機械原理課程設計教學模式的改革與實踐

劉 悅 孫東云 王淑坤

（長春理工大學機電工程學院 吉林長春 130022）

機械原理課程設計教學模式的改革與實踐

劉 悅 孫東云 王淑坤

（長春理工大學機電工程學院 吉林長春 130022）

機械原理課程設計對培養學生的動手能力和創新能力起到非常重要的作用。探討了教學模式改革的思路和方法，提出了教師指定和學生自主選題相結合、分組設計、實體建模、考核答辯的教學模式。通過開展教學實踐，取得了較好的教學效果。

引言

機械原理課程設計是機械原理課程的實踐教學環節，以機械系統運動方案設計與擬定為結合點，把機械原理課程中分散的各章的理論和方法融會貫通起來，使學生更加全面、系統地掌握和深化機械原理課程的基本原理和方法。這是機械類專業學生在本科階段第一次針對機械系統，綜合運用所學知識進行較全面的設計思想和設計方法的初步訓練，是十分重要的實踐環節。它無論是對本課程知識的鞏固和掌握，還是對后續課程的學習，都有深遠的影響，同時對培養學生理論聯系實際、提高動手能力以及創新設計能力都起到十分重要的作用。［1］

在知識掌握方面，傳統的機械原理課程設計雖然教學效率高、通用性強，但也存在設計題目陳舊、設計手段單一的問題。在能力培養方面，傳統的機械原理課程設計單純要求學生完成某機械的選型和設計工作，針對學生創新能力和綜合能力的培養不足。為此，有必要對機械原理課程設計的教學模式進行改革。

一、課程設計的選題

傳統的課程設計題目千篇一律、不貼近生活，從而提不起學生們的興趣。大多數課程設計題目都已經使用了很多年，這些題目在網上可以找到很多相關資料，完成設計的難度較低，對那些能力較強的學生來說沒有什么吸引力。由于課程設計題目和參數是由教師指定的，設計參考資料又比較多，所以常常出現設計方案雷同、設計質量不高等問題。

為此，在課程設計的改革中，采用教師指定和學生自主選題相結合的方式。機械原理課程設計的選題原則：一是要具有綜合性，以運動方案設計為主；二是要覆蓋機械原理課程的主要內容；三是要結合生產實際或在學生日常生活中所熟悉的機械；四是要有一定靈活性，有利于發揮學生的創造力。在實際實行中，對于基礎較好的學生，指導老師會布置學生從日常生活、生產實際中搜集合適的設計題目，讓學生選擇自己感興趣的機器來進行設計，反復論證確定設計題目。另外，把歷屆機械創新設計大賽中的某些題目作為設計題目，也取得了良好的效果。考慮到基礎較差的學生自主選題有困難，或是自己選定的題目不合適，教師會給這些學生制定題目。［2］

二、分組設計

在傳統的機械原理課程設計教學模式中，學生單獨完成設計任務。由于每個學生的設計題目各不相同，所以學生只需按照設計要求完成自己的工作即可，不需要與他人進行交流合作。這種方式有助于培養學生獨立思考，獨立工作的能力。

現代社會，各行各業更注重團隊協作，學生的團隊協作能力也需要加強。為此，在課程設計的改革中，將每人一題的方式改為分組設計方式。根據自愿原則，由3-4名學生組成一個小組，每個小組確定一個設計題目，小組成員分工協作，共同完成設計任務。在設計過程中，小組成員共同討論、研究，充分發揮各自的特長和優勢，激發了他們的學習興趣。同時，每個小組成員還要完成自己獨立的設計任務，這些任務將作為個人成績考核的主要依據。這種以小組為主體的課程設計模式，對學生的獨立工作能力和團隊協助能力都是良好的鍛煉。

三、應用現代設計方法

傳統的機械原理課程設計通常采用圖解法和解析法來完成結構的分析。圖解法主要是對所設計機構進行運動和受力的分析，這種方法具有清晰、直觀等優點，但也存在作圖復雜、工作量大、精度低、效率低等缺陷。而采用解析法主要是指導老師將已歸納的計算公式交給學生，學生通過計算，將計算結果與圖解法所得結果相比較。這種方法只是起到對圖解法的結果進行檢驗的作用，而且計算的結果是一數字的形式顯示，不清晰，不直觀。這樣做的結果不僅工作量較大，毫無創新點，使設計變得枯燥無味，而且也吸引不了學生對改任務的興趣。最后設計結果只停留在書面報告和圖紙上，學生對自己設計的機構是否可行不得而知。

為此，在課程設計的改革中，要求學生采用三維實體建模完成設計。學生利用一些常見的三維設計軟件，如Soildworks、ProE、UG等來完成機構的實體建模，再通過運動仿真來分析機構的可行性，這種方法不僅能夠提高學生們的積極性，還能夠方便的修改、發現錯誤與展示，從而學生們的創新意識會有很大程度的提高。通過熟練的運用三維設計軟件，節省了設計周期，也方便了成果的展示，給學生間的信息交流、互相學習提供了一個捷徑。［3］

四、客觀評價課程設計成績

以往的機械原理課程設計只依靠圖面質量和設計說明書來評定學生的成績。這種評價制度并不能完全客觀地反映學生的設計能力。比如，學生的設計圖紙圖面質量較好，設計說明書寫得也比較規范，但學生的設計能力如何，并不能準確把握，也就很難給出比較合理的成績。

為此，在課程設計的改革中，將原有的成績評價方式改成由平時成績加答辯成績來評價的方式。平時成績根據學生出勤情況、平時學習表現給予綜合評定；答辯成績由答辯時學生自述和回答問題情況綜合評定。采用答辯的方式，可以真實地檢驗學生的設計能力，而且還可以了解學生對設計問題的理解深度和廣度。根據學生的選題，答辯采取單獨答辯或小組答辯的模式。答辯內容包括學生對自己設計任務的陳述和回答教師的提問，對于小組答辯，每個學生至少回答一個問題。通過答辯，檢查學生在設計中存在的問題和不足，對學生來講也是一個很好的學習和提高的機會。

五、結束語

按照上述課程設計改革思路和方法，在我校機電工程學院2013級11個班開展了機械原理課程設計教學實踐，取得了良好的教學效果。學生們積極參與自主選題，感受了設計過程所帶來的快樂和成就感，調動了學生主動學習的積極性，開闊了學生的設計思路。在學生的整個設計環節，教師設定特定時間進行答疑，時時關注學生設計進度，使學生受益匪淺，提高了學生的綜合素質和創新能力。這次機械原理課程設計教學模式的改革，為在實踐教學環節培養學生的綜合能力積累了經驗。

［1］孟慶梅，鄧嘉銘.機械原理課程設計的教學模式改革.邊疆經濟與文化，2011（10）：84-85.

［2］匡兵，黃美發，孫永厚.《機械原理課程設計》改革探索.中國科技信息，2009（21）：218-219.

［3］席本強，王琦，曲輝.機械原理課程設計的創新型教學模式.中國現代教育裝備，2010（21）：94-95.

劉悅（1972-）、男，吉林長春人，教授，主要從事機械設計及理論方向的教學科研工作。

教研項目：長春理工大學高等教育教學研究重點課題“機械原理課程設計的教學改革與實踐”