機械原理知識范文10篇

摘要：機械原理主要是圍繞機械共性問題進行探討和研究的一門基礎性課程，是后續機械設計學習和機械制造工作的知識和理論支撐，具有實踐性強等顯著特征。鑒于此，本文主要就提高機械原理課程教學質量進行思考和探索，從而為機械原理課程教學質量的提升提供重要地借鑒與參考。

關鍵詞：機械原理課程；教學質量；思考

將機械原理課程與其他課程進行對比可知，其不僅對學生的實踐性要求較高，而且還需要學生具備較強的邏輯能力。因此，在針對這一課程進行學習時，學生必須主動地參與到實踐和操作過程中，而就教師來講，則需要為學生提供更多、更豐富的實踐操作機會。

1機械原理課程概述

機械原理課程是機械設計制造及自動化專業中不可或缺的基礎課程內容，具有應用性強和工程性強等特征[1]。在學習此課程時，一方面要求學生對機構結構、機構運動學和機構動力學等理論知識有充分地了解與掌握，另一方面還需要借助實踐這一載體促進其理論分析能力和水平的提升。以微觀角度來講，機械原理課程將對學生創新機構運動方案設計能力進行培養作為立足點，以多樣化設計目的和設計任務為中心進行深入研究與分析，并依托多樣化方案的綜合比對和評價從中挑選出最優方案，因此，從這個角度來講，機械原理課程也具有較強的實踐性特征。

2提高機械原理課程教學質量的具體措施

1目前機械設計教學體系存在的問題

機械設計具有自身的程序，圖1為設計的基本程序。圖1機械設計的基本程序目前，機械設計教學中主要存在以下問題。

1.1教學內容過于防范

目前，機械設計這門課程包含的內容較多，有機械原理和機械設計。機械設計包括材料、力學、熱處理、機械原理、公差與配合、機械零件、機械CAD等內容，所涉及的知識層面較廣，教學內容較散，且與其他課程有著很多重復，如機械設計學科中有一項螺紋連接的相關教學內容。可見，教學范圍與機械設計這門學科的學習原則不相符合。又如，減速器的類型、樣式和設計參數要求，和機械制圖中的減速器設計相關知識存在較高重復率，不僅在學科的學習層次上造成混亂，還浪費了學生的學習精力。

1.2與時俱進能力不強

機械設計這門學科的實用性較強，同時其教學內容隨著科技的不斷發展而不斷變化。所以，傳統的教學內容如果不進行更新，很難滿足現代社會的需求?，F代機械設計教學應當滿足工程性和技術性需求，同時也應當具備系統性。因此，現代機械設計學科緊隨時代的變化而改變，將傳統的設計技術進行時代元素的融入。如今，很多相關院校對機械設計教學中的設備結構、設備強度和運動學等技術的教學比較注重，教學力度也較大，使能源問題、環境問題的教學很少涉及。尤其是安全、人機關系、美學等社會因素和價值工程、周期費用分析等經濟因素，導致機械設計教學無法滿足現代人們的生產需求。

一引言

為進一步促進我國工程教育的深化改革，加快建設我國向工程教育強國的轉變，更好地推進我國經濟轉型的升級，2017年，教育部提出了新工科建設[1]。建設與發展新工科成為我國由制造強國向創造強國發展的必然要求，高校培養新工科人才對當今社會新經濟發展有重要戰略意義。大學生是實施創新發展戰略的人才儲備，新工科人才的培養是當今社會對高等學校的迫切要求，也是高校義不容辭的職責[2]。

二機械原理課程地位

機械原理課程是機械類各專業必修的一門重要的技術基本課程，其知識面更寬、適用性更廣、更接近工程實際，在培養新工科人才中將起到不可或缺的重要作用。本課程研究的內容主要包括機構結構分析的基本知識、機構的運動分析、機器動力學、常用機構的分析與設計和機械系統的方案設計等問題[3]。通過本課程的學習，使學生掌握各種機構中的一些共性問題，理解基本原理，并初步具有設計機械系統方案的能力。本課程的學習為學生后續專業課程的學習打好理論基礎，為機械產品的創新設計打下良好基礎，為機械的合理使用和革新改造打下良好基礎。本課程在創新機械所需的知識結構中占有核心地位，在高層次的人才培養中具有提升學生對機械新產品的開發和創新能力的作用[4]。

