《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)的教學(xué)研究

摘要：《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類學(xué)生必修的實(shí)踐教學(xué)課程，課程設(shè)計(jì)的過程可以培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程設(shè)計(jì)問題的能力，文章就設(shè)計(jì)內(nèi)容、組織和安排、方法和手段三個(gè)方面闡述《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新研究。

關(guān)鍵詞：《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)內(nèi)容；組織和安排；方法和手段

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）23-0047-02

培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力已經(jīng)成為高等學(xué)校的一項(xiàng)重要教學(xué)改革內(nèi)容。《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)涵蓋機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械制圖、機(jī)械制造等課程，是高等工科學(xué)院機(jī)械類學(xué)生進(jìn)行的第一次較全面的、綜合性的、理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。通過該環(huán)節(jié)的實(shí)際鍛煉，使學(xué)生鞏固、加深、擴(kuò)展已學(xué)過的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。如何使《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)取得良好的預(yù)期效果，必須在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織和安排、教學(xué)方法和手段等方面進(jìn)行改革，形成了教師隊(duì)伍結(jié)構(gòu)合理，教學(xué)內(nèi)容組織科學(xué)、教學(xué)方法和手段先進(jìn)、教學(xué)管理嚴(yán)格、教學(xué)效果優(yōu)良的局面。本人從以下幾個(gè)方面談?wù)劇稒C(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新研究。

一、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的改革

課程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力。所以，在課程設(shè)計(jì)中，不斷更新設(shè)計(jì)題目，充實(shí)設(shè)計(jì)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。目前多數(shù)高校《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)的題目單一，設(shè)計(jì)過程千篇一律，方案和設(shè)計(jì)思路都已經(jīng)完全確定，整個(gè)設(shè)計(jì)過程中學(xué)生一直處于被動(dòng)狀態(tài)，而非主動(dòng)積極思考狀態(tài)。可向?qū)W生推薦研究題目或啟發(fā)學(xué)生自擬選題，通過各種渠道進(jìn)行調(diào)研，并將其調(diào)研小結(jié)按比例記入課程總成績(jī)。通過這些開放式教學(xué)舉措，將課堂延伸到圖書館、網(wǎng)絡(luò)和工程現(xiàn)場(chǎng)，不僅加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生工程意識(shí)的培養(yǎng)，開發(fā)了學(xué)生潛在的創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)使學(xué)生對(duì)機(jī)械產(chǎn)生濃厚的興趣。

《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)內(nèi)容可將《機(jī)械原理》和《機(jī)械設(shè)計(jì)》兩門課程進(jìn)行整合。原來的《機(jī)械原理》和《機(jī)械設(shè)計(jì)》的課程設(shè)計(jì)是分開的，相互之間沒有聯(lián)系，《機(jī)械原理》的課程設(shè)計(jì)是以機(jī)構(gòu)的分析為主，《機(jī)械設(shè)計(jì)》是以零件的強(qiáng)度分析和繪制裝配圖為主，通過一個(gè)有生產(chǎn)背景的實(shí)踐課題，以設(shè)計(jì)對(duì)象為主線，使學(xué)生通過原理方案的設(shè)計(jì)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等過程，加深對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí)。將兩門課程的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化整合，從題目的選擇到實(shí)施過程，更加符合現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)思路，即把過去僅進(jìn)行機(jī)構(gòu)和零部件的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，改變?yōu)檫M(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)。通過一個(gè)有生產(chǎn)背景的實(shí)際課題，要求學(xué)生在3周的時(shí)間內(nèi)，從系統(tǒng)的角度首先進(jìn)行執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、原動(dòng)機(jī)選擇和傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，然后采用優(yōu)化方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行關(guān)鍵零部件的工作能力設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，初步建立了由三維設(shè)計(jì)到二維設(shè)計(jì)的新模式。

通過課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的擴(kuò)充和具有生產(chǎn)背景的實(shí)際課題的綜合設(shè)計(jì)，不僅有助于學(xué)生建立對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的完整認(rèn)識(shí)，更為重要的是，通過對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，使學(xué)生的創(chuàng)新潛能得到了充分發(fā)揮。不僅培養(yǎng)了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，還能提高學(xué)生對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)》的濃厚興趣。

二、教學(xué)內(nèi)容組織與安排

以往情況看，課程設(shè)計(jì)安排在課程結(jié)束時(shí)進(jìn)行，課程設(shè)計(jì)時(shí)間常為3周，以后隨著教改的深入可能還要縮短，而要完成的工作量又較大。盡管老師盡職盡責(zé)地上好輔導(dǎo)課，學(xué)生努力地去做，但設(shè)計(jì)成績(jī)并不十分理想，如圖紙上經(jīng)常出現(xiàn)制圖錯(cuò)誤及結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤、參數(shù)確定不夠合理、問題考慮不周全、缺少特色或創(chuàng)新之舉、說明書缺乏對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇的分析及說明等等。設(shè)計(jì)成績(jī)不理想的原因主要是時(shí)間短、任務(wù)重；學(xué)生普遍缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；少數(shù)學(xué)生不夠努力。本課程設(shè)計(jì)是一個(gè)實(shí)踐性極強(qiáng)的綜合設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程的各個(gè)階段既相互聯(lián)系，又相互制約。同時(shí)考慮的因素非常多。對(duì)于一個(gè)第一次進(jìn)行如此全面設(shè)計(jì)而又十分缺乏經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說，要求在如此有限的時(shí)間內(nèi)，考慮問題全面、參數(shù)確定合理，確實(shí)不易做到。

