《機械設(shè)計基礎(chǔ)》作為高職高專機械類和近機類專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，其主要任務(wù)是培養(yǎng)學生掌握常用機構(gòu)和通用機械零件的設(shè)計原理、方法和機械設(shè)計的一般規(guī)律，具備設(shè)計一般簡單機械和應(yīng)用標準、規(guī)范、手冊、圖冊等技術(shù)資料的能力。如何激發(fā)學生的學習熱情，使學生具備良好的創(chuàng)新意識和一定的機械創(chuàng)新設(shè)計能力，為將來的工作打下堅實的基礎(chǔ)，一直是我們教學改革和研究的重點內(nèi)容。通過近幾年的教學探索和實踐，筆者總結(jié)了幾點行之有效的教學方法。

　　【摘要】設(shè)計是一種創(chuàng)造性的實踐活動。對于工科學生而言，如何在教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設(shè)計能力至關(guān)重要。本文簡要就《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學過程中所采用的案例分析法、類比總結(jié)法、逆向思維法和“三最”法，探討高職高專機械類和近機類專業(yè)學生的機械創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)的教學實踐方法。

　　【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計,創(chuàng)新能力,教學方法

　　1案例分析法

　　“興趣是最好的老師。”創(chuàng)新能力的培養(yǎng)首先是激發(fā)學生的創(chuàng)新興趣。我們通過在課堂上引入工程實例及全國大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的優(yōu)秀作品，并在實踐教學環(huán)節(jié)開放實訓基地及實驗平臺，很好地調(diào)動了學生的積極性。

　　《第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽決賽作品選集》中收錄了沈陽工業(yè)大學機械工程學院設(shè)計的便攜式萬向千斤移。該千斤移巧妙地利用了可控雙向棘輪的特點，設(shè)計了平移和旋轉(zhuǎn)重物的機構(gòu)[1]。在間歇運動機構(gòu)這一章的教學中引入該實例，并在實訓實驗環(huán)節(jié)讓學生對比分析普通千斤頂和該便攜式萬向千斤移，豐富了教學案例，拓展了學生視野，提高了教學效果。

　　通過對大量成功的機械創(chuàng)新設(shè)計實例的分析來介紹機械創(chuàng)新設(shè)計方法是我們在教學過程中的具體做法。因為這些方法正是通過這些成功的創(chuàng)新設(shè)計實例表現(xiàn)出來的，通過對這些具體、生動實例的分析，使學生能夠更容易理解和掌握這些創(chuàng)新方法，也更容易激發(fā)大家參與創(chuàng)新實踐活動的興趣和自信心。學生認識到以自己的知識技能水平進行創(chuàng)新設(shè)計是完全有可能的，學習主動性大大增強。

　　2類比總結(jié)法

　　傳動裝置作為機械系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，其傳動形式分為機械傳動、流體傳動（液壓及氣壓傳動）和電力傳動。而《機械設(shè)計基礎(chǔ)》主要學習各種常用機械傳動機構(gòu)的原理及設(shè)計。機械傳動能適應(yīng)各種運動和動力的應(yīng)用要求，得益于各種機構(gòu)的各類演變。把握了運動及動力傳遞的各種機構(gòu)的特點，就能從根本上學好《機械設(shè)計基礎(chǔ)》。因此從傳動的本質(zhì)入手，讓學生在運動及動力傳遞形式的類比總結(jié)中對所學知識系統(tǒng)吸收，是學好本門課程，培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計能力最有效的方法之一。

　　《機械設(shè)計基礎(chǔ)》中機械原理的部分主要包括平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、蝸輪蝸桿及螺旋機構(gòu)等。從運動形式的轉(zhuǎn)換來看，能實現(xiàn)往復(fù)直線運動和圓周轉(zhuǎn)動之間相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)有曲柄滑塊機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪齒條、蝸輪蝸桿和螺旋機構(gòu)等。然后在這些機構(gòu)中，分析比較傳動角與壓力角，很容易看出每種機構(gòu)在傳動中的優(yōu)缺點。比如：鉸鏈四桿機構(gòu)有最小傳動角的要求，凸輪機構(gòu)要求最大壓力角小于或等于許用壓力角等。

　　從傳力的大小來看，凸輪和齒輪這樣的高副機構(gòu)因為是點或線接觸，易磨損，所以沒有鉸鏈四桿機構(gòu)在傳力大的場合應(yīng)用廣泛。

　　從運動速度的方面研究，曲柄搖桿機構(gòu)有急回特性，為了定量研究，就引入了行程速比系數(shù)和極位夾角的概念。凸輪機構(gòu)從動件的運動規(guī)律有等速運動規(guī)律、等加速等減速運動規(guī)律、簡諧運動規(guī)律、擺線運動規(guī)律等。齒輪機構(gòu)則有適用的速度和功率范圍廣的特點。