三實驗教學現狀

機械原理實驗教學是機械原理課程整個教學過程中的一個重要部分，是學生將機械的理論知識與工程實際相結合的必要手段，對培養學生的創新能力和綜合素質起著關鍵作用[5]。但是，目前的實驗教學存在一定的問題，具體表現在以下幾個方面。（一）考核方式不完善。傳統的機械原理實驗教學一般是作為理論教學的輔助手段，大多依托于相應的理論課程。對實驗教學的考核也是依托于課程成績，沒有單獨的考核成績，只是作為最終課程考核成績的一小部分，一般占10%左右。實驗考核大多以實驗報告完成情況作為評分依據，很難體現出學生對知識的掌握程度。因此教師更加注重學生對課堂理論知識的掌握和理解，對實驗教學的重視程度不夠；學生為了應對課程考試，也僅僅是注重對理論知識的學習，對實驗課程學習的重視程度也不夠。這嚴重阻滯了學生工程實踐能力的培養，對學生的培養極為不利。（二）實驗教學模式滯后。傳統的機械原理實驗缺乏系統性，沒有形成一個完整的實驗教學體系[6]。實驗教學的基本要求僅僅停留在學生加深對理論知識的理解以及對課堂上所學理論知識的驗證，沒有發揮實驗教學的真正作用。在實驗的開設過程中，往往以教師的講解為主，學生很少思考，對實驗的原理和儀器的測試方法處于一知半解，甚至完全不懂的狀態，不主動參與實驗，做實驗的積極性不高，只是照本宣科的按照實驗指導書的步驟和方法進行，不能充分發揮學生作為實驗課堂的主體作用。這種實驗的開設對學生自身的鍛煉意義不大，學生只是為了完成任務，不能真正參與其中，實踐動手能力差，不能滿足當今社會對人才培養的要求。這些實驗的開設沒有體現實驗課程對學生創新能力發展的價值，只是加深了對理論知識的理解。（三）實驗手段簡單。傳統的機械原理實驗中，實驗手段比較簡單，主要以認知性和驗證性試驗為主，綜合設計性實驗沒有發揮作用[7]。例如機構結構創新設計實驗，學生沒有設計思路，為了應付實驗，搭建的機構過于簡單，而且完全按照書上已有的模型進行搭建，沒有自己的思考。這種實驗由于學時有限，沒有獲得充分的重視。但這種實驗恰恰是最能鍛煉學生的，培養學生如何根據所學知識解決現實生活中遇到問題的能力，能夠充分發揮學生的主觀作用，有理論教學不可替代的作用。

摘要：基于工程教育專業認證，對傳統“機械原理”和“機械設計”課程設計進行教學改革探索。課程設計選題突出陶瓷機械特色，切合工作實踐，完善課程綜合性。對照專業認證標準從機械課程設計的教學內容、教學目標和組織實施三方面提出了改革。

關鍵詞：工程教育專業認證；課程設計；陶瓷機械；教學改革

工程教育專業認證是針對高等學校工科專業實施的專門性認證，也是實現工程教育和工程師資格國際互認的重要基礎[1]。高等教育質量問題成為社會關注重點，為進一步提高工科專業教學質量，對標國際標準，教育部于2006年啟動了工程教育專業認證試點工作，2013年，中國成為《華盛頓協議》預備會員，2016年正式加入國際工程教育組織[2]。“機械原理與機械設計課程設計”是機械類專業培養學生綜合機械設計能力和創新能力的重要實踐教學環節[3]。課程主要任務為簡單結構運動分析，簡單的機械設計，旨在引導學生整合機械原理和機械設計的所學知識：機構運動簡圖、基本零部件設計校核、傳動方案設計等，以期培養學生工科思維。如何對“機械原理”和“機械設計”課程設計教學進行改革，以適應新時代工程教育認證的新要求，是擺在各工科院校面前的一大挑戰。

1對“機械原理”和“機械設計”課程設計現狀的分析

“機械原理”和“機械設計”作為機械專業學科非常重要的專業基礎課程，其課程設計大綱明確了常用機械零部件、機械傳動系統、聯系實際設計過程、正確的設計思想、分析和解決問題能力等要求指標。但傳統的課程設計難以滿足新時代工程教育專業認證標準。本校目前仍存在以下問題：①機械課程設計的選題較為單一。“機械原理”課程設計只是對典型機構、四桿機構或凸輪機構運動分析?！皺C械設計”課程設計一直以來都是以二級圓柱齒輪減速器作為設計題目。題目傳統單一，學生抄襲現象嚴重，不求甚解風氣較重。與工程教育專業認證標準的符合學校定位、適應經濟發展需要的培養目標尚有差距。機械作為一門工科，理應與實際接軌，應與生產實踐相結合，與社會發展需要契合，充分體現出各地區高校的機械專業特色。②機械課程設計的相關性不足。雖然機械原理中的執行機構和機械設計中的零部件設計都得到了訓練，但學生學完機械基礎系列課程后，缺乏對整體機械的認識，“機械原理”課程設計著重于運動分析，“機械設計”課程設計著重于機構零部件性能參數，二者甚至不在同一機構中，兩門課程沒有建立必要的對接點，使學生沒有形成一個有機的整體系統工程的認識以及掌握機器設計的完整過程。

2課程設計改革探索

1《.機械設計基礎》課程傳統教學體系和特點

這種從理論到實訓實踐的傳統教學方法的最大弊端是課程理論性太強。由于學生專業基礎，工程基礎和知識基礎都不扎實，再加上現在高職學生的學習積極性普遍不高，造成學習起來很吃力。即使聽懂了也不知道怎樣才能應用到工程實踐上，怎樣去解決實際問題。為了提高學生的學習積極性，讓學生更能夠聽懂，達到更好的教學效果，很多人都在《機械設計基礎》課程原體系的基礎之上進行了教學改革研究。其課程改革綜合起來包括：整合課程內容，拓寬知識面，增加信息量的改革1；采用精講多練、加強自學、分析討論三環節相結合，以啟發式教育為主的教學方法改革2；利用現代教學手段，增強教學的直觀性的改革3；重視實驗教學，使學生學有所用的改革4；搞好課程設計，培養學生的綜合技能的改革等等5。通過這些教學改革，教學效果得到了較大的提高。但并沒有擺脫從理論到實踐的框框，理論性太強，應用理論解決問題太少，學生學起來還是很吃力。

