作者：王志偉 孟玲琴 單位：河南機(jī)電高等專科學(xué)校

探索教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行合理地教學(xué)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)設(shè)計(jì)是應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)的觀點(diǎn)和方法，按照教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)，合理的選擇和設(shè)計(jì)教學(xué)媒體信息、教學(xué)方法和教學(xué)手段。它包括以下幾個(gè)方面:學(xué)生情況的了解;選用教材和配套教材的情況;已備教學(xué)文檔(教學(xué)計(jì)劃、進(jìn)度、要求、CAI課件、教案、試題庫(kù)、學(xué)習(xí)指南等)情況;課程銜接(選修課、相關(guān)課任課教師的協(xié)調(diào))情況;課程主要內(nèi)容、結(jié)構(gòu)體系、學(xué)時(shí)分配、重點(diǎn)難點(diǎn):教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)(課堂講授、實(shí)踐環(huán)節(jié)、作業(yè)訓(xùn)練、師生交流、考核方法);教改研究及建議等。教師在上這門課之前，通過(guò)對(duì)課程進(jìn)行深入的分析和研究，對(duì)課程的整體進(jìn)行全面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)課程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行周密的安排，并詳細(xì)填寫教學(xué)設(shè)計(jì)一覽表，這樣在教學(xué)中就可以有計(jì)劃、有準(zhǔn)備地完成好各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，為保證教學(xué)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

充分發(fā)揮多媒體教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì)當(dāng)今，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，要求學(xué)生掌握的知識(shí)面越來(lái)越寬，信息量越來(lái)越大，而教學(xué)學(xué)時(shí)卻一再壓縮。改革目前傳統(tǒng)的教學(xué)手段和方法，將計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)這種現(xiàn)代化教學(xué)手段引入到機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中，將大大改善教學(xué)環(huán)境和氣氛，使教學(xué)活動(dòng)變得豐富多彩，有效地提高教學(xué)質(zhì)量。機(jī)械設(shè)計(jì)多媒體課件圖、文、聲、像并茂，具有信息的集成性、超文本的結(jié)構(gòu)性和良好的界面交互性等優(yōu)勢(shì)。其豐富多彩的畫面、動(dòng)畫和視頻片段將工業(yè)場(chǎng)景或逼真的動(dòng)畫模擬等引入課堂，一改過(guò)去抽象地講述，使學(xué)生似乎身臨其境，真正步入教學(xué)中，從而激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。一些難點(diǎn)、重點(diǎn)內(nèi)容，如帶的彈性滑動(dòng)和打滑、鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)、齒輪的失效形式和機(jī)理等，通過(guò)動(dòng)畫的演示，變得容易理解和接受。采用多媒體進(jìn)行教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生敏銳的觀察力、豐富的想象、求異思考等思維方式，培養(yǎng)創(chuàng)造能力。如軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，學(xué)生通過(guò)人機(jī)對(duì)話參與軸系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程，將自己融入教學(xué)過(guò)程中，變被動(dòng)接受為主動(dòng)思考，從而調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并通過(guò)設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇討論，提高了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，激發(fā)了創(chuàng)新意識(shí)。采用多媒體教學(xué)手段，還可以擴(kuò)大課堂的信息量，將一些科技新技術(shù)、新成果及機(jī)械產(chǎn)品的工程應(yīng)用等信息，補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容中，以擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，并解決了教學(xué)內(nèi)容多而課時(shí)少的矛盾。采用以多媒體課件為主體的教學(xué)手段時(shí)，不要忽視了教具、模型的直觀性，教師肢體語(yǔ)言的生動(dòng)性，應(yīng)多走到屏幕前去講述。還要充分發(fā)揮實(shí)物展臺(tái)的作用，多補(bǔ)充—些相關(guān)信息，還可以利用黑(白)板來(lái)加強(qiáng)教學(xué)效果。另外要注意給學(xué)生提供課件的主體素材，以便于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解、鞏固和提高。講課過(guò)程中注意提醒學(xué)生將一些重要內(nèi)容、重要公式劃下來(lái)，以彌補(bǔ)做筆記不便的缺陷。

