面向应用型人才培养的机械原理实验教学改革
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.05.054
Abstract The theory of machines and mechanisms is one of the main courses of mechanical specialty， the experiment is an indispensable link. In order to adapt to the school of applied talents training goal and the social demand of applied talents，it is necessary to reform experimental teaching of mechanical principle. Through analysis present situation and the existing problems of the experimental teaching， proposed some reform measures， such as reforming the experiment content， add experimental equipment， experimental teacher training， improve the assessment mechanism， constructing the open laboratory， and achieved certain results.
Key words applied talents； mechanical principle； experimental teaching reform
机械原理课程是机械类专业必修的一门专业主干课程，也是一门技术基础课程，它在从基础课向专业课过渡中，起到了桥梁的作用。机械原理实验是机械原理课程教学的一部分，能够加深学生对理论知识的学习，培养学生的动手操作能力和创新能力。应用型人才是指能将专业知识和技能应用于所从事的专业社会实践的一种专门的人才类型，是熟练掌握社会生产或社会活动一线的基础知识和基本技能，主要从事一线生产的技术或专业人才。郑州科技学院以应用型人才为培养目标，更需要对机械原理实验教学进行改革，适应学校的培养目标，满足社会对应用型人才的需求。
1 机械原理实验教学现状
机械本科专业教学大纲中机械原理课时为50学时，理论教学44学时，实验教学6学时。开展的实验项目有机构运动简图绘制、齿轮范成和机构组合与创新三个，每个实验2个学时。
机构运动简图绘制是验证性实验，要求学生绘制出5个机构的运动简图，并计算其自由度。但实验室中的机构模型数量有限，有的模型破损严重，根本达不到一人一个模型的要求，影响实验进度；部分模型工作原理复杂，学生难以进行分析。
齿轮范成实验也是验证性实验，学生自制轮坯，在范成仪上切制出正变位齿轮、标准齿轮和负变位齿轮，比较模数和齿数相同的情况下，不同的切制方法得到的齿形有什么不同。但是实验室的里的范成仪很多都缺少零件，有的是轮坯无法固定，有的是刀具位置无法固定，导致画出来的齿形不太准确，实验效果不理想。另外，齿轮范成实验原理简单，但用范成仪操作用时太长。
机构组合与创新实验是综合性实验，学生需要自己构思，在做实验之前设计出一种模型，并绘制好机构运动简图，让教师进行检查，合理的话，在机械创新实验台上搭建出机构模型，完成相应的运动。由于缺少零部件，学生组装的机构过于简单，大部分都是连杆机构、齿轮机构、凸轮机构以及它们的简单组合，很难组装成复杂的机构。
2 机械原理实验教学存在的问题
（1）实验内容陈旧单一。机械原理实验大多为验证性实验，综合性的很少。实验内容陈旧，几十年不变，实验目的都是为了加深理论教学内容，验证理论教学内容，不利于创新型人才和应用型人才的培养。
（2）实验设备陈旧、数量少。实验室设备多年没有更换，设备陈旧，有的缺少零部件，影响了实验的准确性，更影响了实验的进度。由于实验设备少、陈旧，在机构运动简图绘图和机构组合与创新的实验报告中，抄袭现象非常严重。
（3）学生多教师少、工作量大。在郑州科技学院，机械工程学院是一个比较大的学院，机械设计制造及其自动化本科专业每一级的学生都有500多人，16个班级，每个教师带4到8个班级，实验课就得上24到48个学时，没有专门的实验教师，所有实验课都由理论教师来上，这样一来，理论教师的工作量就非常大。另外，实验安排起来也比较困难，大多都安排在课余时间，上课很不方便。
（4）教学方法僵化。传统的机械原理实验教学过程都是在上课前将实验报告发给学生，上课时教师讲解实验目的、实验内容、实验方法与步骤、实验注意事项，然后学生按照实验指导书上的具体内容来进行实验，整个过程学生独立思考的时间很少，难以激发学生的学习兴趣和独立解决问题的能力。
（5）考核方法不完善，学生不重视。机械原理实验没有单独的考核机制，实验成绩都是由出勤成绩和实验报告成绩组成的，出勤成绩占20%，实验报告成绩占80%。只要上交实验报告，就会有实验成绩，所以部分学生对实验不够重视，到实验室后就找个角落玩手机。特别是机构运动简图绘制和机构组合与创新的实验报告内容很多都是一样的，明显存在着抄袭现象，但学生太多，很难找出来谁是原创，谁是抄袭的，实验成绩几乎不相上下。所以这种考核方法很难体现出学生的实验水平和动手操作能力。 3 机械原理实验的改革措施
（1）实验内容改革。为了增加学生的学习兴趣，增设机构参观实验项目，该实验不占用教学课时，在机械原理开课之前，带领学生参观机械原理陈列柜，并对陈列柜里展示的各种机构进行讲解，通过讲解和动画演示，学生对这门课程产生浓厚的兴趣，有利于机械原理课程的学习。增加虚拟实验，齿轮范成实验耗时长，绘图结果不精确，将齿轮范成实验改为虚拟实验，通过建模并进行仿真，大大缩短了实验时间，提高了学生的计算机绘图能力和分析问题的能力。机构组合与创新实验，可以在学校实习工厂加工一些零部件，丰富实验内容。
（2）增添实验设备。实验室的设备陈旧，有的已经损坏，借着本科教学评估的机会，学校添置了一批新的实验设备，特别是购买了现代化的机械原理和机械设计陈列柜，为实验室增添了多媒体教学设施，从而激发了学生的学习积极性，为实验教学提供了便利。
（3）培养实验教师。由于学生数量多，班级多，而教师少，实验教学工作量大，需要培养专职的实验指导教师，承担一部分实验教学工作，从而减轻理论教师的工作压力。
（4）完善实验考核机制。传统的考核机制不能客观评价学生的实验水平，需要设立单独的考核方案。由于机械原理需要学生掌握的是机械的共性问题，如机构的组成、运动学和动力学等；以及常用机构的基本原理和设计方法。通过机械原理课程的学习，希望学生能够设计一种简单的机械设备。所以考核方案以机构设计为主，可以设计日常生活中所见的各种机构，包括工作原理分析、机构简图的绘制、自由度的计算等内容。教师可以根据机构的难易程度和合理性进行评价，这样得到的成绩比较客观，也能够提高学生的创新能力。
（5）建设开放性实验室。由于实验学时有限，可以建设一批开放性的实验室，打破时间上的限制，如机械原理陈列柜所在实验室、机构组合与创新实验室。学生可以在课余时间到实验室进行参观，或者多设计一些机构，到实验室进行搭建，验证机构的合理性。这种方式有利于培养学生的创新意识和动手操作能力。
4 成效与不足
根据以上措施，机械原理教学改革取得了一定成效。实验室增添了现代化的机械原理陈列柜以及多媒体教学设施，将该实验室和机构组合与创新实验室建成了开放性实验室，增开了机构参观和齿轮范成虚拟样机实验项目。这些措施的实施，提高了学生学习兴趣，打破了空间和时间上的限制，培养了学生的创新思维，提高了学生的动手操作能力和计算机应用水平，有利于应用型人才的培养。
当然也有不足之处，民办院校的特点就是学生多、教师少，到现在为止还没有专门的实验指导教师，理论教师的工作量仍旧很大；另外，新的考核方案很难实施，由于是三本院校，学生的水平参差不齐，能独立设计出机构的比较少，大部分都是抄袭别人的，教师很难给成绩。
机械原理实验教学改革还要深入进行，为学校培养应用型人才做出一定的贡献。