2.本教學改革的教學模式

本教學改革的基本要求是將從理論到實踐的傳統的《機械設計基礎》課程教學模式，轉變成以學生的設計項目做引導，整個教學過程都圍繞著學生要解決設計項目的實際問題來進行教學。其教學過程，就是一個學生要完成自己的設計項目，老師要通過教學，指導學生完成其設計項目的過程。而學生的設計項目的內容就包含《機械設計基礎》教學目標的內容。老師根據設計項目理論性的問題進行講解，對方法性的問題進行指導。學生通過自己的努力，去完成自己的設計項目，以這種方式最大程度地去完成《機械設計基礎》的教學任務和目標。具體來說學生的設計項目要包含有《機械設計基礎》課程中大多數的內容。包括各種簡單運動機構，如平面連桿機構、凸輪機構、間歇運動機構等機構的結構、種類、工作原理、設計計算方法及設計過程；包括各種傳動機構，如帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動等傳動機構的結構、種類、工作原理、設計計算方法和設計過程；包括機械中的軸、軸承、聯軸器、離合器、彈簧、連接件等常見通用零件的結構、種類、工作原理、設計計算方法和設計過程；包括有機械系統總體設計的設計原理和方法，如傳動方案的確定、原動機的選擇、總傳動比及各級傳動比的確定、傳動裝置的運動和動力參數的計算。雖然這個項目不可能把所有的機構和零件都包括進去，但可通過老師的介紹，掌握大多數的設計原理和方法后，學生可根據自己的設計項目去選擇具體設計內容。這種項目引導化的教學模式具體以以下步驟來完成：

3.教學模式的實施

（1）學生的設計項目我們給學生的設計項目就是設計一個簡單的將產品從一個地方轉到另一個地方的產品運送機。其結構簡圖如圖二所示。圖二設計項目簡圖這個設計項目幾乎包括了《機械設計基礎》課程中的大多數內容，包括機械系統總體設計、帶傳動設計、齒輪設計、離合器設計、軸設計、工作機的機構設計、連接的鍵設計、軸承選擇設計、螺釘選擇設計等。學生把這個項目設計出來后，《機械設計基礎》中要掌握的內容都掌握了。我們不主張分組進行設計，而是每個學生都給這樣的機器產品項目設計，但每個學生工作機的運動參數，如功率、轉速、工作機工作的方式不一樣。這樣每個學生都要去完成自己的設計項目，都學到了機械設計的原理和方法，避免了吃大鍋飯的現象。（2）學生的知識儲備學生拿到設計項目后，開初由于沒有知識儲備是不能完成設計項目的，需要老師進行教學，使學生有足夠的知識儲備后才能進行相關的設計。如學生獲得的設計項目，都含有工作機的機構設計，傳動設計中的帶傳動設計、齒輪設計，輸入和輸出軸的設計，軸輪連接的鍵設計，離合器設計等等設計。老師在進行教學時，先進行各種類型設計的知識介紹，讓學生先進行知識的鋪墊，理解和掌握了這些知識后，才進行后續相關設計。比如，在完成工作機的設計時，老師先圍繞學生要完成的工作機的機構設計，介紹各種機構的組成、材料、分類、工作原理、設計原理、設計方法和設計過程，讓學生了解和掌握了這方面的知識后，以進行自己的機構設計。再比如，在完成帶傳動和齒輪傳動的設計時，老師也先圍繞學生要完成的帶傳動和齒輪傳動，介紹各種帶傳動和齒輪傳動的組成、材料、分類、工作原理、設計原理、設計方法和設計過程，讓學生了解和掌握了這方面的知識后，學生也才能進行自己的傳動設計。其他的設計內容的知識儲備也按照這種方法來完成。這樣學生就可以知道自己的設計內容用什么原理和方法去完成，學的知識究竟用來干啥，用來怎樣解決具體問題。（3）學生設計內容的選擇學生通過老師對項目中的每個內容進行講解后，就掌握了這方面的知識，就可以選擇這方面的知識去解決自己的問題。比如老師講解了機械系統總體設計的設計原理和方法后，學生就可以進行總的傳動方案的設計、原動機的選擇設計、總傳動比及各級傳動比的確定、傳動裝置的運動和動力參數的計算，確定出該項目機器的各基本參數。又比如老師講解了帶傳動的工作原理、設計原理和設計方法后，學生根據自己項目的要求選擇自己所需要的帶傳動的種類，進而進行具體的帶傳動設計。再比如，老師講解完了機構的種類、工作原理和設計原理后，學生就可以根據自己的設計項目的工作方式和特點，選擇符合自己工作機要求的運動機構，進而進行相應的運動機構的設計。（4）學生完成自己的設計項目學生選擇出了符合自己項目工作特點的設計原理和方法后，就可以進行自己的具體設計。包括系統總體設計、帶傳動設計，齒輪設計、各軸設計、連接鍵設計、軸承選擇設計、離合器設計等等的設計。主要是要完成其設計過程，計算出各零件相應的尺寸參數，進行各尺寸的校核，畫出相應的設計零件的零件圖，最后寫出一部完整的、符合要求的設計說明書。學生在完成設計過程中，可以按照老師介紹的方法和過程來完成，也可以通過查閱資料，用不同的方法來完成，也可以相互討論來完成，但最終要獨立完成自己的設計說明書。（5）學生對自己的設計進行闡述、答辯學生的設計說明書完成后，可以通過主動申請或老師指定同學來進行闡述、答辯。闡述是說明自己的設計是采用什么設計思路完成的，整體和每個具體機構和零件是怎樣進行設計的，采用的設計原理和設計方法是什么，最后達到了什么效果，還有哪些不足需要改進的地方等等。答辯是學生對自己的設計進行闡述后，學生和老師都可以根據他的設計過程、原理和方法提出各種問題，讓他進行解答。這樣，通過學生的闡述和答辯后，更加鞏固了所學的理論和設計方面的知識，了解了自己哪方面需要進行改進，還需要增加哪些方面的知識，怎樣改進可以達到更好的設計效果。雖然不可能每個同學都進行答辯，但參加的同學越多越好。（6）老師的點評與打分同學完成闡述和答辯后，老師都要對同學的設計、闡述和答辯進行點評，指出哪些方面是搞得好的，哪些方面需要進行改進，采用哪種方案可以獲得更好的效果等等。最后根據每個同學的設計的情況和效果進行評價，評價結果作為期末成績的主要依據。

