《機械設計基礎》教學改革探討

麻建坐

摘要：機械設計基礎涉及的內容多、知識面廣。針對傳統機械設計基礎課程教學中存在的問題，對機械設計基礎教學內容、教學方法、教學手段進行了探討，在注重培養學生基本理論知識的同時、加強對學生創新思維以及實際設計能力的培養。

關鍵詞：機械設計基礎；教學內容；教學方法；教學手段；改革一、引言

《機械設計基礎》課程作為高等工科院校機械類及其它相關工科類專業應用技術性人才培養的技術基礎課，其涵蓋的內容廣，包含有理論力學、材料力學、金屬學、工程材料、機械傳動、常用機構、通用零件設計等內容，課程的綜合性很強。該課程要求學生不僅要掌握扎實的基礎理論知識，更重要的是理解那些從工程實踐中得來的知識經驗，同時具備將所學知識應用到工程實踐中去的能力，因而課程的實踐性亦很強[1]。該課程的學習為學生后續專業課打下基礎，在教學中起到承先啟后的作用。本課程的目標是培養學生掌握機械設計的基本知識、基本技能和基本方法；培養學生具有設計一般通用零部件的能力，為將來從事設計科研工作打下基礎。在現行的機械設計基礎課程教學中存在如下突出問題：（1）教學形式仍以課堂教學為主。雖然課堂教學是傳授知識的主要渠道，但是，機械設計基礎課程內容的廣泛性與教學形式的單一性之間存在矛盾，影響了學生對機械設計相關知識的掌握，限制了學生分析和解決問題能力的培養。（2）實踐教學手段缺乏，難以實現課程教學目標。由于缺乏合適的實驗操作手段以及學時所限，很難提高學生的設計能力、培養學生的創造性素質等實踐能力，教學效果不甚理想[2]。（3）缺乏對學生創新思維和創新能力的訓練。現有的機械設計實踐教學環節，忽視了培養讓學生獨立進行課題規劃能力和創新設計能力，影響了學生將來的畢業設計選題和進入工作崗位后的實際工作[3]。針對以上這些問題，圍繞課程教學目標，圍繞培養學生綜合創新設計能力的主線，試圖從教學內容、教學方法、教學手段等方面進行改革探討。

二、教學內容改革

作為一門專業技術基礎課，機械設計基礎培養的是學生進行機械設計的能力。但一個優秀的機械設計工程師，不僅要知道機械設計的基礎理論，還要對產品生命周期、項目運作的相關知識有所了解。教學中應插入這些知識，以擴充學生的知識面和綜合能力的培養。

在技術進步不斷加快、市場競爭不斷激烈的今天，社會要求的是具有扎實的實際設計能力和富有創新意識的設計者，是多學科兼融的全才。也只有綜合型、創新型人才更能真正適應市場需要。作為機械設計基礎的課程教學，也應該重視培養學生進行獨立的創新設計能力，最大限度地提高學生的實際設計能力和創新設計能力。

機械設計基礎要適應現代科學技術發展的需要，把握本學科的發展脈搏，及時補充新型機構、傳動、零件。介紹新的設計理論、方法、技術、計算機輔助設計等內容，拓寬視野。培養創新設汁的思路和方法，培養創新型的人才。創新方法及思維有專門的教程和參考資料，在機械設計基礎課程教學課時有限的情況下專門騰出時間介紹創新方法是不現實的，但可以在教學過程中穿插引入創新方法及思維的話題，然后提供一些參考文獻讓有興趣拓寬知識的同學進一步探索。

（一）理論教學方面。現行課程教學對設計理論有較為細致的介紹，但忽略了實際知識和主觀能動性在機械設計中的作用，這使得學生一遇到實際設計問題，面對一些需要根據有關知識確定參數的部分就茫然不知所措[4]。課程內容體系的編排可以考慮加強工程實際設計所需的基本知識、基本理論和設計方法，適當增減教材內容，破除片面追求理論完整、繁雜公式推導的教學模式，強調設計能力的培養，強調工程實際應用。以設計為線索，加強實用性、實踐性內容和習題，刪減過深的、不必要的理論推導和證明、過時內容、或是偏深偏難而又不實用的內容；舍去概念化的、對提高設計人員的設計水平意義不大的部分，加強應用性的設計方法、經驗數據和公式、圖表等可操作性強、對提高設計人員的設計水平有益的部分。結合工程實際問題，在講解基本設計計算原理和設計方法的同時穿插一些創新設計方法，培養學生分析、歸納和總結的能力，形成系統設計的思路和方法，提高學生解決實際問題的能力。

（二）實踐教學方面。 機械設計基礎既要培養學生的專業

基礎知識，為學生后續專業課程學習打下基礎，更要突出機械設計實踐主題。機械設計基礎課程設計是培養學生綜合運用所學理論知識解決實際工程問題最基本、重要的實踐性教學環節[5]。通過課程設計，學生熟悉和掌握機械設計的基本方法和規律，學會綜合運用相關理論知識，熟悉使用有關的技術信息和參考資料，逐步培養獨立、全面、科學、創新的工程設計能力[1]。雖然通過現行的減速器設計實踐教學環節，在培養學生綜合運用知識的能力上起到重要作用，但由于在減速器設計過程中，學生只需參考指導教材，按部就班進行，程式化成分很高，設計的內容千篇一律，體現不了學生的個性和特長，限制了對學生實際設計能力、創造力的培養。因此，在進行課程設計是可以適當簡化減速器設計內容，增加創新設計內容，采用任務多樣、自主規劃模式，培養學生的基本設計能力和創新設計能力。

