！ Ｑ：！； Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 创新教育 机械设计基础 第二课堂活动中的创新能力培养 王蓓 （广东省中山市中等专业学校 广东中山 ５２８４０１） 摘要：机械设计基础课程具有实践性强，与工程实际结合紧密的特点，创新意识和创新能力的培养不仅需要在课堂上使学生具有扎实的 基础理论和宽厚的专业知识，而且还应通过第二课堂的实践环节使学生获得一定的实践感知，在实践活动中增强创新意识的培养，激发他 们的创新潜力。 关键词：机械设计基础 第二课堂 创新能力 培养 中图分类号：Ｇ ６ ３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—０９８ｘ（２０１０）０８（ａ）一０ｌ ２７－－０２ １引言 信心。每章结束后，都有项目设计作业，但 在此实践环节中，设计的各类实践活 动要能很好地满足学生的培养要求；要发 《机械设计基础》课是一门比较抽象、 这些作业只是在作业本上完成设计部分， 理论性强、内容复杂、知识面广的专业基础 课。是目前机械类各专业的一门主干技术 基础课。它研究的内容是常用机构和通用 零件的工作原理、结构特点和用途，标准件 的选用以及机构和零件的设计理论和计算 方法。学习本课程的目的是要让学生熟悉 常用机构的工作原理，掌握分析和设计常 用机构及通用零件的选用和设计计算的基 本方法。课程中每章安排的都有项目作业， 主要强调的是查手册、资料、绘图运算等基 本训练。而目前机械设计学科涌现出了许 多新的前沿知识，一些新的设计理念与设 计方法也不断涌现出来， 这就要求学生具 备必要的专业理论知识的同时，还要有较 强的创新意识和动手能力，为适应时代发 展和科技进步的要求，需要在“机械设计基 础”课程教学进行中加强对创新思维、创新 能力的培养。 如果能为学生开设第二课堂活动，带领 学生参观工厂，现场观看机件的制作，参观 机械创新设计成果展、观看各种机件的模型 等，分阶段由浅入深地由学生自己动手制作 一些小作品，不但为学生提供了真实的制作 空间，激发学生的学习兴趣，而且培养了学 生的创新意识，即可以有助于知识的巩固， 又有利于学生的创新能力的培养。 该如何开展第二课堂活动，该如何在 学生创新意识的培养上做文章呢？本着先 易后难、逐步推进的原则，可以在活动初期 结合课程教学开展活动，在活动中期结合 科技节及创新设计大赛开展活动。 ２结合课程教学开展活动 目前的课堂教学由于课时偏少大都存 在教学模式单一，实践活动开展的少，强传 统、少创新等状况，这不但束缚了学生的创 新意识和创新能力，也不利于人才的培养。 如果开展了第二课堂，可以通过第二课堂 把课堂教学的实践活动延伸下去。 学生一开始接触这一项活动时，本着 先易后难、逐步推进的原则，内容应从单一 结构开始。如果困难太多，则会使学生望而 生畏，甚至可能失去对科学技术的兴趣和 设计好的是否能做出来，在用的过程中会 挥开放实验室的作用，增强学生的自主能 出现什么问题，应该怎样改进，大多数学生 动性，培养学生分析问题、解决问题的能 是很少想这个问题的。设计的过程本身是 力，学生在自主动手能力提高中获得教学 一个不断完善的过程，没有设计使用经验， 知识的理解与难点突破。 当然也谈不出改进意见，如果能在第二课 堂活动中，把课堂教学活动延伸下去，让学 ３结合科技节及创新设计大赛开展活动 生自己动手做一些包含一、两个简单机构 在这一阶段把一些富有创新思维的学 的装置，对加深所学知识的理解是大有帮 生集中起来，从老师中选出一些理底 助的，比如讲四杆机构时，让学生举例讲出 扎实，实践经验丰富的教师，以讲座的方 四杆机构应用的例子，学生们举了很多，当 式，向学生介绍创新构思和创新设计的基 我问公共汽车上开门机构可以用什么机 本技巧和技法，让学生充分了解创新的方 构，怎样实现开关门时两扇门能同时开关， 法及思路，创新设计方案的策划、制作以及 有许多学生提出了他们的方案，但也有提 管理等知识，开拓学生的思维，激活学生的 出的方案是一扇门向前开，一扇门向后开， 创造灵感。 如果能利用第二课堂活动，让他们动手做 在这一阶段，不仅要丰富学生的专业 一个这种机构，在制做这种机构时，他们会 知识，拓展知识结构，而且要让学生学到许 不断思考，怎样才能最合理，同时他们也会 多平常在课堂上学不到的实践应用知识， 想出利用这个原理来制作其它的作品。 比如产品的市场调研和前景分析、制作产 如电动筛的设计与制作，要求利用硬 品的先进加工方法、团结协作精神等。 纸板、木板、螺栓、螺母等材料制作。