【摘要】本文基于陜西國防工業職業技術學院的實驗教學平臺，結合機械原理與機械設計實驗教學概況和存在的問題，提出整合提升軟硬件建設、加大實驗室開放力度和實現理論實驗教學“雙師化”三個方面的教學改革思路，并進行初步成效分析，為高職院校同類課程的實驗教學改革提供一定的參考與借鑒。

【關鍵詞】機械原理與機械設計；實驗教學改革；成效分析

隨著現代職業技術的快速發展和社會、行業對技術技能型人才的需求不斷提升，機械原理與機械設計課程的實驗教學改革面臨著諸多挑戰。課程涉及的實驗設備、教學內容、評量方式以及學生積極性都對教學效果有著顯著的影響，如何全面提升教學效果、調動學生積極性，是機械原理與機械設計課程的實驗教學改革致力于解決的主要問題。

1課程改革背景

1.1實驗教學概況。教研室遵循人才培養方案要求，在機械制造與自動化、機械設計與制造兩個專業中開設機械原理與機械設計課程，共計48學時教學外加36學時（兩周）課程設計，課程涵蓋的實驗主要包括以下三類：1.1.1演示類實驗。包含機構運動演示和機構運動簡圖測繪，前者目的是使學生了解構件間運動關系及主動件、從動件概念，并深化機構及其組成概念；后者主要要求學生掌握比例尺運用、視圖選取、運動副符號及自由度計算等方面。1.1.2驗證類實驗。包括齒輪范成原理實驗和齒輪參數測繪實驗，前者要求學生使用范成儀繪制正、負變位齒輪和標準齒輪，通過觀察、分析和比較，了解標準齒輪與變位齒輪的區別；后者要求學生使用游標卡尺測量奇、偶數齒輪基本參數，了解齒數、模數、分度圓、齒頂圓、齒根圓、齒距等參數和尺寸計算基本知識。1.1.3減速機拆裝試驗。該實驗為演示性試驗，10-20人一組，部分同學拆裝，部分同學觀看，主要了解減速機的結構、軸上零件的裝配關系、窺視孔、放油塞、油標尺、放氣孔、及吊鉤等附件的位置、尺寸大小等，為減速機設計奠定基礎。1.2教學改革前存在問題。1.2.1部分實驗設備老化，無法滿足實驗要求。由于實驗室搬遷和設備自身老化，部分實驗設備準確性、穩定性和可靠性不足，此前開設的相當一部分演示與測繪實驗已無法開出，教學效果受到了較大影響。課程相關實驗在一段時間里主要是減速機拆裝實驗，但由于設備有限，分組時每組學生較多，限制了學生實踐能力的提高。1.2.2教學方法較為模式化。多數實驗教學模式較為固定，學生嚴格按照步驟詳細、易于操作的實驗指導書完成實驗，教師主要指出原則性錯誤并負責學生安全。該模式在培養學生嚴謹細致、精益求精的素養方面具有積極意義，但與激發學生求知欲、樹立其創新精神并最終解決實際工程問題的目標具有一定的矛盾。1.2.3個性化考核方式有待實現。目前考核內容主要包括實驗完成度和按時到課情況。實驗內容的設定方面未能充分反映學生的水平差異，學生完成的實驗項目以及實驗報告內容基本相似，而考勤情況相同的學生基本會取得相同的實驗成績。評量方式與因材施教、個性化評估的初衷存在沖突。1.2.4學生的學習重視度有限。由于上述原因，外加本課程實驗為課內實驗，并未單獨設置考核學分，學生對實驗環節的重視程度有限，直接導致日后進行課程設計和畢業設計時毫無頭緒，也對學生參與各級各類機械創新設計大賽和學歷提升方面產生了一定的負面影響。

