非机类机械工程基础教学问题与对策

摘要“机械工程基础”课程与工程实际密切相关，拓宽学生知识面的同时，可以培养学生的创新思维。教学过程中，作者发现在非机类“机械工程基础”课程中存在着课程内容繁多，课程结构紧密度不够；学生不够重视这门课程；课程缺少实验环节；课程的课后讨论环节较少等问题。并针对这些问题提出了一系列的对策措施，以期提高本课程的教学质量。

关键词：非机类；“机械工程基础”；问题；对策措施

非机类“机械工程基础”的授课对象为电气、管理、经济、化工等专业学生。这些学生此前没有学习过机械和力学相关课程；通过这门课程的学习，要对机械及其相关学科专业知识有较为深入的了解。学生在未来工作中可能会遇到很多机械工程相关问题，是否掌握这门课知识影响着学生在工作岗位上能力的发挥，同时也反映了高校的办学水平。

1“机械工程基础”教学中存在的问题

1.1课程内容繁多，课程知识面广，导致结构紧密度不够

这门课程涵盖了理论力学、材料力学、机械设计基础、机械原理四门课的部分知识。课程内容包括：机械的静力分析、零件基本变形时的承载能力、强度理论与零件的组合变形、压杆的稳定性、平面机构的运动分析、机械动力分析及零件的动应力、机械传动的基本形式、常用连接等。[1]课程的任务是掌握机械工程相关的基本概念、基本理论和解决问题的基本思想方法，对常用平面机构和简单的机械工程问题具有初步分析与选用能力；丰富机械工程常识，培养逻辑思维能力、抽象化能力。近年来，我校非机械类“机械工程基础”的授课学时为48学时。由于教学内容繁杂，课时显得捉襟见肘。这门课各部分知识的跨度很大，课程知识面广，结构紧密度不够。如何合理调整课程体系，保留课程主干内容，舍去相关次要内容；既兼顾课程内容的有机结合，又考虑各部分内容的衔接，需要授课教师进行合理的构思和课程安排。

1.2学生对课程重视度不够

由于这门课程不是非机类专业学生的主干课程，学生不够重视这门课程。因此如何调动学生的学习兴趣，提高课堂效率，是授课教师的一个较为重要的任务。

1.3课程缺少实验环节

实验环节是机类课程中的重要环节，既有助于学生更好地理解理论教学内容，掌握必要的工程测试方法，又是提高学生创新思维和实践能力的重要途径。[2]对于理论力学和材料力学课程，都有相关8学时左右的实验教学环节。由于本门课教学内容繁多、学时有限，没有设置实验环节。怎样用相对有效地方法替代实验环节，又成为授课教师的一个重要任务。

1.4课程的课后讨论环节较少

由于这门课程是通识课程，学生在课后的学习时间较少。这就造成了学生不能及时消化课堂内容，学生带着问题听讲后续的课程，形成恶性循环，听课效果不好。

2提高“机械工程基础”教学质量的对策措施

（1）针对“课程知识面广，结构紧密度不够”的问题，以“机械概述-受力分析-变形形式-承载能力-运动分析-动荷影响-传动方式-设计方法”这一主线[1]串讲课程，将课程涵盖的理论力学、材料力学、机械设计基础、机械原理四门课的基本内容进行衔接、贯通与融合，不让学生感到内容割裂，力图用有限学时讲授课程。此外，由于课程内容庞杂，在每节课前用5分钟对上节课程进行总结回顾，让学生更加明晰课程的脉络，有利于学生对这门课程知识的理解。将课程大纲发给学生，使学生更好地掌握课程脉络，也便于学生课前预习课程。在课程主线的牵引下，精心组织好教学，最大限度地利用好有限学时。[3]在教学过程中，保留课程主干内容，舍去相关次要内容。比如：在“材料力学”课程中“压杆稳定性”的欧拉公式部分要详细讲解公式的推导过程。但是在机械工程基础课程中，由于学时有限，不能详细讲解公式的推导过程，也不能直接给出公式。于是，首先分析压杆临界力的相关因素，比如：材料、横截面的尺寸和形状、杆长、约束情况等，然后再给出欧拉公式。此外，可以把次要内容录制成视频，供学生课后学习。（2）适当引入工程实例和生活中与课程相关的趣味现象。比如：讲解“压杆稳定性”部分，给学生介绍魁北克大桥的工程悲剧，以及科学家对压杆稳定问题的研究历程。通过这些举例增加学生对课程工程应用的思考，从而提高学生的学习兴趣。授课教师可以录制关于工程实例和趣味现象的视频，让学生自己在课下观看，从而节约课堂时间。结合学生的专业，讲解与本门课程相关的内容。比如：对于电气专业学生，在讲授受力分析时，可以给学生讲输电塔的受力分析题目，其中电塔的杆件可以看作二力杆，这样学生会增加学习的热情。通过板书和PPT的有机结合，能有效提高教学质量，调动学生的学习兴趣。PPT能够有效提高教学效率，[4]节约课堂时间，但是板书能够提高学生的注意力，使学生跟着老师的讲解思路掌握知识。虽然课程任务较重，但是仍然要用板书讲解课程的重要部分。比如：在复合运动的基本概念部分，在黑板上画出动点、动系、定系三者关系图，加深学生对这部分内容的理解。在课程PPT中增加生动形象的动画内容，[5]使学生能迅速明晰讲课内容，还可以在一定程度上节约课堂时间。这门课程中有很多部分适合放置动画，比如：平面机构运动分析部分的平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动等，机械传动部分的带传动、齿轮传动等。（3）课堂上开展一些简易实验，播放实验视频，弥补课程缺少实验环节的缺憾。比如：在“压杆的稳定性”部分，可以用钢板尺做研究压杆约束情况的简易实验，比较一端固定一端自由、两端绞支、两端固定的约束情况。再比如：在“材料拉伸和压缩时的力学性能”部分，由于缺少实验学时，可以在课堂上给学生播放材料应力-应变曲线和试件变形过程的同步视频，使学生能同时看到应力-应变曲线和试件的变形特性，加深对应力-应变曲线关键点的理解。（4）针对“课程的课后讨论环节较少”的问题，增加了课后答疑时间。此外，由于微信和QQ交流的便利性，可建立课程微信群和QQ群。在群里给学生进行答疑，学生之间也可以在群里进行充分讨论问题，使得学生讨论问题更加便捷，能够充分吸收所学知识。

3结语

“机械工程基础”是相关非机械类专业较为重要的课程，是高校培养人才的重要教育教学环节。本文提出了这门课程存在的问题，并针对这些问题提出了一系列的对策措施，促进学生的综合素质与创新能力以及教学质量的提高。

参考文献

[1]张克猛.机械工程基础[M].西安:西安交通大学出版社,2016.

[2]徐志敏,吴莹.基于“创新能力培养”的基础力学实验教学模式探索与实践[C].2018年全国力学课程报告论坛,2018.

[3]张亚红,刘睫,赵玉成.非力学专业理论力学教学改革的思考[J].力学与实践,2003,(25).

[4]陈富,王嘉毅.大学教学中PPT应用效果研究[J].电化教育研究,2015(01).

[5]肖天灿.PPT动画设计教学案例探讨[J].课程教育研究,2020(20).

作者：张建勋 徐志敏 王芳文 单位：西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室 西安交通大学力学实验教学国家示范中心