性。
一般而言，绪论是第一次课，对吸引学生的学习兴趣非常有用。任何一门课程的"绪论"，都要谈到"为什么学"、"学到什么"以及"如何学"的问题。作者在讲授这一章时，结合农业机械发展的特点，从传统的"牛拉耕田"、"拖拉机耕田"到"现代农业机械"，从古代的"马车"、"普通汽车"到"现代汽车"，以及现代汽车的主要组成，内燃机、牛头刨床的主要组成及工作原理等，通过这些简单易懂的例子，使学生了解到现代机械仍然以机械工程为基础，以激发学生的学习兴趣。作为工科学生必须具备机械设计基础知识，才能为后继专业课程的学习及日后技术革新打好基础。
同时，在授课过程中，笔者准备了非常多的案例、动画和录像，以理论结合实际进行教学。比如在讲"平面连杆机构"时，准备了"契贝谢夫四足步行机"的录像，非常的形象和生动。讲死点时，有飞机起落架、夹具等的动画，同时结合讲解，学生就非常容易接受和掌握，有比较深刻的感受。
二、注意内容的整体性和连贯性
《机械设计基础》的前半部分主要是机械原理的内容，内容从高低副与自由度、平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构到轮系，这是一个整理的学习过程。尤其是高低副与自由度，需要学生有一定的想象能力，如何把复杂机械的机构运动简图画出来，这部分掌握好了，对后面的几种机构的学习很有帮助。此外，速度瞬心是一个非常重要的概念。学生在《理论力学》的时候就学过速度瞬心，这与《机械设计基础》的速度瞬心有何区别？这一点要介绍透。同时，结构的压力角、传动角如何画出，等等，这几章有很大的连贯性，在讲解过程中切忌过快，要学生掌握好才行，多让学生做一些习题，否则影响后续章节的学习。
三、提炼关键内容，有重点地授课
《机械设计基础》是两门课的综合，前半学期主要是高低副、自由度和一些常用机构，后半学期主要介绍通用零部件的工作原理、结构特点、设计与计算等。前半学期机构的学习比较系统，基本上是在介绍了自由度、速度瞬心、压力角和传动角的知识以后，一个机构一个机构地学习。后半部分的内容非常繁多且零散，学生在学习的时候普遍反映不太好学，缺乏头绪。因此，这门课程的学习一定要有一条主线。笔者认为，本课程教学时，要结合课程设计的内容，进行有重点的学习。
以"齿轮机构"为例，这一章的内容非常多，也是这门课最重要的内容之一。这一章的学习，一般需要五六个课时的学习。笔者在这门课程的学习时，主要是抓住"渐开线的性质与特点"和"一对齿轮啮合过程"等主线开展教学。其中渐开线是这章学习的基础，所有牵涉到齿轮参数计算和啮合的知识的，都牵涉到渐开线。在教学的过程中，教师要抓住主线，逐步开展教学。
四、结合课程设计和实践进行授课
南京农业大学开设的《机械设计基础》这门课程有课程设计和创新设计。一般课程设计有两到三周的时间，是设计单级圆柱斜齿轮。一个学生一个设计题目，给出的斜齿圆柱齿轮各种传递的功率、输入转速、传动比等参数不同，要求学生通过查手册，独立设计出该对斜齿圆柱齿轮和减速箱系统。这个比较重要的是齿轮传动、带传动、连接、轴、滚动轴承等几章的内容。在讲授这几章的内容时，都要结合课程设计进行授课，比如齿轮材料的选择及其热处理方法、齿轮设计时参数的选择、齿轮受到的轴向力切向力和径向力的计算等。通过结合课程设计的内容进行教学，可以加深学生的感性认识，提高学生的学习兴趣。同时可以让学生更好地进行课程设计，提高课程设计的质量。
五、培养学生的动手能力和工程意识
《机械设计基础》这门课主要有三个实验：机构运动简图与自由度、范成法加工渐开线齿轮、带传动系统综合实验。在这三个实验中，都注重学生的动手能力。尤其是第一个实验，一般在第二次或者第三次课程的时候做，有非常多的简单机构，让学生去绘制机构运动简图。在这些实验中，指导老师大概介绍了一下之后，就让学生自己动手去做，指导老师在一旁讲解与指导。通过实验，不仅可以锻炼学生的动手能力，还可以让学生独立地去思考。
笔者认为，《机械设计基础》这门课的设计过程，最重要的是让学生有工程意识。因为不管设计和制造任何机械，一般性能越好，功能越复杂，成本就越高。在设计过程中，要让学生结合实际和性能要求，去查各种手册和图册。手册和图册里面的推荐值一般都是一个范围，学生要结合经济性和实际要求去选取。要教导学生去参考前人的经验，但是又不要照搬前人的经验，要鼓励学生去积极创新。
总之，《机械设计基础》是一门重要的专业技术基础课。在本课程的教学实践中，要结合所教授学生的特点，去吸引学生学习的兴趣，有重点地进行讲授，以让学生能学好这门课程。同时要培养学生的工程和经济意识，鼓励学生不断进行创新。
[参考文献]
[1]杨可桢主编.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，1999.
[2]谢振宇.《机械设计基础》教学方法探讨[J].鞍山师范学院学报，2004（04）.
[3]倪向东等.机械设计基础课程教学方法探讨与实践[J].石河子大学学报（哲学社会科学版），2006（S1）.
[4]李俊华.改革机械设计基础实验教学提高学生的创新能力[J].中国科技信息，2005（17）.
[5]郑增铭.机械设计基础精品课程建设的探索与实践[J].兰州工业高等专科学校学报