課堂教學(xué)中強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)思想的傳授機(jī)械設(shè)計(jì)這門課程中包含的知識(shí)體系較為廣泛，既有大量的理論計(jì)算和推導(dǎo)，又有大量的經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng)驗(yàn)圖表。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中往往會(huì)有一種無(wú)從下手的感覺。因此，在進(jìn)行課堂講解時(shí)，首先一定要讓學(xué)生從紛繁的知識(shí)堆里找到學(xué)習(xí)的方向，建立本門課程學(xué)習(xí)的指導(dǎo)思想。機(jī)械設(shè)計(jì)這門課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)不僅是要掌握一些常見零部件的基本知識(shí)和計(jì)算方法，更主要的是要掌握這些零部件的設(shè)計(jì)思想，只有掌握了基本的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法才能在將來(lái)面對(duì)這種零部件的設(shè)計(jì)或選用時(shí)知道如何去做。為此，在進(jìn)行每一種零部件的學(xué)習(xí)中，可以制定一個(gè)“基本特點(diǎn)—失效方式及影響因素—受力分析及計(jì)算—參數(shù)的確定和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”的教學(xué)模式，讓學(xué)生按照這一模式進(jìn)行學(xué)習(xí)，重點(diǎn)要求學(xué)生掌握基本的設(shè)計(jì)思想和方法。所謂設(shè)計(jì)思想就是貫穿于教材中的一些零散的設(shè)計(jì)理論，這些理論不一定都是以某種公式或圖表進(jìn)行表達(dá)，它要告訴我們的往往是關(guān)于如何進(jìn)行該零部件的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中應(yīng)注意什么，使用中應(yīng)注意什么，各種參數(shù)的意義和對(duì)該零部件性能的影響過(guò)程，以及如何選取和確定這些參數(shù)。這些設(shè)計(jì)思想往往是不具有嚴(yán)密的整體邏輯關(guān)系，需要花一定的精力在理解的基礎(chǔ)上去記憶。這些設(shè)計(jì)思想應(yīng)該是本門課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)之一，應(yīng)予以足夠的重視。為了說(shuō)明什么是機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中的設(shè)計(jì)思想，在此以齒輪傳動(dòng)為例進(jìn)行說(shuō)明。在齒輪傳動(dòng)中，所謂的設(shè)計(jì)思想包括:齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)、使用范圍、基本分類方法、主要失效形式和影響因素、齒輪常用材料和熱處理方法、齒輪傳動(dòng)的受力分析、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法、齒輪參數(shù)的確定和影響過(guò)程、齒輪常見結(jié)構(gòu)和適用工況、齒輪傳動(dòng)的效率計(jì)算和影響效率的因素、齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑和密封方式的選擇方法及注意事項(xiàng)等。學(xué)生在對(duì)上述思想有所掌握的基礎(chǔ)上才能在設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)有方向感，知道如何下手開始工作，以及在設(shè)計(jì)過(guò)程中有一個(gè)明確的指導(dǎo)思想。