　　還可以從是否可以實現(xiàn)空間傳動及傳動的角度、傳動比、傳動效率等不同方面進行總結(jié)分析。讓學生在龐雜零碎的知識點中間找到一條線索，理清思路�？梢圆捎猛瑢W們喜聞樂見的形式，比如就傳動比這一個單項對所學傳動形式進行比較排序。采用類比總結(jié)法對于帶傳動和鏈傳動、齒輪傳動和蝸輪蝸桿這樣的章節(jié)，教學效果尤為明顯。教師可根據(jù)實際情況給學生布置專題研究。通過類比總結(jié)法可以有效培養(yǎng)學生思維的開放性、多向性及自由性，而這些正是創(chuàng)造性思維的基本特征[2]。

　　3逆向思維法

　　通過逆向思維的訓練，讓學生靈活應(yīng)用基本機構(gòu)。逆向思維對于培養(yǎng)創(chuàng)新能力極為重要。在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課程中，很多機構(gòu)的演變都是逆向思維的結(jié)果。螺旋傳動的實例最為明顯。普通螺旋傳動的應(yīng)用形式有：螺母不動螺桿回轉(zhuǎn)并作直線運動，如臺虎鉗；螺桿不動螺母回轉(zhuǎn)并作直線運動，如千斤頂；螺桿回轉(zhuǎn)螺母作直線運動，如機床工作臺；螺母回轉(zhuǎn)螺桿作直線運動，如應(yīng)力實驗機觀察鏡螺旋調(diào)整裝置。

　　曲柄搖桿機構(gòu)中一般都是曲柄做主動件，如果逆向思維，讓搖桿做主動件，則會出現(xiàn)死點位置。死點雖然不利于傳動，因為其壓力角α=90°，即傳動角γ=0°。然而運用逆向思維，利用死點的特性來工作，就有了夾緊機構(gòu)。

　　4“三最”法

　　通過“三最”法，即課程學習中涉及到的有關(guān)最大、最小、最優(yōu)的問題，發(fā)散學生思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。曲柄滑塊機構(gòu)就是由曲柄搖桿機構(gòu)中的搖桿長度增至無窮大演變而來的，還有齒輪齒條中的齒條也是將齒輪半徑增至無窮大演變而來。這是“最大”的例子。而曲柄搖桿機構(gòu)中極位夾角θ最小為0°時，行程速比系數(shù)為1，即說明該機構(gòu)不再具有急回特性。最優(yōu)的問題，恰恰是機械設(shè)計的核心。機械創(chuàng)新設(shè)計包括兩個部分：一是改進完善生產(chǎn)或生活中現(xiàn)有機械產(chǎn)品的技術(shù)性能、可靠性、經(jīng)濟性、實用性等；二是創(chuàng)造設(shè)計出新機器、新產(chǎn)品，以滿足新的生產(chǎn)或生活需要[3]。而機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計就是推陳出新的法寶。通過“三最”法，讓學生在所學普通問題中發(fā)現(xiàn)特殊情況，對特殊情況進一步研究，找到普遍與特殊的關(guān)系，尋求突破口，找到創(chuàng)新點。

　　機械創(chuàng)新設(shè)計是推動人類文明進步的事業(yè)。從事機械創(chuàng)新設(shè)計工作需要掌握一定的機械設(shè)計知識，需要了解創(chuàng)新設(shè)計的方法，需要有克服困難的勇氣，更需要有對追逐成功的興趣。提高創(chuàng)新設(shè)計的水平需要不斷學習新的知識和方法，更需要不斷地參與創(chuàng)新設(shè)計的實踐活動，從實踐中學習和領(lǐng)悟。能夠通過《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的教學激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，開發(fā)學生的創(chuàng)新潛能，對于學生學習后續(xù)課程和將來的工作實踐都有著至關(guān)重要的意義。“想象力比知識更重要。”如何在教學中形成一整套系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計理論方法，將是我們以后的努力方向。

　　參考文獻：

　　[1]王晶.第四屆全國大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽決賽作品選集[M].北京：高等教育出版社，2012.

　　[2]肖云龍.思維現(xiàn)代化的八大特征[J].發(fā)明與創(chuàng)新，2004，2：7-8.

　　[3]沈惠平.機械創(chuàng)新設(shè)計及其研究[J].機械科學與技術(shù)，1997，16（5）：791-795.

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