维普资讯 http://www.cqvip.com 第３０卷第４期 ２００８年８月 宁波大学学报（教育科学版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＩＮＧＢＯ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＥＤＵＣＡＴＩＯＮ ＥＤＩＴＩＯＮ） 、，０ｌ＿３０ ＮＯ４ Ａｕｇ．２００８ 技术基础课中引导学生创新思维的教学法初探 ——以（（机械原理 机械设计 等课程为例 龚秉周，柳丽，李国平，钟迎霞，余军合，孙宝寿 （宁波大学工学院，浙江宁波３１５２１１） 摘要：工科技术基础课在专业教学中起到承上启下的作用。在 机械原理））《机械设计））等课程中，创新组织 教学内容，在实践教学环节中重视创新思维能力的训练，课余开展工程设计知识讲座、组织学科竞赛等措施， 对引导学生创新思维的培养具有一定的促进作用。 关键词：技术基础课；创新思维；教学法 中图分类号：Ｇ６４２．０ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—０６２７（２００８）０４—０１１０—０３ 仓 造性思维是人的本能，反映事物的本质属性和内在联系，是一种可以物化的思想活动。一般 来说，创造性思维具有五大特点：目的性、预见性、求异性、独创性、突变性。对于学生来说，尚 处于成长阶段，对工程实际以及创新构思还缺乏起码的认识，因此只有对学生逐步引导，注意思维 层次的培养，才能达到激发其潜能的目的。其中，技术基础课在专业教学中起到承上启下的作用， 学生创造性思维的形成很大程度上取决于基础阶段的教学效果。 鉴于此，我校重视技术基础课程的教学改革，将《机械原理》课程推荐为浙江省精品课程，将 《机械设计》列为学位课程来建设。二年来，我们在该课程的理论教学改革和创新实践活动方面做 了一些工作，并取得了一定的成效，本文就我们在配合理论教学，引导学生创新思维方面的一些经 验作一介绍，以期与同行们交流。 ・ 一、创新组织教学内容 、 《机械原理》《机械设计》课程主要研究机构的组成、机械运动规律和通用机械零部件的设计方 法，它是机械类各专业重要的专业技术基础课之一。学生对该课程内容的理解和掌握，将直接影响 后续课程的学习，直接影响学生的设计认知、综合分析和解决工程实际问题的能力。 根据新的教学大纲，《机械原理》《机械设计》的课时较以前有较大压缩，因此如何使学生在较 短的时间内掌握好基本内容，又在创新思维方面得ＮＳＪＩＩ练，就必须先处理好学时与教学内容的矛盾。 为此，我们首先对教材内容进行处理，并改进理论教学方法，其目的是节约理论教学时数，以 便有足够的时间将重点放在引导学生创新思维的现场教学上。 （一）结合工程实际，注意讲授侧重 随着计算机的普及，机械原理中增加了许多解析法的内容，但教师在讲课时应当结合工程实际， 有所取舍，不必面面俱到，不分主次。例如，平面连杆机构和凸轮机构的设计两章中，教科书都用 了很多篇幅介绍作图法和解析法。事实上，对于平面连杆机构，作图法或利用图谱曲线已经可以满 足一般工程设计的需要，解析法所能解决的位置对应（或轨迹点）并没有超过作图法所能解决的范 围，只是精度有所提高而已，所以我们在教学中侧重作图法。而凸轮机构的情况恰恰相反，随着数 控机床的大量应用，凸轮（或靠模原型）现在多用数控加工，早已改变了传统的加工方法，因此用 收稿日期：２００８—０１—０５ 第一作者简介：龚秉周（１９４６一），男，浙江宁波人，宁波大学工学院教授。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第４期 龚秉周等：技术基础课中引导学生创新思维的教学法初探 １１１ 解析法算出凸轮的廓线坐标值就显得重要了，所以我们侧重解析法。 （二）挑选典型内容，改理论教学为现场教学 机构结构分析和齿轮啮合原理是机械原理课程两个重点章节，以往仅安排课堂讲授，虽耗时甚 多，但实际效果并不好，学生往往感到抽象难以掌握。为此，我们穿插安排现场教学，选择典型例 子，例如选择牛头刨床机构，让学生观察刨床导杆机构是如何实现滑枕的往复运动，又是如何利用 棘轮机构实现工作台的横向进给的，然后结合连杆机构作进一步的讲解。又如我们选择滚齿加工， 现场讲解齿轮根切问题和变位齿轮原理，使学生了解了齿轮根切产生的原因和根切的危害，以及如 何通过变位加工原理来避免根切。 通过现场教学，使学生认识到理论知识并非空洞无物，而是与工程实际紧密相关的，从而培养 学生观测问题和思考问题的兴趣。 （三）归纳教材中相似的内容，节约授课时间 机械设计各章中均叙述了零件的主要失效形式及结构，其中有很多是重复和相似的内容。我们 采用归纳的方法，将设计流程、常见的失效形式、材料选择、常见的盘轴类零件的结构形式（如齿 轮、蜗轮、带轮、链轮等），以ｐｐｔ课件、录相放映方式作介绍。这样做所用的学时数并不多，但实 际效果很不错，既归纳了教材中那些相同或类似的内容，又使学生有比较直观的感性认识。 （四）调整讲授次序，抓住重点 直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、蜗杆传动各章节中，对于受力分析，最具代表性的是斜齿轮的受力 分析。为此，我们改变以往按部就班先分析直齿轮受力的做法，而是先以斜齿轮着手，介绍齿面作 甩力分解为三个分力的方法，再类推到直齿轮、锥齿轮、蜗杆传动。这样做，不仅节约了授课时间， 而且使学生比较容易理解和掌握三个分力的演变，以及分力所表示的意义。 （五）加强分析讨论，注意演化引导 教材中对零件设计计算的公式均作了较详尽的推导，但公式中参数的变化对零件性能和结构的 影响介绍得较少，所以学生大都只会死套公式，不会灵活应用。我们除对少数重要公式作必要的推 导外，将注意力主要放在对公式的讨论上。例如，齿轮的设计参数，其齿数、齿宽系数对齿轮传动 的结构影响较大，我们引导学生讨论，使学生明白设计零件不仅仅在于正确运用设计公式，而更重 要的是调整和优选参数。 二、在实践教学环节中重视创新思维能力的训练 通过上述理论教学方法的改进，一般可以将原计划理论教学时数压缩１／４左右，节省的时间加 上原有的实验时间可以达到总计划学时的１／３，这就使实践教学有了时间上的可靠保证，以便能够安 排更多的实践内容来进行学生工程实际技能的训练。为了贯彻创新教学思想，我们在实践教学环节 中采取了以下措施： １．削减“单一性”、“示范性”和“验证性”的实验，注重课程内容的融合和交叉。为此，我 们将实验室的规划作结构性调整，以“机构综合分析”来贯穿《机械原理》的主要内容；以轴系零 部件的组合设计来代替《机械设计》原有比较陈旧的实验，从根本上改变了部分学生做实验记录， 多数同学在旁边观看，最后抄一份实验报告完事的状态。 ２．增设“机构设计与模拟综合”开放性实验室，不仅在时间上对学生自由开放，而且在内容上 也由学生自由选择。要求学生：（１）根据自己的构思，选用不同的机械模块，组合设计各种机电产 品的实物模型（如机械手翻包机、升降台、铲车、包装机械等）；（２）对组合设计的机械进行动态特 性分析，调整参数；（３）制作机械零部件（模型材料），了解机械结构工艺性，提高实际动手能力。 ３．开展主题创意设计活动。工程上各种动作、功能的实现多以基本机构为基础，有些物品，例 如：按键联动开关、拉链、安全带扣、圆珠笔按钮（按一下出尖，再按一下缩回），其功能简单而构 维普资讯 http://www.cqvip.com