淡化過(guò)細(xì)的理論內(nèi)容機(jī)械設(shè)計(jì)課程內(nèi)容中包含了大量的理論內(nèi)容，特別是一些理論公式和計(jì)算圖表成為學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主要困難，這往往會(huì)使他們產(chǎn)生一種“機(jī)械設(shè)計(jì)課程難學(xué)”的觀點(diǎn)，影響了教學(xué)效果。為此，在進(jìn)行課程教學(xué)的過(guò)程中，首先應(yīng)對(duì)每一章內(nèi)容中的所有公式進(jìn)行分類，將其劃分為基本掌握公式和基本了解公式兩類。對(duì)于基本掌握公式要求學(xué)生一定掌握，因?yàn)闆](méi)有這些公式的服務(wù)很難建立基本的設(shè)計(jì)思想。但有些公式比較復(fù)雜，即使短期能夠記住，但過(guò)幾天就很快忘記，這樣的公式只要求學(xué)生對(duì)其理解，掌握使用方法以及使用中的注意事項(xiàng)，能夠正確使用即可。以齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)為例。在齒輪傳動(dòng)中，傳動(dòng)比公式、中心距計(jì)算公式、分度圓直徑計(jì)算公式、斜齒輪法面模數(shù)計(jì)算公式、齒頂圓和齒根圓直徑計(jì)算公式、節(jié)距計(jì)算公式、齒輪傳動(dòng)受力計(jì)算公式、齒寬系數(shù)計(jì)算公式、斜齒輪和錐齒輪當(dāng)量齒數(shù)計(jì)算公式等屬于必須掌握的基本公式，這些公式形式上不復(fù)雜，易于記憶，而且與基本的齒輪知識(shí)體系密切相關(guān)，只有掌握了這些基本知識(shí)才能很好地對(duì)齒輪傳動(dòng)有較為扎實(shí)的理解。而如端面重合度計(jì)算公式、嚙合角計(jì)算公式、中心距變動(dòng)系數(shù)計(jì)算公式、綜合曲率半徑計(jì)算公式、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式、許用應(yīng)力計(jì)算公式等均不要求學(xué)生記憶下來(lái)，只要求對(duì)每個(gè)公式的使用方法、公式中每項(xiàng)的含義以及使用過(guò)程中應(yīng)該注意的事項(xiàng)弄清楚，將來(lái)在應(yīng)用時(shí)能夠通過(guò)資料查詢，正確使用就已經(jīng)達(dá)到了教學(xué)要求。

將零件參數(shù)的確定與零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合零部件計(jì)算參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法是機(jī)械設(shè)計(jì)課程中的一個(gè)重要組成部分。這部分內(nèi)容理解與掌握的程度直接關(guān)系到學(xué)生能否完整掌握單個(gè)零部件的設(shè)計(jì)。由于這部分內(nèi)容一般分散于每一章的教學(xué)內(nèi)容中，使得學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程較為困難，往往一章內(nèi)容學(xué)完之后，學(xué)生對(duì)于如何完整設(shè)計(jì)出這一零部件仍然感到十分困難。為此，應(yīng)在教學(xué)過(guò)程中將這些分散于課程中的知識(shí)點(diǎn)歸納集中起來(lái)，在每章教學(xué)內(nèi)容完成之后花半節(jié)課左右的時(shí)間進(jìn)行提綱挈領(lǐng)式的歸納，讓學(xué)生建立該零部件的參數(shù)設(shè)計(jì)方法。下面還是以齒輪傳動(dòng)的教學(xué)內(nèi)容為例進(jìn)行說(shuō)明。齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括:齒數(shù)、模數(shù)、變位系數(shù)、齒輪寬度、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、中心距、齒輪結(jié)構(gòu)形式、中心孔直徑、輪轂鍵槽尺寸等。這些參數(shù)中，齒數(shù)的多少根據(jù)最小齒數(shù)、傳動(dòng)比、外形尺寸要求等條件確定;模數(shù)大小根據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)序列確定，或根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算和選定的齒數(shù)確定;變位系數(shù)根據(jù)中心距取標(biāo)準(zhǔn)或?yàn)榱舜笮↓X輪強(qiáng)度平衡進(jìn)行計(jì)算之后確定;齒輪寬度根據(jù)選定的齒寬系數(shù)進(jìn)行確定;分度圓直徑根據(jù)齒數(shù)和模數(shù)確定;齒根圓直徑等于分度圓直徑減去兩個(gè)齒根高;齒頂圓直徑等于分度圓直徑加上兩個(gè)齒頂高;中心距根據(jù)齒數(shù)、模數(shù)和變位系數(shù)確定;齒輪結(jié)構(gòu)形式根據(jù)幾何尺寸、加工工藝、毛坯材料、生產(chǎn)批量及經(jīng)濟(jì)性確定;中心孔尺寸根據(jù)相配的轉(zhuǎn)軸直徑確定;輪轂鍵槽尺寸根據(jù)相配的軸徑查表確定。上述尺寸確定后就可以根據(jù)機(jī)械制圖的有關(guān)知識(shí)畫出一張完整的齒輪設(shè)計(jì)圖。通過(guò)這樣的講解。學(xué)生們對(duì)齒輪的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)一目了然，對(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)具體的齒輪有了較為明確的認(rèn)識(shí)。