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浅析机械设计教学中的“学有所用”与“思维转变”
论文关键词:设计 教学方法 教学效果
论文摘要:为提高机械设计课程的教学效果，针对该课程具有综合性、实践性等特点，提出在教学中应用“学有所用”的思想和“思维转变”的方法.实践表明该方法对提高教学效果很有帮助。
0引言
机械设计课程是我校机械设计制造及其自动化、机械及其自动化和机械工程3个专业的主干课程之一，机械设计课程的教学质量直接影响到学生的综合专业素质和就业能力。与学生在低年级阶段所学的单一基础课程(如、力学等)相比，机械设计课程涉及了多门前修课程中的知识，如制图、力学、、机械原理、公差、制造工艺等，综合性强;同时，机械设计课程又是机械类专业学生从基础课向专业课过渡的一门课程，和前面的基础课相比，已经上到工程实际的层面上，开始接触到了工程实践。在机械设计课程的教学实践中，笔者体会到，利用“学有所用”的思想和“思维转变”的方法，对提高教学效果很有帮助。
1学有所用
“学有所用”指的是在教学中渗透和贯穿“学有所用”的思想，让学生体验到“所学即有所用”的收获与喜悦。在教学中渗透和贯穿“学有所用”的思想，可以按照下面三个环节进行:
第一个环节，在每一堂课内容讲授之前，告诉学生:我们这一堂课的内容针对的是工程实际中的哪个问题，学完之后，能够解决什么样的工程问题，因而我们这堂课所学的内容是有用的，学完之后在实际中就能用上。并且可以对学生强调，如果你这一堂课旷课了，或是打吨、开小差了，那么你将失去获得解决这一工程实际问题的能力和技能的机会。比如讲到过盈联接这一部分内容时，就可以对学生讲，我们这一堂课针对的是工程中采用过盈配合使两个零件联接到一起的问题，学完之后，你就会设计工程实际中的过盈联接问题了，你所设计的过盈联接，不但能保证联接在外载荷下能可靠的工作，同时又能保证被联接件的强度。
第二个环节，在讲课过程中尽可能多地采用设问、启发、师生互动等方式，调动学生的积极性，同时，讲课内容要尽可能多的联系工程实际。比如讲到用“温差法”装配过盈联接时，笔者讲述自己在工厂所见过的情景:目前有些工厂里采用液态氮气冷却被包容件的办法，工人师傅带着绝热手套把被包容零件浸到温度非常低的液态氮气中，待冷却后取出来就能够顺利地装配到包容件中。此外，教师一定要把内容和思路讲清楚、讲明白。
第三个环节，课堂内容讲完之后，在下课之前，教师要做。教师进行课堂内容总结，首先可以反问学生:通过这堂课的学习，我们是否解决了某个或某些工程实际问题?我们是如何解决的?然后尽可能的按照解决工程实际问题的思路进行内容总结。例如讲完过盈联接这一堂课后，就可以反问学生，我们现在是不是学会了解决工程中的过盈联接问题呢?我们是如何解决的呢?首先，联接件的材料、结构形状、尺寸等条件是已知的，该过盈联接所要承受的载荷(如轴向力F、转矩T等)我们也知道，接下来我们要为被联接件选过盈配合;我们的思路是既要保证联接的可靠性，又要保证联接件的强度;我们所选配合的最小过盈量△min对应一个配合面间的最小压强，该压强在配合面间所产生的摩擦力必须能够抵抗外载荷(轴向力F、转矩T等)，这样就保证了联接的可靠性，即在外载荷作用下联接不打滑;同时，我们所选配合对应的最大过盈量△max，对应着配合面间的最大压强该最大压强对联接件所产生的应力必须小于零件材料的许用应力，这样就保证了被联接件的强度;配合选好以后，再提出对零件的粗糙度、公差等工艺要求以及装拆压力或装配温度等装配要求。这样，我们就解决了这一工程实际问题。总结之后再反问学生:这堂课我们是不是学到了真本领?是不是有收获?参加工作以后再遇到这样的工程问题是不是自己有能力解决了?笔者在课堂上经过这样的反问后，学生情绪表现的异常高涨，反响强烈。
