“機械原理課程設計”的探索與實踐

高志　殷勇輝　章蘭珠

摘要：本文介紹了華東理工大學在精品課程建設中，針對“機械原理課程設計”這一實踐性教學環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)創(chuàng)新精神、提高綜合素質為目標的教學探索與實踐。為課程設計提供了一套行之有效的教學方法。

關鍵詞：機械原理；課程設計；探索與實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）02-0127-02

一、機械原理課程設計在機械類專業(yè)教學中的地位

《機械原理》課程是機械類本科專業(yè)的主要技術基礎課程，研究各種機構和機器所具有的一般共性問題。在專業(yè)課程體系中具有承上啟下的作用。

機械原理的研究對象是經過簡化上升到理論的機構與機器，因此，它一方面較物理、理論力學等理論課程更加結合工程實際，另一方面又不同于專業(yè)課。它從種類繁多的機器中抽象出常用的幾種典型機構。并分別對組成機器的各部分常用機構從基本知識到運動學、動力學方面進行了詳細的分析，如：平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等，學生通過課程學習，可以從理論上掌握各種機構的特點并對其進行分析。

但在教學過程中，由于受到課程內容安排及章節(jié)相互獨立的限制，學生很難把所學的各種機構的知識與一臺整體機器的工作原理結合起來。另外，在課程設計中，實現一臺某種功能的機器的方案是多種多樣的，如何對這些方案進行評價與優(yōu)選，僅靠課堂上講授的內容是遠遠不夠的。

《機械原理課程設計》是《機械原理》課程教學中的重要實踐環(huán)節(jié)，其目的是提高學生“機械原理”知識的綜合運用能力及機構的創(chuàng)新能力，也是實現現代機械原理教學中以“機械運動方案設計”為目標的重要組成部分。通過課程設計，使學生融合《機械原理》課程中所學的各種機構的相關知識，較全面、系統(tǒng)地掌握和運用機械原理課程中的基本原理和方法，并得到“根據設計任務、確定機械運動方案、分析和設計機械的能力”及“創(chuàng)新設計能力”的基本訓練。

由于各種原因，課程設計從形式、內容到方法各方面一直在不斷改革和補充完善之中，華東理工大學經過多年的教學探索和實踐，在機械原理課程設計中形成了一套相對完整的教學方法，在培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新設計能力中取得了良好的效果。

二、機械原理課程設計的選題

課程設計的選題應體現以人為本，以學生為主的理念，既要改變以往設計題目千篇一律的傳統(tǒng)，又要針對學生的實際情況，選擇合理的題目。總的說來，課程設計題目應滿足以下基本要求：

1.綜合性強、難度適中。要求能運用到機構原理課程中每章所講授的內容，通過課程設計將課程中所學的知識有機地融合到一起。

2.注重選題的廣泛性，從日常生活、工程實際、文獻資料和老師的科研工作中廣泛收集合適的課程設計題目，不斷擴大題目的數量和類型，形成機械原理課程設計的基本題庫，如表1所示。

3.注重選題的創(chuàng)新性，鼓勵學生根據自己的興趣進行選題，同時老師參照各屆機械創(chuàng)新設計大賽的內容鼓勵學生自主選題，由教師確定所選題目是否合適課程設計的要求。這樣不僅提高了學生的學習興趣，也豐富了課程設計的題目。

三、課程設計的前期工作安排

根據教學大綱，課程設計安排在機械原理課程教學同一學期（通常為第四學期）的第20周，但對二年級的本科生而言，在一周內完成是非常困難的。我們從學生的實際情況出發(fā)，進行了相關的探索。

1.在機械原理前期教學中，突出“機構運動簡圖”的重要性，通過“機構運動簡圖”及“機構的組合”兩個課程實驗，加強學生針對實驗機構繪制機構運動簡圖的能力。其目的在于，機械原理教學是以“機械運動方案設計”為總體目標，而機構運動方案設計是以機構運動簡圖的形式體現的，因此，培養(yǎng)學生“機構運動簡圖”的繪制能力是為實現這一目標奠定基礎。

2.盡早告知學生機械原理課程設計的內容、任務和要求，向學生公示機械原理課程設計的基本題庫。這一工作通常在期中后進行，只需通知學生從網絡下載相關資料即可。掌握這些信息，有利于學生進行前期資料查找和準備，有利于學生開展自主選題和大學生創(chuàng)新活動。

3.在課程教學的最后一次課（通常在16周），講授針對機械原理課程設計的相關課程教學“機械的運動方案及機構的創(chuàng)新設計”，這樣不僅使課程教學中的各部分知識能夠聯系起來，而且也為課程設計做好知識準備。

4.在課程設計中，考慮到課程設計的時間和難度，以3名學生為一組，通過集體討論，開發(fā)思路提出各種設計方案，培養(yǎng)同學們的團隊精神和協作能力。學生的組隊工作，均在16周前完成。

通過上述安排，學生在開展課程設計前，對機械原理整體教學要求形成具體的認識，有足夠時間進行課程設計相關的準備工作，為提高課程設計質量奠定了基礎。

四、課程設計的流程

由于機械原理課程設計是大學生的第一次課程設計，學生針對自己的設計題目，往往不知如何著手，因此，需要一套明確的流程來引導學生順利開展設計工作，如圖1所示。

五、對編寫設計說明書的要求及指導意見

機械原理課程設計的質量最終以設計說明書的形式體現出來，而如何編寫一份高質量的設計說明書也是學生面臨的主要問題之一，因此，在課程設計指導書中，對設計說明書的編寫提出了詳細的要求和指導意見，主要包括以下內容：

1.封面：包括設計題目、設計者、指導教師和設計時間。

2.設計任務的分析：設計任務書、設計條件和設計要求。

3.原動件的選擇與比較。

4.傳動機構的方案分析與設計。

5.執(zhí)行機構的方案分析與設計。

6.機械系統(tǒng)運動方案的擬定和比較：要求擬定三種運動方案。并對三種方案進行優(yōu)化分析，確定最終的機構運動方案。

7.對設計中的所用方法及其原理進行簡要說明，列出必要的計算公式和計算結果，畫出相關的機械系統(tǒng)運動方案布置圖、機構運動簡圖、制定機械系統(tǒng)的運動循環(huán)圖。

8.對所選機構運動方案的運動、動力分析與設計。

9.設計小結：總結設計中的創(chuàng)新之處與心得體會，說明在設計過程中三人具體分工安排情況。

10.列出主要參考資料。

六、結束語

機械原理課程設計的主要目的是融合課程知識，激發(fā)學生的動手能力與創(chuàng)新精神，作為機械類本科學生的第一次課程設計，在選題、任務安排、設計內容與指導方法上形成一套行之有效的方法顯然是非常重要的。

經過對機械原理課程設計的探索和實踐，使得學生在獲取信息能力、創(chuàng)新能力、協作能力和學習熱情上都得到了不同程度的提高。同時我們感到，如何將機械原理課程設計中對學生的階段培養(yǎng)與大學階段整體的創(chuàng)新教育、創(chuàng)新精神與實踐能力的培養(yǎng)結合起來，是需要進一步探索和研究的方向。

參考文獻：

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