１】２ 宁波大学学报（教育科学版） ２００８ 思特别巧妙，只用极少数的零件就实现了特定的功能，很能启发、锻炼人的智慧。对此，我们在实 践教学中给予了足够的重视，并把它作为创意设计的一项重要活动，要求学生深入研究和探讨，解 剖它们的结构，指出其结构独特、巧妙之处，并要求学生每人观察收集和解剖分析一种典型的实物， 作为主题设计任务去完成。 此外，我们还引导学生去观察日常生活中熟悉而有趣的机构，给他们提出一些思考性的问题， 例如空调出风口摆叶机构是如何动作的？风扇的摇头机构是如何实现动作的？汽车的转向机构是如 何解决汽车转弯时两边车轮转速不相等的问题？公共汽车的两扇车门是如何实现往相反方向打开和 关闭的？有些机床主轴上为什么要安装飞轮？缝纫机的跳针机构是如何工作的？提出这些问题，让 学生自由观察，要求他们绘出机构简图，说明机构原理。实践证明，学生对这些问题非常感兴趣， 这样做既巩固了已学知识，又培养了学生的设计思维。 三、课余开展工程设计知识讲座、组织学科竞赛 一般地讲，要成功地进行创新构思，应该具备三种能力：（１）“智慧杂交能力”，即善于选取前 人知慧宝库中的精华，通过巧妙结合，形成新的成果；（２）“思维统摄能力”，即把大量概念、事实 和观察到的材料综合在一起，加以概括整理；（３）“辩证分析能力”，即对占有材料进行深入分析， 把握它们的个性特点，然后从这些特点中概括出事物的规律。【ｌｊ 教学上如何把握这种思维特点，并对学生加以训练和引导呢？我们除了改进理论教学方法，在 实践教学环节中重视创新思维能力的训练外，还开展了工程设计知识讲座，通过演绎分析的方法， 举例介绍工艺装备设计的构思，一步一步引导学生注意思维的层次。例如：介绍管类零件的加工： （１）拿一节薄壁圆管， ｌ０×０．５、长２００的不锈钢圆管，要求将其中的１／２或１／３的一段加工成 ６ 粗细，形成不同粗细直径且光滑过渡的细长空心零件，介绍可能采用的若干种方法，最后介绍工程 中优先采用的方法，剖析其工艺特点；（２）将上述管子加以概念上的延伸，若工件变成了牙膏管， 管口与管壁之间差异变大，壁厚更加小，能否仍采用上述粗细颈圆管的加工方法呢？此时可采用哪 些方法，工程中最后采用的是什么工艺？（３）再深入下去，若工件变为薄壁塑料瓶，例如可乐或矿 泉水的瓶子，又该采用何种加工方法？（４ ｊ回过头来，若牙膏皮不是铝制品，改为塑料材质，那末 你认为采用何种工艺好？上述方法比较容易吸引学生的注意力，活跃学生的思维。 演绎教学的方法实质上就是针对创造性思维的推理性，培养由此及彼的思维能力，即发现一种 现象后，立即纵深一步，探究其产生的因果关系；或者发现一种现象后，便联想到与其相似、相关 的事物。上述方法比较容易吸引学生的注意力，活跃学生的思维。 此外，我们还组织学生参加学科竞赛，曾参与浙江大学第九届“海特杯”大学生机械创新设计 大赛和浙江省一、二、三、四届大学生机械创新设计大赛，获得了一等、二等、三等、成功参赛奖 等多项奖项，体现了理论教学与实践教学并重的原则，使有潜力的学生能够在执行系统方案设计、 功能原理设计等方面得ＮｔＪｌｌ练。 四、结语 以上是我们搞好创新教学的一些粗浅做法，创造性思维过程不同于一般的工作过程，可以遵循 某种固定的步骤或方法，而在这方面能力的培养也并无一定的模式，作为教学，只能抓住其中的一 些重点，去积极地挖掘，以点带面地引导学生。我们的体会是应当充分注意创新教学的实效，无论 是实践形式或具体指导内容，都应该讲究可操作性。 参考文献 ［１］ 黄纯颖，高志．机械创新设计［Ｍ】．北京：高等教育出版社，２０００：２４～２５． ［２］ 龚秉周，郑堤，费春华，等．创新教学基地建设的探索与实践［Ｊ］．高等理科教育，２００５（１）：２２～２３ （责任编辑裴云）
