张向红 韩忠义

摘要：本文分别说明了基础性实践、综合性设计性实践和创新性实践在机械原理课程教学中的应用和效果，论述了三层次一体化课内外相融合机械原理课程实践教学改革的实施与成效。

关键词：机械原理；实践教学；创新实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）46-0176-02

引言

机械原理课程是高等学校工科机械工程类本科生必修的课程之一，在培养学生的机械设计综合能力方面占有重要的地位。我院机械原理课程的实践教学主要包括机械原理课程的实验和机械原理课程设计等教学活动。实验内容包括“机构认知实验”、“机构运动简图测绘”、“齿轮范成”和“齿轮参数测定”；课程设计集中在1周时间内完成，设计内容为根据题目要求提出运动方案，并进行运动分析和力分析，最后撰写设计计算说明书。题目有多个方案和多组数据，每位同学的方案、数据都不同。课程的培养目标要与专业培养方案和学院定位保持一致。对于新建应用型本科院校，人才培养目标和培养模式发生了相应的变化，实践教学的意义也就不言而喻。因此，为培养服务于京津冀的应用型人才，机械原理课程的实践教学现状必须改变。我院机械原理课程组教师探索的三层次一体化课内外相融合机械原理实践教学取得了一定的成绩。

一、三层次一体化课内外相融合课程实践教学体系

1.基础性实践。基础性实践以机械原理课程的课内实验教学为主，主要包括机构认知实验、机构运动简图测绘实验、齿轮范成实验和齿轮参数测定实验。其中，机构认知实验是通过参观机械原理展示柜，观察典型机构运动的演示，初步了解机械原理课程所研究的各种常用机构的类型、结构和特点，了解机器的组成原理，加深对机器总体的感性认识。机构运动简图测绘实验培养学生根据实际机器的构造绘制机构运动简图的能力。绘制过程中，要抛开具体零件的结构形状，分析零件与零件之间是否存在相对运动，是否组成构件；各构件之间的相对运动形式怎样，从而确定运动的类型。通过机构自由度的计算，判定机构是否具有确定运动，以此来说明实际机构的运动特征。齿轮范成实验使学生掌握用范成法切制齿轮齿廓的基本原理，并观察齿廓形成过程。了解渐开线齿廓的跟切现象和避免跟切的方法，分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。齿轮参数测定实验使学生掌握应用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法。通过测量和计算，理解齿轮基本参数与基本尺寸之间的关系和渐开线的性质。

2.综合性设计性实践。综合性设计性实践以课下自选实验为主，主要包括机构运动方案设计与搭接实验和机构模型制作。机构运动方案设计与搭接实验加深学生对机构组成原理的认识，进一步理解平面机构的组成及其运动特性。进行平面机构的搭接，不仅提高了学生的动手能力，还使他们认识到了机构在实际安装中的运动干涉问题及解决方法。通过机构运动方案的设计培养学生的综合设计能力。机构模型制作弥补了机构运动方案设计与搭接实验的不全面性，同时可以保留下来。

3.创新性实践。创新性实践主要指以机械原理课程设计为平台，学生利用1周时间，在教师指导下进行机构运动方案创新设计，并制作机构模型。创新性实践活动，使学生掌握了一些创新设计的方法，学会如何按照机械设计的基本理论，进行机构运动系统方案的设计，从而提高学生创新意识和工程意识。

4.三层次一体化课内外相融合实践教学。三层次一体化课内外相融合实践教学对学生提出了更高的要求，在创新性实践的基础上，依托各类机械设计大赛，学生利用课余时间，在教师指导下进行机构创新设计，并最终将设计的图纸转化为样机。

在此过程中，学生首先针对机械设计大赛主题进行市场调研，确定设计产品的市场定位，按照大赛主题的若干要求，通过查阅资料构思解决方案，确定设计目标，进行必要的设计计算，绘制设计图纸，制造、安装、调试，直至产品成型。

通过这样系统的训练，学生全程参与制作，诱发了学生的求知欲望，加强了动手能力，充分挖掘了学生的潜能，使得学生积极地利用所学知识分析解决问题，不但培养了学生的工程意识和整体设计能力，还大大提高了学生的创新实践能力。

二、三层次一体化课内外相融合实践教学的应用

1.基础性实践的应用。基础性实践首先让学生参观机械原理展示柜中各种机构的模型，进行机构的认知，初步了解各种常用机构的结构、类型、特点和运动情况，增强学生的感性认识。在后续的基础性实践中，学生在教师的指导下，按照实验指导书上的要求进行实验，绘制机构简图，模拟齿轮范成过程，测定直齿圆柱齿轮参数，计算机构自由度，观察标准齿轮和变位齿轮的不同，进行数据处理等等，完成了一系列工程实践的基本训练。验证了课堂教学的理论知识，提高了分析问题和解决问题的能力。这是掌握机械原理课程基本原理的重要环节。

2.综合性设计性实践的应用。综合性设计性实践主要完成机构运动方案设计与搭接实验和机构模型制作。通过机构运动方案设计与搭接，对机构运动方案的设计有全面的了解，加深学生对机构组成原理的认识。针对机构搭接的局限性，学生还可以进行机构模型制作，学生作品如图1、图2。

3.创新性实践的应用。创新性实践是学生进行机构运动方案创新设计，并完成机构模型的制作。以学生自选题目为主。图3多功能拉杆箱，通过了学院的大学生创新创业训练项目的验收。

4.三层次一体化课内外相融合实践教学的应用。依托全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛等大赛平台，学生完成方案设计、技术设计和实物制作的全过程。新型范成仪（图4）获得全国大学生机械创新设计大赛河北赛区一等奖。

三、三层次一体化课内外相融合机械原理实践教学应用效果

三层次一体化课内外相融合机械原理实践教学把基础性实践、综合性设计性实践和创新性实践有机地结合起来，为学生提供了更广阔的创新设计平台，将知识的灌输转变为思考性的学习与设计。在这一过程中，学生们能主动查找资料，锻炼了他们从各种资料及数据中归纳整理的能力，从而找到了設计的方向，能够兼顾各个设计参数，提出更合理的设计方案。参与新型范成仪设计的同学感慨，从方案设计、机构设计、功能框架布置到购买材料、机械加工、装配调试全部亲自完成，真正将所学知识应用到实际产品当中。不仅提高了动手能力和设计能力，还培养了团队的合作精神。通过参赛开阔了眼界，学习了兄弟院校更好的设计项目，提高了综合素质。

结束语

三层次一体化课内外相融合机械原理实践教学在机械原理课程教学中取得了初步成效，为学生营造了一个开放式的教学平台，使学生融入到教学活动中，成为了教学活动真正的主体。

在今后的教学中，对三层次一体化课内外相融合机械原理的实践教学进行逐步的完善。如何把教学每个阶段都渗透到三层次一体化课内外相融合实践教学中，如何使我院机械原理课程再上新台阶，还需进一步的研究。

参考文献：

[1]戴莉莉“三层次一体化”在机械设计实践教学中的应用与研究[D].南昌大学，2009.