2課程實驗教學的改革思路

教育的根本目的是培養高素質人才[1]。對于工科專業人才的培養而言,除了要使學生掌握本專業的基本理論、方法以外,還應使其具備開拓、創新的意識、思維和能力。人才的培養模式必須與人才培養的目標相適應。德國的理工科大學人才培養目標是“工程師”,因而更加注重專業教育與工程實踐。而美國理工科大學走的是通識教育模式,主要特點是以市場需求為導向,在整個教學過程始終以學生為中心[2]。

人才培養模式受到本國社會、經濟和科技的發展以及歷史文化背景等多種因素的制約和影響。不同的教育理念和培養模式支配著相應的教學內容的調整,教學資源的配備以及教學方法的改革。專業知識的傳授是教育的主要內容之一,而創新意識、思維和能力的開發、培養則是教育更本質,更核心的內容。創新意識、思維與能力的培養是提高人才培養質量工作中不可回避的問題,也是對教學改革的深層次研究與探索。因此在教學中,不應出現重書本輕實踐、重知識輕能力、重傳授輕創新的情況,而應是“基礎、實踐、創新”教育的和諧統一。機械原理課程屬于機械專業的學科基礎課,通過對當前社會的人才需求進行分析,結合其課程以及授課對象的特點,從教學內容、教學方法、教學手段等幾個方面對機械原理教學的創新模式進行探討和詮釋。

一、教學內容的創新

創新教育的目的就是培養和提高受教育者的創新素質和創新精神。要實現此目的,首先從改變教學內容入手,重視介紹學科發展的新動態、新方向、新內容,注重激勵學生的學習欲望,調動學生的積極性,讓學生了解更多更新的理論、技術與方法。例如,在緒論部分的講述中,以往的內容主要是針對本課程的研究對象、基本概念、課程的地位和作用以及本課程的學習方法等展開的。但是,為了培養學生的創新意識,調動學生的創新積極性,除了經典部分的闡述外,還有必要結合現代科學技術的飛速發展,重點闡述機械原理學科的發展動向。如在機構的結構理論發展發面,可以讓學生了解:為了廣泛應用機電一體化技術,當今社會也迫切希望開展包括對液壓、電磁、光電等非機械傳動元件的廣義機構設計。在對機構的平衡問題進行介紹時,引申到機構的動力學研究,進而讓學生了解到大型機械設備的故障診斷和在線監測都是現代研究者關注的重點。有意識地將一些機械原理學科前沿的研究引入教學內容中,如微型機械的研究,它不是將傳統的機械直接微型化,而是已經遠遠超出了傳統機械的概念和范疇,是涉及多學科的綜合技術的應用,也推動了處于機械原理學科前沿的微型機構學分支的產生。結合一些相關視頻資料,學生在課堂上獲取到這些知識的同時,興趣也被調動了起來,拓寬了知識面和視野。讓學生意識到“創新是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發達的不竭動力”,“一個沒有創新能力的民族,難以屹立于世界民族之林”[3]。

此外,在教學內容的創新改革中,還可以嘗試重心的轉移,強調創新設計能力的培養,突出計算機的應用。教師在教學過程中逐漸實現淡化圖解計算分析,強化解析法內容的教學,進一步加強學生對機械系統設計的綜合認識。這種重心轉移體現在:由圖解法為主向解析法為主轉變,使計算理論與計算機技術統一起來,提高機構設計的效率和正確性;由手動設計計算向計算機自動計算轉變,提高學生計算機應用能力;由過去重機構分析計算向重機構綜合轉變,提高學生機構方案構思與設計創新能力和綜合應用知識解決實際問題的能力。在教學中不斷地營造創新環境,大大提高了學生的創新積極性。