三、教學方法改革

機械設計基礎課程作為一門綜合性較強的應用型主干技術基礎課，具有實踐性強的特點、教學過程要體現以調動學生積極主動參與進課堂的原則，合理設計授課計劃和教學內容。在教學過程中，理論聯系實際，既注重講授基本理論的系統性，又要分析討論實際生產中的案例，改變“灌輸式”和“填鴨式”教學模式，多采用“案例法”、“討論法”、“導學式”等教學方法。重視教師的導向作用，挖掘學生的創新潛能，培養學生的創新思維素質。

實踐是知識的源泉，實踐性教學對于知識的獲取、能力的形成與發展起重要的作用。長期以來，我國機械設計實踐教學體系從題目、內容及做法上沿用蘇聯的教學體系，目前機械設計實踐教學的題目主要還是“減速器設計”[6]，這套體系培養了學生綜合運用基本知識和基本理論的能力，對培養學生基本設計能力的具有不可替代的優勢，但由于設計內容單一、設計方法和手段單調，對于新設計方法和手段的利用不夠，對于課題規劃問題研究討論不夠，會影響學生的實際設計能力。

改變課程設計與教學脫節的做法，將減速器設計融人整個課程教學過程中而不是單獨進行。在講機械傳動之前就將減速器設計題目安排給學生，對減速器里的主要傳動形式進行講解，然后留給學生思考和討論確定設計減速器的關鍵零部件，讓學生帶著問題學習課程。這樣，學生在課程學習過程中就能以課堂作業或課外作業的形式逐步完成傳動計算部分、標準件選擇部分等減速器的設計計算部分，在此過程中教師進行階段性檢查并輔以必要的指導。期末繪制圖紙、編寫設計說明書。在教學過程中采用總結、答辯的方法把減速器設計與整個教學內容串聯起來，使實踐教學和理論教學有機地統一起來，使對學生基本設計能力的培養循序漸進、更加扎實，避免理論脫離實際，改善教學質量。

在完成機械設計基本能力訓練之后，在不增加授課總學時和學生負擔的前提下，用一周時間對學生進行創新設計能力的培養。創新能力不是基本能力的簡單拼湊，創新能力具有進攻性，而基本能力僅僅具有適應性[3]。創新設計可采用學生自己的愛好、實用、難易恰當的設計題目，也可以采用教師科研項目中與機械設計相關題目，為學生保留廣闊的創新思維空間，培養學生的敏銳性、洞察力、預見性等創新能力。

四、教學手段改革

（一）加強實物教學方法。實行理論與實踐相結合的教育，在課程教學過程中，讓學生盡可能更多的接觸生產實際。例如：參觀實驗室、陳列室、工廠車間、開設實驗，使抽象的內容變得形象、具體、簡單、易于理解，不斷積累實踐知識，激發學生求知欲。

（二）采用多媒體方式教學。媒體教學方式可以改變傳統教育的單調性，例如遇到學生不好理解的內容，可以先通過仿真動畫導入，讓學生對所述內容有一個直觀形象的感性認識，降低學生對知識的認知難度。與黑板板書相比，計算機輔助教學不僅可以通過圖文、仿真、動畫幫助學生理解內容，激發學生學習興趣，還可以節約時間對重難點內容進行深入分析和討論。

（三）鼓勵自主學習。組織專題學習，指導學生課外查閱相關資料，啟發學生思考，鼓勵對所學知識進行歸納、總結和對比，激勵學生探討學習的收獲和體會。充分給予學生參與課堂交流的權利和機會，體現教師在教學過程中的主導地位和學生的主體地位。

五、結束語

為培養適應社會經濟和社會發展的具備扎實基礎、較強實踐能力、富有創新精神的復合型人才，探討了機械設計基礎的教學新模式，注重培養學生對基本知識和基本理論的掌握同時培養學生的創新思維和實際設計能力。

參考文獻：

[1] 馬綱,王之櫟,寧鳳艷,陳心頤. 機械設計綜合課程設計教學研究與實踐[J]. 中國科技縱橫, 2011(2):104-105.

[2] 粱新排. 《機械設計基礎》教學的研究與創新[J]. 希望月報.2007(7): 68.

[3] 尹健. 機械設計新型實踐教學模式的探討[C].貴州大學第二屆實踐教學改革研討會暨第二屆大學生創新論壇論文,1-4.

[4] 安琦.提高學生創新機械設計能力的新型教學模式[J].高等教育研究學報.2007：30(2)：53-55

[5] 王之櫟，馬綱，機械設計一體化教學實踐[J].教育論叢,1998(1): 49-51.

[6] 教育部高等學校機械基礎課程教學指導分委員會機械設計課指組,機械設計系列課程教學現狀調查報告[J].理工科通訊,2010(7).