设计课程中处处渗透着“所学即有所用”的思想。例如在学完螺栓组联接这部分内容以后，笔者反问学生:现在大家想一想，火车卧铺和车厢是不是用的螺栓组联接?现在大家是不是会设计这一螺栓组联接了?以后你们在工作中再碰到类似螺栓组联接的例子是不是能独立解决了?学生表现的兴趣很浓。又如，我给学生布置了一个设计螺旋千斤顶的大作业，课下有学生问我:螺旋千斤顶是一个成熟的机械产品了，如果我要想设计一个目前还没有的机械产品该怎么办呢?我就给学生解释:机械很多方面都是相通的，你可以根据自己头脑中的想法，利用以前学过的知识(如机械原理的知识)来完成所要设计机械的结构、功能等的构思，利用我们机械设计课中所学的知识，通过选、分析可能存在的失效形式、根据相应的强度或刚度设计准则进行设计计算、细化结构、精确校核、提出加工工艺要求等这一思路，把你想要的机械产品设计出来。这就是典型的“所学即有所用”的例子，我把这一例子在课堂上讲给学生听，学生同样表现出非常浓厚的兴趣。
2思维转变
“思维转变”就是把“教师一学生一课堂”思维转变为“企业领导一设计中心技术人员一加工车间”思维。
广西院高中庸老师在其《机械设计课中的案例教学》一文的中写道:“毋庸置疑，一个在学校真正学懂了机械设计的大学本科生完全可以胜任生产第一线的技术工作”。笔者也有类似感受。笔者认为，这句话不但说明了机械设计课程的重要性，更重要的是说明了机械设计课程与生产第一线的工作是紧密联系在一起的。笔者在教学中体会到，要提高机械设计这门课的教学效果，教师要对学生进行思维转变，把了教师一学生一课堂”思维转变为“企业领导一设计中心技术人员一加工车间”思维。
进行这一思维转变，就是在教学中让学生把他们自己定位为企业设计中心的技术人员，学生可以假想自己已经毕业并进人了某企业的技术中心成为了技术人员，上面有企业领导，下面是企业的加工车间。上面有领导，要给技术人员布置设计任务，这样使学生自身产生“压力”，从而可增加学习上的动力;下面是加工车间，可以使学生把设计和其相关的制图、材料、加工工艺等各个环节紧密联系起米，做一个真正的机械设计工程师。
例如在学习过盈联接这一部分内容时，可以对学生说:现在领导布置任务了，让你设计某机械设备中的某一过盈联接，接下来你要解决这个问题(这就给了学生压力);你需要利用我们刚刚学过的这部分内容进行设计计算，确定合理的过盈配合;确定配合以后，你还要考虑下面有加工车间，还要根据加工车间的实际情况和工作要求确定合理的加工工艺，以保证你的设计能够加工出来;此外，所设计的过盈联接还要能够装配，这就要根据加工车间的情况考虑是采用压入法装配还是采用温差法装配，如果是采用压人法就要计算出压入力，如果采用温差法就要计算出所需要的装配温度。这样，就把设计的各个环节联系起来了，完成了领导布置的任务。又例如，在学习螺栓组联接时，可以对学生说:现在领导布置任务了，让你来设计机器中的某处螺栓组联接(给学生压力)，那么你就要利用我们所学的这部分知识对这一螺栓组联接进行结构设计，并通过设计计算确定螺栓型号;此时，任务还没有结束，你还要考虑，螺栓是标准件，采购部门要去采购，因此你还要对所选螺栓提出长度、精度、符合的标准等方面的要求，并写出规定标记，这样采购部门才可以顺利地进行采购。
采用这一“思维转变”，可以使学生有“身临其境”的感觉，不但使学生在学习上产生压力和动力，更好地掌握机械设计课程的知识，而且可以把机械设计和其相关课程的知识融合到一起，做到“活学活用”，此外，还可以对学生进行“工程师思维”训练，使学生在学校内的学习和今后的工作对应起来，为将来的就业作好充分准备。
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