首先指 要充分利用实训工厂等得天独厚的条 出这是设计一个将连续回转的输入运动转 件，让学生们亲自参与到产品的制作过程 换成一往复移动的输入运动的产品，其原 中，使他们在实践中学习，在学习中再实 理方案有那些？让他们自己找出答案，有曲 践，这样可以有效弥补学生在知识应用及 柄摇杆机构、曲柄滑块机构、正弦机构、正 动手能力上的不足，极大地调动学生的学 切机构、移动从动件凸轮机构等，学生在实 习积极性和主动性。 践的过程中就会针对设计要求先系统地比 典型产品的设计与制作选机器人比较 较各种机构的优缺点，等选好方案后再要 好，机器人中机械设计部分常用一些连杆 求他们根据机构的组成原理，选定机架，根 机构，带传动机构，连轴器，轴，轴承，轴承 据平面机构具有确定运动的条件，用公式 座等简单的机械，还会涉及到整机各部件 Ｆ＝３ｎ一２ＰＬ—ＰＨ计算机构的自由度，确定 的位置配合，零部件的安装固定，整机的装 原动件，并且所取原动件的数目等于机构 配设计等，参与的同学从零部件的设计到 自由度数，他们同时也会思考将原动件与 整体装配的各环节都能得到锻练。 机架相联用什么运动副？在思考的同时也 机器人必不可少的要进行机械加工，让 会想到，如果要调整某一参数时（如电动筛 学生动手是这项活动的意义所在。对于数控 行程）应该调机构哪一部分，这一部分的结 专业的学生，还可以让学生通过加工机器 构在设计时应该注意什么问题。这样把设 人，掌握编制加工机器人各种零件的车削加 计、维修、保养连成了一体，使学生在设计 工程序。引导学生分析机器人各种零件的工 时就能想到安装维修要方便的要求，活学 艺特点，制订合理的机械加工工艺路线；掌 活用，学习的积极性也会提高。在这一过程 握编程的基本方法、各种指令及代码的使用 中学生就会自觉的去了解各种机构的使用 等。在制作机器人的过程中还可以引导学生 特点了。还可以让他们利用硬纸板、木板、 进行市场调查，了解材料价格、加工工时；所 螺栓、螺母等做出摄影升降机构、打包机 需材料的用量；材料的成本，刀具费用等。进 构、走步机等。 （下转１ ２９页） 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ １ ２７ ！ Ｑ： Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 创新教育 （Ｐ＝Ｏ．０２７）、杀球（Ｐ＝Ｏ．０４９）和吊球（Ｐ＝０．０００） 的技评分数具有显著差异。 过程中会出现种种问题，这些新出现的情 学习，促使学生自觉地进行技术练习，从而 况与他们的心理预期产生冲突。如，本来想 提高教学质量。 教师应该系统地传授羽毛球运动的基 以平高球压对方的后场，以便下一步进攻 ４．２建议 ３讨论 对方的前场区域，或对方回击成中场高球 本研究对实验组５９名学生进行了为期 时进行突击进攻，但往往由于平高球的质 础知识和专业知识，培养学生对羽毛球比赛 ３个月的比赛教学，共进行了３次羽毛球比 量不高，打过去的平高球被拦截或被对方突 赛，结果显示：实验后，实验组的羽毛球技 击回杀球，变主动为被动，甚至因此而失分。 术水平比对照组提升得更快（Ｆ＝４．９１， 的欣赏能力，指导学生观看比赛时应该把注 意力集中在什么地方，如技术风格、出手动 进行总结，指出做得好的地方和需要改进的 正是这些在比赛过程中不断出现的问题，让 作和战术意图等；每次教学比赛完后，及时 Ｐ＝０．００），这说明了比赛教学法更有利于学 学生意识到技术和战术运用水平的“差距”， 生对羽毛球技术的学习和掌握，与以往的 激发了学生的能动思考，并不断地促使学生 地方，让学生明确日后要努力的方向。 研究结果一致【 。 提出新见解、新观点和进行创造性的实践活 手段一目标分析是这样一种问题解决 动；也正是学生对这种“差距”的意识，进一 参考文献 策略，它将需要达到的问题的状态分析成 步明确学习目标，让学生在课堂上有目的地 【１］郝敬光．略论创新思维在体育教学中的 若干子目标，采用一定手段，消除差异，通 听老师讲解和注意老师的示范，促使学生自 应用．山西师大学报（社会科学版）【Ｊ】． 过实现一系列子目标最终达到总目标。手 觉地进行基本技术的练习，把“要我学 变成 ２００６，ｌ３（９）：１９７～１９８． 段一目标分析策略遵循以下步骤：（１）比较 “我要学＂｛ Ｉ，从而提高教学质量。学生在这个 ［２】谭红娟．体育教学中培养学生创造性思 初始状态和目标状态，提出第一个子问题， 面临问题一解决问题的循环进展过程中，技 维的策略．教学与管理【Ｊ】．２００５，５（１２）： 如何缩小两者的差距？