采矿卓越班《机械设计基础》课程教学改革研究
Abstract： In accordance with the requirements of cultivation of mining engineering professional excellence engineers， the paper proposes the teaching reform ideas and measures on Basic Mechanical Design for the cultivation of outstanding mining engineers base on the characteristics of Basic Mechanical Design and the mining students.
Key words： outstanding engineers；Basic Mechanical Design；mining engineering
中图分类号：G423.07 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）07-0202-02
0 引言
知识经济时代，教育的使命在于知识的创新和创新型人才的培养。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》以及《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》中，均把“卓越工程师教育培养计划”列为重大改革项目，以促进我国由工程教育大国向工程教育强国转变。《黑龙江省高等教育综合改革试点实施方案》把我校列为实施卓越工程师教育培养计划试点学校之一。“卓越计划”的核心便是对学生工程能力和创新能力的培养。2012年，黑龙江科技大学最先在采矿专业成立了采矿卓越班。从基础课教学的角度考虑，怎样配合卓越计划来开展课程教学，这是一个值得思考的问题。
1 采矿卓越班的学生状况
采矿卓越班学生大部分来自农村，且班级没有女生，因此班级学习气氛比较浓厚，班级具有很强的凝聚力，学生对机械有很大的兴趣，并有一定的动手能力，对新鲜事物有很强的求知欲。
2 机械设计基础课程的特点
机械设计基础课程具有一定的理论性和很强的实践性，是介绍机械基础知识和培养学生设计能力的课程，主要以组成机器的常用机构及通用零部件为研究对象。课程的主要任务是培养学生设计通用零件和机械传动装置的能力，掌握重要机械参数的测定以及运动标准、规范、手册、图册和查阅有关设计资料进行初步的工程设计能力，培养学生分析问题、解决问题、动手实践和创新设计能力。
3 针对采矿卓越班的教学改革
3.1 合理设置授课内容
机械设计基础课程涉及知识面广、知识点多，因而结合采矿专业的特点和需求，在授课内容方面尽可能贴近专业背景即从教学内容的设置、教学实例的选取、典型机械设备在行业中的应用，到相关实践环节的安排，都尽可能贴近采矿专业背景；学时的安排上应该压缩太专业的理论学时而提高实际应用能力的学时。如在讲解各种常用机构如齿轮时，结合采矿专业的特点重点讲解其组成、特点、工作原理及应用，对理论性较强的公式等内容则只强调公式中个参数的选取，意义即可，不必过多讲解公式的推导；在引入案例时侧重于与采矿专业相关的设备，如矿山机械、起重机械、带式输送机等，极大激发了学生的学习兴趣，加强了知识的连贯性和统一性，对后续专业知识的学习奠定了基础，并且培养了学生的工程实践能力。
3.2 案例教学，激发学生的兴趣
在传统的黑板教学、实物和图像等课堂讲授的基础上，充分利用现代化的教学手段，采用多媒体教学，将课程教学内容条理化、简明化和形象化，用学生日常生活中用的或常见的实物案例和录像增加学生的理解，如在讲解运动副时可通过教室内的风扇，门的合页，校园内的运动器材等形象生动地让学生了解转动副的组成及其工作原理，拓展教学空间，增加教学信息，尽量达到化繁为简和化难为易的目的，丰富教学内容。
为了让学生能更好地了解机械零部件在矿山设备中的应用，机械设计基础课程教师利用各种机会到各地矿山、井下、矿山机械厂，煤机厂等进行实地考察学习，拍摄了大量的矿山设备及其关键零部件（齿轮、轴、轴承、带、带轮、链条、链轮和箱体等）相片，并录制了真实的相关机器的作业视频画面，把搜集到的大量资料整理后插入到多媒体课件中，从而在一定程度上丰富了课程内容。同时，也为提高课程的讲授质量提供了有力保障。