課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容我們可以分散到兩門課程的教學(xué)中去，將集中時(shí)間式教學(xué)分為部分，然后集中式教學(xué)，為進(jìn)一步縮短對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的時(shí)間，原理方案和運(yùn)動(dòng)分析可融合在機(jī)械原理教學(xué)中，機(jī)械原理三大常用機(jī)構(gòu)講完后即可將課程設(shè)計(jì)題目發(fā)給學(xué)生，布置學(xué)生自學(xué)指導(dǎo)書傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)部分，并上一次有關(guān)內(nèi)容的輔導(dǎo)課，然后進(jìn)行傳動(dòng)方案的擬定或分析。后續(xù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中，比如齒輪傳動(dòng)內(nèi)容講完后，即可介紹減速器一章，安排學(xué)生觀看減速器錄像并進(jìn)行減速器裝拆實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，完成傳動(dòng)零件的計(jì)算和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。講完軸章節(jié)，學(xué)生可以做軸的計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響因素也很多，軸上零件分布、定位固定、裝拆及軸的加工難易、軸上所受載荷大小分布等都應(yīng)一同考慮。

部分安排由于學(xué)生剛學(xué)完此內(nèi)容，頭腦比較清晰，加上有教師指導(dǎo)，會(huì)比較順利地完成此內(nèi)容。同時(shí)，學(xué)生也能初步感受到工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，逐步進(jìn)入設(shè)計(jì)角色。這樣，學(xué)生可以使《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的進(jìn)行以課外作業(yè)的形式逐漸完成除裝配圖以外的傳動(dòng)計(jì)算和標(biāo)準(zhǔn)件選擇，并進(jìn)行課題結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的草圖繪制，在這一過程中輔以教師的指導(dǎo)和階段性檢查。這樣，學(xué)生不僅可以十分輕松地在最后集中安排課程設(shè)計(jì)時(shí)間里完成任務(wù)，同時(shí)通過這樣一個(gè)漸進(jìn)過程，基本設(shè)計(jì)能力也得到更扎實(shí)的培養(yǎng)。此外，這種教學(xué)安排還可以大大改善《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論課程內(nèi)容的同時(shí)能結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)問題，靈活地運(yùn)用，變模仿型設(shè)計(jì)訓(xùn)練為思考型設(shè)計(jì)訓(xùn)練。學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)習(xí)慣于照搬設(shè)計(jì)指導(dǎo)書的設(shè)計(jì)方法，這容易使學(xué)生的思維僵化，不善于應(yīng)用所學(xué)知識(shí)去解決問題。若先拋開課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，給學(xué)生必要的提示，并列出參考書目，鼓勵(lì)他們?nèi)ゲ橘Y料、翻手冊(cè)，培養(yǎng)他們對(duì)各種資料及數(shù)據(jù)歸納整理的能力，從無從下手的困境中找到進(jìn)一步工作的方向，在走彎路的過程中學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)。

三、教學(xué)方法與手段

指導(dǎo)教師除了力求設(shè)計(jì)題目（或參數(shù)）多樣化外，由于學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)少，對(duì)課本中有些理論很難聽懂，或者雖然勉強(qiáng)聽懂，但卻沒能融會(huì)貫通，更不知如何運(yùn)用。因此，增加學(xué)生的感性知識(shí)，應(yīng)成為改進(jìn)機(jī)械計(jì)課程教學(xué)的關(guān)鍵之一。為此，讓學(xué)生帶著問題（實(shí)驗(yàn)提綱中布置思考題）到實(shí)驗(yàn)室參觀和裝拆，在教學(xué)中使用教具、照片、有關(guān)錄像帶等做法，盡量使用多媒體等現(xiàn)代教學(xué)手段，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。

設(shè)計(jì)過程中指導(dǎo)教師除了要給學(xué)生上3～4次引導(dǎo)課，及時(shí)指出設(shè)計(jì)中問題和錯(cuò)誤，另外還必須要求學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、刻苦鉆研、一絲不茍、有錯(cuò)必改、精益求精的工作態(tài)度。不允許害怕返工，已發(fā)現(xiàn)的不合理地方要求學(xué)生及時(shí)修改，要讓學(xué)生把模擬課題當(dāng)作實(shí)際工程。讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作，任何馬虎和敷衍了事的態(tài)度都會(huì)給國(guó)家?guī)聿槐匾膿p失，學(xué)生通過改正錯(cuò)誤的地方，可修正和補(bǔ)充知識(shí)，將存在問題徹底弄懂弄透。同時(shí)，指導(dǎo)教師還要隨時(shí)掌握每個(gè)學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)度情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)指正，不至于以后的設(shè)計(jì)由于一步出錯(cuò)而報(bào)廢或需大量返工。教師在答疑時(shí)，不必要直接給出正確答案，而要注意啟發(fā)誘導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生思維，讓學(xué)生經(jīng)過自己的努力得到正確答案。

四、結(jié)論

《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一，對(duì)學(xué)生獨(dú)立工作能力和滿足后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)要求，均具有重要意義。在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)使課程設(shè)計(jì)題目類型更接近于生產(chǎn)實(shí)際。注意方法，合理安排時(shí)間和內(nèi)容，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量，為后續(xù)課程和將來參加工作打下良好基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：盧學(xué)玉（1974-），女，江蘇淮安人，講師，研究方向：機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)及理論。