二、教學方法的創新

一、礦山固定機械及運輸設備教學現狀

礦山固定機械及運輸設備是一門實踐性和實用性較強的課程，課程內容所涉及的知識面廣，包括機械原理、流體力學、礦井通風學、地下工程設計等，著重培養學生分析解決實際工程問題的能力，由于其對學生的知識儲備體系要求較高，一定程度上影響了學生學習的積極性，難以達到預期的教學效果。目前，礦山固定機械及運輸設備課程在教學過程中存在的問題如下：（一）學生缺乏對采礦工程的感性認識。該課程主要的授課對象為機電學院的機設專業，學生在掌握機械設計、機械原理、流體力學等課程內容的基礎之上，對掌握設備的結構原理具有一定的理論基礎。但是，礦山機電設備是在特定的工作環境下運行，其選型、設計、場地布置均與采礦作業的實際工作環境、地下工程設計、開采地層的地質條件直接相關。由于缺乏對采礦工程的感性認識，學生無法較好地結合設備的工作環境，領悟每種設備的設計主旨和設計要點。例如：在礦井排水設備的章節中，學生不能結合地質方面的知識，清晰地意識到一味利用水泵將區域的地下水排空可能造成的礦區地層塌陷，地下水位下降等危害；在空氣壓縮設備的章節中，尚不能主動結合井底采礦工作面中實際工作環境，意識到氣動工具相比于電動工具在安全方面具備的優勢，等。此外，本課程在面向采礦專業的本科生講授時，由于學生機械相關的專業基礎知識相比機設專業較弱，在理解設備工作原理方面相對較慢。（二）部分學生缺乏對課程的足夠興趣。產生的原因主要有以下兩方面：一方面，本課程學時短（32學時）、內容廣（共8章介紹近10種不同設備的工作原理）、無實驗和認識實習，少部分基礎較差的學生，無法有效跟上教學進度，在課程后半段缺乏足夠信心學好該課程內容；另一方面，隨著能源礦產行業近年來的資源整合和去產能改革進程的深入，以及現階段大學生就業形式的多樣性，大部分機設專業的畢業生并不會首選進入礦山行業從業，在心中形成了本課程的學習內容和就業無關，內容在以后的生活中用不到的片面認識，一定程度上降低了學習的主動性。（三）傳統教學模式難以滿足教學需要。本課程專業性極強，其目標是讓學生通過課程的學習了解礦山固定機械及運輸設備的基本結構特點、工作原理與用途，提高學生綜合分析和解決具體實際工程問題的能力。目前，本課程的教學模式是結合教材和配套的結構圖，以教師講授為主，然而具體設備的工作原理僅利用結構簡圖很難直觀地給學生展示和闡述清楚，使得學生在學習過程中往往比較迷惑。目前尚未建立與礦山固定機械及運輸設備課程實踐教學相匹配的教學環境，難以提高學生在相關設備方面的實踐能力。由于在現有教學模式下講授內容較抽象，相關知識無法吸引學生的注意力，學生學習積極性下降，教師和學生之間有效互動減少，難以達成理想的教學效果。（四）教材內容不能緊跟時代要求。礦山固定機械及運輸設備作為一門綜合應用課程，所授設備隨著新技術的應用不斷地更新和發展。但是在實際的教學過程中，教材更新較慢，無法緊跟科技發展，使得課程教學不能滿足科技進步發展的需求。同時現有教材普遍存在內容陳舊、章節內容不夠精煉、難以滿足本科短學時教學的要求，亦不能很好地與實際相結合。

二、礦山固定機械及運輸設備課程教學改革探索

通過廣泛調研，結合礦山固定機械及運輸設備課程教學過程中所展現的特點與現狀，可以從教學方法、教材改革、課程考評機制、團隊建設等方面進行改進，以便學生更好地掌握和理解該課程的講授內容。（一）加強學生對本課程的感性認識。對于機設專業的學生由于其并未學習過采礦學、礦山安全工程等采礦專業的基礎課程，并不清楚相關機械在煤礦井下的具體運行狀況，因此在第一次授課的課程綜述中宜增加適當學時并結合礦山施工安全、礦井救援等相關視頻，增加學生對所授設備工況環境的感性認識，了解礦山設備對安全、可靠性的嚴格要求。在整個課程的章節講授中以如何確保設備安全、可靠為主線，結合礦山施工的實際工況針對性地講解設備的運行原理和結構特征。隨著國家現階段煤炭鋼鐵行業去產能的宏觀結構調整，針對學生就業并不定會首選礦山行業的現況，授課教師應在授課之初對學生加強正確引導，強調本課程的重要性，應經常與學生交流，解決學生的疑問。本課程所授的設備例如提升機、礦用水泵、礦用通風機、礦井空壓機等設備其工作原理與生活中的電梯、市政工程中的排水泵、大型地下公共場所及大型購物廣場的通風系統具有相似之處，在生活中隨處可見。此外，設備的機械原理具有融匯貫通性，以礦山環境為應用載體掌握本課程所授設備的工作原理，能夠為以后掌握其他類似設備工作原理打下堅實基礎。此外，在相關課程設置安排上宜首先開設采掘機械等課程，為本課程提供基礎，不宜兩門課程同時進行。（二）教學方法改進。在教學的過程中采用案例教學法，以案例為背景環境，針對性介紹課程相關設備的工作原理及不同設備對礦山正常生產的影響，引導學生理解、掌握并實際運用教材中所述的知識點。1．理論教學可以采用討論式、啟發式、師生互動式等方法。每章節課程講授時選擇合適的知識切入點，激發學生主動思考問題。通過教師提問，讓學生運用已掌握的知識點分析思考、解答并幫助學生歸納總結；或者在講授的過程中著重講解其中一部分，讓學生運用已有的知識自學領悟另一部分，同時要求其他學生給予評價與補充等。采用這些教學方法，能夠提升課堂的師生互動性，提高學生學習的積極性，活躍課堂氣氛。2．實踐教學是鞏固理論知識、培養動手能力、提升創新意識的重要環節。受課程學時的限制以及目前煤礦企業從安全因素和生產效率等方面的考慮，學生井下實習認知的機會較少。因此，宜加強配套實驗室的建設，可配備一些礦用水泵、礦井空氣壓縮機、離心式通風機等小型的礦山固定機械的模型或樣機供學生拆裝，提高學生的動手能力和感性認識，組織學生參觀礦井三維立體動態模型了解采礦工程的整體工作流程，形成更加深刻的直觀印象。（三）課程考評方法改進。合理的課程考核評價機制是激發學生學習興趣和提高學習主動性的重要因素。礦山固定機械及運輸設備的課程具有章節內容相對獨立的特點，可從以下幾方面對課程考評方式進行改進。一是在每章節授課結束后增加階段性評價環節，對整個章節教學目標的實現程度進行評估，考查學生對本章節知識點的掌握程度，及時根據學生特點對后續章節的教學方式進行修正和完善。在進行階段性評價之前，教師將提綱下發給學生，學生在學習過程中對照提綱有目的地學習，考核時采用內容抽考的方式進行并計入平時成績。二是在授課后期，結合實際的工程案例，串講課程所授設備在案例中所發揮的作用，幫助學生再一次梳理總結課程內容，必要時可增加一次綜合討論課時，根據學生的作答情況作為平時成績考核依據。三是期末的考評試卷擬以討論題、分析應用題為主，重點考察學生的綜合實際運用能力。該考核評價方法重在考察和激勵學生的學習主動性和自主學習能力，體現以育人為本的教育理念。（四）加強教材建設。緊跟行業發展現狀編制適用于本科短學時教學的專業教材顯得尤為必要和迫切。在廣泛調研國內外礦山設備的基礎之上，以闡明礦山固定機械核心設備的工作原理為主旨，從典型設備的典型結構原理著手隨著教學的深入適當引入介紹時下相關設備與技術的發展趨勢，有利于幫助學生建立礦山固定機械的整體概念，豐富學生的視野和學習興趣。此外，受教學學時的限制，教材編寫應適當凝練章節內容，注重總結歸納，增加直觀原理圖數量，簡化公式推導過程，精簡文字介紹部分，強調適用性和實用性并注意課程內容的整合，避免有關內容的重復和脫節。（五）強化教學團隊建設。目前講授該課程的教師基本上以高校畢業的年輕博士為主，實踐工作經驗相對較少，雖具備相關理論基礎，但實際應用和操作的能力相對較弱，在教學過程中，尚不能較好地結合生產應用領域的實際情況介紹相關技術最新發展狀況，使得課堂教學與實際應用存在一定差距。因此在師資隊伍的組成方面應加強年齡梯度建設，形成老中青教師的合理搭配，促進經驗豐富的老教師幫助青年教師教學能力的提升。此外，積極利用相關課程的網絡與現場培訓不斷提升教師的教學能力，通過對礦山固定機械相關企事業單位的調研和生產實踐進一步提高青年教師的實踐應用能力。