（２）找出缩小差距的 术水平和战术意识得到不断地提高。 ９４． 办法和操作；（３）如果提出的办法和实施条 ［３】刘炜．教学比赛在高校足球教学中的运 件不成熟，侧提出第二个子问题，如何创造 ４结论与建议 用．体育世界．学术【Ｊ】．２００９，２：６１． 条件……如此循环进展，直至问题解决。在 ４．１结论 ［４】王贤峰．比赛教学法在篮球教学中的运 本研究中，比赛教学采用角色扮演的方式， 比赛教学法能让学生意识到技术和战 用．教育与职业【Ｊ】．２００５，２３（８）：１ ８８— 在教师讲解和观看比赛录像后，学生在战 术运用水平的“差距”，激发了学生的能动 １ ８９． 术风格、战术意识和技术特点都有一定的 思考，并在教师的正确引导下，不断地提出 ［５】陆明辉，吴燕，杨里平．论利用教学比赛 认识，而且在进行教学比赛前对“如何赢得 新见解、新观点和进行创造性的实践活动； 提高足球普修课教学质量．北京体育大 比赛”产生了一定的见解，但是学生在比赛 循环进行的问题解决过程，引导学生主动 学学报【Ｊ】．２００２，２５（４）：５２６－５２７． （上接１ ２７页） 这样可以充分调动学生参与创新的积极性 ４结语 而计算出所用材料生产出机器人所需的费 和主动性。 机械设计基础是一门理论与实践紧密 用。如果成本太高，那么就要引导学生寻找 创新存在风险，创新面临失败的挑战， 结合的技术基础课程，有着极为广泛的工 降低成本的措施和方法。 因此，营造一种鼓励探索、宽容失败的和谐 程应用背景，是进行创新能力培养的很好 在这个项目的完成过程中一些工量具 的心理氛围是十分必要的。创新是一项艰苦 阵地。培养学生的创新能力是一项长期的 的使用，位置的测算，外购件的采购也是一 的劳动，是一项长期积累而短期成功的过 系统工程，要营造一个有利于创新的大环 个极有价值的锻练。简易机器人所涉及的 程。学生在整个创新作品的设计与制作过程 境，对课程的各个教学环节的改革是非常 设计能力并不复杂，但它要求学生从局部 中遇到困难在所难免，指导教师需要足够的 必要的。青年学生思想活跃，身上蕴藏着巨 到整体进行全面的考虑，所以说它是一个 耐心，靠耐心去疏导学生所遇的各种阻力。 大的创新潜能，如果教师坚持理论联系实 较好的训练项目。 经过前一阶段的活动，学生有了作品， 际，做到学以致用，重视对学生进行创新启 通过简易机器人的设计与制作，把机 这时可以在校园内开展科技小制作展览评 发和指导，鼓励学生创新，学生的创新才华 械、电子、计算机、软件工作融为一体，建立 选活动，利用第二课堂时间，让学生互相交 一定会得到充分的施展。总之，培养学生的 一个整体设计观念是非常有益的。 流制作体会，互相观摩作品，还可以开展设 创新意识不是一朝一夕之功，而是要教师 设计与制作的题目可以多样化，由于 计知识竞赛，等项活动。 在长期教学中潜移默化的塑造和培养。这 机械是机器与机构的总称，而机构又是机 第二课堂的结业形式可以采取让学 需要我们在今后的教学中研究和探索。 器中的机械运动的主体，所以机械创新的 生以组为单位交一份“作业”，课程结果 实质内容是机构的创新，机构中的结构创 不是竞赛，胜似竞赛。最后提交的作业是 参考文献 新也是机械创新的组成部分。在指导学生 小组集体创作的完整的方案设计书或作 【ｌ】杨叔子，吴昌林，彭文生．机械创新设计 时，首先要确定方向，即作品定位，创新不 品，要求有书面的设计计划书，内容包括 大赛很重要【Ｊ］．高等工程教育研究， 只在于它含有多大的科技含量，还在于它 作品的创新点、设计计算说明书，电脑制 ２００７，２：１－５． 给社会创造多大的价值。可以先进行市场 作的产品仿真动画图ｔ ＣＡＤ制作装配图； 【２】刘莹，艾红．创新设计思维与技法【Ｍ】． 调查，一方面是对市场已有的产品进行揣 小组答辩等等。最后评出一、二、三等奖， 北京：机械工业出版社，２００４． 摩比较，找出各自优缺点，使创新设计中少 再给出创新学分。评选出的一、二等奖可 【３】谢俊，尹小琴，马履中．《机械原理及设 走弯路，然后再设计初案。经过边做边改、 推荐参加创新设计大赛的评选活动，这 计》课程设计创新能力的培养【Ｊ】．山东 不断修改，最终确定机械创新设计作品。在 对学生积极参加第二课堂活动，自觉培 教育学院学报，２００６，４（１１６）：２３－２５． 作品的制作过程中，指导教师须注重辅导， 养动手能力，提高他们的创新意识和创 细心指点即可，必须让学生自己动手制作。 新能力，都有一定的促进作用。 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ １ ２９