3.3 课后作业与具体实际问题相结合
课后作业的主要作用是使学生进一步理解和巩固课堂上教师所讲授的知识，但如果作业的内容仅限于抽象的公式推导和数据分析，学生势必以完成任务的心态去完成课后作业，而不会进行深入思考与观察，因此学生不仅对课后作业的兴趣不高，而且可能产生逆反心理。为此课程组编撰了一系列与生活及工程实际相关的习题，包括钟公交车车门开闭机构运动见图的绘制，汽车变速箱钟齿轮机构的各档传动比计算，螺旋式千斤顶的自锁条件等，此类结合生活实用装置与生产实际的题目大大激发了学生的兴趣，对学生起到了良好的课后训练作用。
3.4 发挥虚拟仿真技术在课程教学中的作用
机械设计基础课程具有很强的实践性，即使在课程讲授中采用多媒体动画和实验等多种方式，但学生的实践经验明显不足，通过虚拟仿真技术在课堂中的应用，可在一定程度上弥补相片或视频的不足，提高学生对相关知识的理解。
针对机械中的典型零部件如齿轮、轴和轴承等，通过课堂讲授可以让学生了解掌握其特点，组成及工作原理，但学生并不能真正的了解它们真实的、具体的工作过程与实际应用，通过虚拟仿真技术模拟现实设备，一方面，让学生置身与计算机还原出的虚拟设备中，可以解剖开整个设备，并从各个角度了解、掌握其内部结构及各个组成零部件的机构特点，弥补了相片或视频的不足，从而让一些抽象知识直观化，具体化，加速学生对相关知识的理解、消化与吸收；另一方面鼓励学生参与机械设计基础教学内容相关的虚拟设计，建立资源库，不仅可以丰富教学素材，也可以提高学生的学习兴趣与应用能力。 3.5 增加创新设计大赛
结合课程特点与专业特色，针对实际生产生活中的实例，在班级设置创新设计大赛，以提高学生发现问题、分析问题及解决问题的能力，具体方式可以采用计算机应用或实际小制作，从而提高学生的软件应用能力和实际动手能力。引导学生自学机器或机械方面的小发明、新型传动、机器人等知识，并在学生的创新设计作品中选出优秀的参加学校组织的创新大赛，并相应在平时成绩中给予适当加分措施，提高学生的积极性。
3.6 微信助学
卓越班虽然是小班上课，但也是1名教师面对30名学生，而且考虑学生的个性不同，仅凭课堂的交流时间，教师并不能掌握所有学生的学习状态，学生存在的问题也不能及时反馈给教师并获得解答。
通过微信，教师在课堂教学之外，可以把本次课程的重点难点内容上传到微信互动平台以供学生课下反复学习，学生可以随时发表评论和回答问题，并对于个别不自信的学生还可以通过私聊方式获得教师的解惑；教师可以了解到学生的学习状态，知识掌握程度，并且因此不是面对面交流，可以使学生与教师之间的沟通更随性，更拉近教师和学生的距离，师生互动变得容易，从而进一步提高学生学习的积极性。
3.7 考核方式的改革
培养卓越工程师的核心思想是在加强文化知识的基础上，强化工程实践能力、设计能力和创新能力，因此在课程考核方式上也应该有所体现，即平时成绩占50%，期中考试成绩占20%，期末成绩占30%。在考核中应该重视学生能力，在平时成绩中出勤及课堂表现占10%，作业10%，实验10%，创新设计10%，其他10%（包括小制作、小发明，和科技论文等等），在平时表现中采取适当加分策略鼓励学生主动思考，积极发言；卷面考试分两次期中和期末考试，机械设计基础课程内容杂，章节之前关联性不是很大，学时多，一般为60学时，因此当课程快结束时，学生为了期末考试只能拿出大量时间和精力来复习书本上的知识点，考试内容也多为课本知识点的再现，学生是为了考试而学习，造成了学生重知识而轻能力，而这与卓越计划相违背，因此为了提高学生能力的培养，在卷面考核中增加期中考试，可以减轻学生学习负担，把更多时间和精力解放出来，放在实验、创新设计、小制作小发明上，从而提高学生的操作动手能力、创新能力。通过考核方式的改革，卓越班学生与普通采矿班学生的成绩相对比，卓越班的平均成绩，优良率和及格率都比普通班要高（见表1），具有一定的推广价值。
4 结束语
本文通过对机械设计基础课程特点及采矿专业学生的特点进行分析，从教学方法、教学内容和考核方式上进行了改革，有效调动了学生的学习主动性，为采矿卓越班《机械设计基础》课程教学改革的实施进行了有益探索，通过卓越班与普通班成绩对比发现，以上改革措施具有一定的推广价值，学生的工程能力和创新能力。