三、結語

礦山固定機械及運輸設備課程具有多學科交叉的特點，現有教學模式下不能完全達到滿意的教學效果。根據目前礦山固定機械及運輸設備課程在本科教學中存在的問題，本文從教學手段、教學方法、考評機制、教材建設、教學團隊組建等方面提出了一系列改進措施與方法，以期提高課程教學效果，滿足教學改革的新要求培養更多高素質的工程技術人才。

《機械設計》是一門機械類專業技術基礎課程，是研究通用機械零部件的設計原理、計算方法和機械設計一般規律的課程，而機械設計實驗則是培養學生鞏固理論知識、進行機械工程實踐的訓練，提高其機械工程意識、機械綜合設計能力與創新能力的重要教學環節和途徑。

1改進實驗手段，培養創新能力

機械設計實驗是理論課的重要實踐環節，它不僅是學生獲取知識的有效途徑，而且對于提高學生創新能力具有十分重要的作用?，F在的學生普遍對工程實踐缺乏感性認識，動手能力較弱，雖然在理論課堂學習中接觸了一些機械實物模型，觀看過工程機械圖片和視頻展示，有了一些感性認識，但這些知識還不夠，還必須從培養學生創新能力出發，合理安排實驗內容與改進實驗測試手段，以提高學生理論聯系實踐的能力。學生只有通過機械工程實踐的訓練，才能牢固地掌握機械設計知識。在實驗設備中都增加了現代測試技術，配置了計算機輔助實驗系統，包括數據采集、處理和打印設備，實驗數據由計算機進行力學參數、機械參數的數據采集、處理、顯示與輸出。我們不斷完善與更新實驗項目的內容，由學生任意選擇，使學生不僅熟悉各種不同實驗設備的工作原理與功能，而且掌握不同實驗的測試方法、數據處理以及對實驗結果的分析方法。將現代測試技術應用于實驗中，明顯地提高了實驗測量速度與精確度。

在“機械零件認知實驗”中，通過利用機械零件陳列柜的展示、對機械實物和模型與展板的觀察和分析，使學生認知了機械設計課程中的標準件、通用零部件與機械傳動的類型與特點。在機械零件陳列柜中結合文字注釋、機器與模型的運動、電腦聲控同步的講解，使學生認知了如牛頭刨床、減速器、壓面機、破碎機、雕刻機等機器的運動規律，加深了對機器與機械零件的感性認識，解決一些課堂上難以想象的問題。通過機械創新設計電動陳列柜的展示，使學生了解了創新設計的發散思維法、功能設計法、移植設計法、組合設計方法，原理方案、結構方案、外觀方案的創新以及新產品示例，拓寬了學生的知識面，提高了學生機械綜合設計能力與創新能力。在“帶傳動滑動與效率的測定實驗”中，使學生了解了智能帶傳動實驗臺的結構與原理，掌握扭矩、轉速、滑動率、效率的測試方法。學生觀察了帶傳動的彈性滑動與打滑現象，并靈活應用實驗技能測出帶傳動的彈性滑動率、傳動效率的結果與負載的關系曲線。

在“液體動壓潤滑動軸承實驗”中，學生利用滑動軸承實驗臺以及多媒體軟件對滑動軸承的徑向油膜壓力分布和摩擦特征進行實測和仿真實驗。將實際和理論知識有機地結合起來，利用計算機的人機交互性能，使學生方便直觀地實驗，增強了學生的實踐動手能力。

在“螺栓聯接綜合實驗”中，學生通過計算機測試軟件與多通道靜動態應變儀，測定了螺栓組在受傾覆力矩時每個螺栓的受力情況，掌握了螺栓受力一變形的規律。通過單個螺栓的靜態實驗，了解了螺栓受軸向載荷時，螺栓聯接相對剛度的變化對螺栓總拉力的影響。通過單個螺栓的動載荷實驗，了解了在改變螺栓的相對剛度后，螺栓動應力幅值的變化。利用計算機實現了數據處理的自動化與可視化，使學生容易地掌握了機械參數電測的基本方法。在“減速器的拆裝與分析實驗”中，使學生了解了減速箱的基本結構、用途及特點，了解了減速器的各個組成零件結構及功用。熟悉了減速器設計以及主要零件的加工工藝性，了解了減速器中零件的裝配關系及安裝過程，了解了減速器的基本傳動參數測定方法與潤滑方式。在“組合式軸系結構設計實驗”中，學生通過組裝不同結構軸系部件的過程，掌握了軸的結構、軸承組合設計的方法以及軸上零件的常用定位與固定方法。上述兩個實驗是由學生自行創意設計和組裝，使學生在機械綜合設計方面得到了訓練，為后續課程的學習打下基礎。在“潤滑劑的磨擦磨損與承載能力測定實驗”中，使學生了解了在摩擦磨損試驗機上進行潤滑劑的減摩性、抗磨性、極壓性能測定的試驗過程，掌握了利用四球法測定潤滑劑的摩擦系數、磨痕直徑、最大無卡咬、燒結負荷的方法，并且對國內外潤滑劑評定測試標準有了深入的了解。

1傳統機械原理課程設計中存在的問題

機械原理課程設計的內容主要分為兩個階段:第一階段為機械系統的運動方案設計，要求學生通過對常用機構的組合或創新設計，實現簡單機械系統的功能需求;第二階段為機構尺度綜合，以及對機械系統中指定機構進行運動分析和動態靜力分析。目前在機械原理課程設計的教學過程中主要存在問題:

(1)設計題目類型單一，實踐過程枯燥。設計任務主要以典型加工設備為對象，擬定機械傳動方案，對其主傳動機構進行運動分析和動態靜力分析，并在此基礎上通過限定執行構件的速度波動以確定飛輪的轉動慣量，最后設計其中的齒輪機構或凸輪機構。這樣的設計題目單一且缺乏新穎性，與學生的實際生活脫節。設計過程的枯燥使得學生無法正確認識課程設計的重要性，設計興趣不強，參與積極性不高，難以達到實踐目的。另外，由于設計題目比較成熟，與之配套的設計手冊和指導書等資料較多，其設計思路和模式比較程式化，因而學生不需太多思考，僅僅只是按照指導書的要求翻書查表，按部就班地進行模仿設計，這樣的題目不利于學生創新思維和工程實踐能力的培養和訓練。

(2)設計方法陳舊，實踐重點偏移。目前，在機構運動尺寸確定、機構運動分析及力分析等基本知識和基本技能的訓練中，學生主要采用圖解法或解析法。圖解法概念清晰，形象直觀，便于學生理解與分析，但設計精度差，效率低，當學生需要分析多個瞬時的運動情況時，需要花費大量時間作圖，工作量大。解析法能獲得精確的計算結果，學生通過模型建立和程序設計可以分析任意點位置的運動情況。解析法的求解過程要求學生具備較好的數學功底和編程設計能力，但實踐證明多數學生欠缺獨立完成編程求解的能力，他們不得不把大部分精力放在程序實現上，這樣機械原理課程設計就演變成了計算機語言的訓練］，偏離了機構綜合設計與分析的實踐目的。同時，繁瑣的程序編寫，也會影響學生創新設計的積極性。

(3)設計時間緊張，實踐內容縮水。學校目前將機械原理課程設計和機械設計課程設計整合為3周的“機械綜合課程設計Ⅰ、Ⅱ”。由于從內容上設置為同一機械系統的不同階段性設計，因而從時間上兩者并沒有嚴格區分開。統計表明歷屆學生完成機械原理課程設計所需的時間約為1－1．5周，相對而言學時緊張。為了追趕進度，學生避重就輕甚至是掩蓋問題。比如在機械系統運動方案設計階段，學生普遍采用仿型設計和改型設計的方法，照搬相近的設計案例，或是僅改變某些結構和尺寸，更有甚者忽略創新構思的環節設計直接進入常規設計，整個設計過程中，機械系統的方案設計和機構的選型設計等相關內容體現不足乃至缺失，無法鍛煉學生的系統設計能力和創新設計能力。

2機械原理課程設計的教學改革與實踐