機械設計課程教學改革與探索

劉剛?閆石林

摘 要：機械設計是機械類專業的一門重要的技術基礎課。本文結合作者機械設計的教學實踐，詳細介紹了通過教學內容、教學方法、多媒體應用及課程設計等一系列改革和探索，提高學生的創新能力，顯著提高教學效果的經驗。

關鍵詞：機械設計 創新能力 課程設計 多媒體教學 改革與探索

課 題：本文系晉中學院教改項目：機械設計教學中的立體化教材建設（編號：ZI2012jg15）研究成果。

一、背景

機械設計課是與工程聯系最為緊密的學科之一。它以機械中的常用機構和一般工作條件下的通用零部件為研究對象，研究常用機構和通用零部件的分析和設計問題，是機械類和近機械類專業的一門重要專業基礎課，其理論性和實踐性都很強。該課程的學習，不僅要求學生掌握常用機構和零部件的基本原理和基本設計方法，還要求學生運用這些基本理論來設計一些常規機械和處理機械中的一些實際應用。

因此，在機械設計課程的教學中，不僅要滲透創新思維，培養學生的工程意識的理念，更應該把學生的動手能力和創新精神作為應用課程改革的重點。多年來，機械設計教研室的老師做了一些探索，并對成果的經驗進行了總結。

二、以理論教學改革為基礎，優化教學環節

理論教學是實踐教學的基礎。只有讓學生掌握了扎實的設計理論，才有可能將這些設計理論靈活應用于工程實踐。機械設計課的理論性、實踐性、設計性都很強，是培養學生創新設計能力的核心課程。課堂教學不僅僅是傳授理論知識，更應注重培養工程意識，啟迪創造靈感，提高創新能力。

1.調整課堂教學內容，提高教學效果

調整教學內容是課程改革的基礎。在對教材進行取舍的過程中，遵循突出應用與實操，在教授基本知識、基本原理和基本方法的同時，引入機械設計發展的最新成果，注意到知識點的深入淺出和主次分明，而不是面面俱到，把新型機構和現代機械設計方法與生活實踐相結合，既調動了學生積極性，又將機械理論寓教于學，在豐富課堂信息量的過程中，提高機械設計的應用教學效果。學生對機械的了解只限于生活中接觸的范圍，還習慣于理性思維，缺少工程觀念。而傳統機械設計課程教學內容陳舊，聯系工程實際不夠，不利于培養學生的工程意識和創新思維。授課時，最好適當引入學科中比較成熟的新理論、新技術和工程技術的最新發展動態，如優化設計、全生命周期設計等。另外，通過課外自學選修課等形式，引導學生自主學習常用最新工程設計軟件如Pro/Engineer，UG。這樣既可以提高學生的學習興趣，又可以開闊學生的視野。

2.改革教學方法，培養創新能力

傳統的機械設計課程的教學 “以教師為中心”，僅僅注重知識的灌輸。這對學生的創新精神的培養是很不利的。改革傳統教學方法，以學生為主體，以教師為主導，積極探索學生自主研究、自主創新式的學習方法，積極推進討論式、探究式、問題式教學方法，既學習了知識，又能提高創新能力。

課堂教學是學生課程學習的主陣地。加強教師對學生課程學習的主導作用，恰到好處地創設問題情境，可以達到師生互動。問題的提出，要具有一定的實際工程背景，以增強學生的工程素質。問題的分析要能引導學生發散思維，創造性地解決問題。問題的解決要通過啟發引導給出，為學生今后解決問題指明思路與途徑。這種啟發式教學能夠潛移默化地培養學生的創新思維，幫助學生學會學習、學會探索。

3.采用多媒體教學，增強課堂效果

機械設計傳統的教學手段，如黑板、模型加掛圖，無法表達零件之間的相對運動，教師授課形式單一，缺乏直觀性，在一定程度上影響了學生的學習效果和學習的積極性。在機械設計課程中，充分利用現代多媒體手段，將零件的運動變化逼真地展現出來，使機器真正動起來，激發了學生的學習興趣。另一方面，精心設計的多媒體、課件可以清楚地顯示教學內容難點，提高教學效率，而且二維和三維動畫形象生動，加深了學生印象。

4.注重啟發教學，培養學生的自學能力

機械設計課程雖然是機械專業理論課，但是應用性極強。因此機械專業的學生要能夠自主學習課程的相關內容，提高機械理論學習的實踐應用主動性，掌握科學學習的思維方法。機械設計課程的教學改革必須堅持把啟發式教學方法放在首位，并根據教學內容的不同特點，穿插采用討論式和案例式教學方法。多種教學方法的應用，使學生的學習主動性和自我學習的意識得到了進一步加強，同時加深了學生對基本知識的理解與掌握，并強化了記憶，從而提高了學生的自我學習能力。

三、改革實踐教學體系，構建應用教學模式

實踐教學是培養學生的觀察分析能力、實踐動手能力、綜合設計能力以及創新思維的重要教學環節。實踐教學體系由實驗教學、課程設計兩部分組成。

1.改革實驗教學

傳統的課程實驗如機構測繪、齒輪范成、動平衡等一般為單一的驗證性實驗。這些基本實驗有助于對鞏固學生對基礎理論的理解，但整個實驗過程只是根據給定實驗步驟去驗證結果的正確與否，學生的積極性不高，實驗效果不太理想。我們在實驗教學中增設了一些創新型、設計型實驗，如“機構運動創新實驗”，讓學生根據給定的題目自行構思實驗方案，將自己設計的機械系統運動方案進行運動模擬，將設計理論在實踐中檢驗，而教師主要起引導和啟發作用，給學生足夠的思維空間和創作空間。這樣就可以充分發揮學生的主觀能動性，真正提高學生的創新意識和動手能力。

2.加強課程設計環節

機械設計課程設計是課程的一個重要的實踐性環節。傳統的課程設計一般以減速器為研究題目。在設計過程中，老師限定了題目和方案，還提供了比較齊全的參考資料，學生自主設計的內容較少，不利于創新能力和工程實踐能力的培養。針對這些問題，我們對課程設計的教學作了相關的改革和探索，找一些工程實踐性強與并且與地區經濟建設緊密聯系的機械作為設計題目。考慮學生個體能力的差異，既有一些基礎的簡單的內容，又要有一定難度和深度的內容。采用學生選擇和老師指定相結合的選題原則，以學生為中心，讓學生自己確定題目，教師規定設計內容和要求。老師帶領學生現場參觀這些機械裝置，查閱相關資料，使學生對所設計的機械裝置有一定的感性認識，真正了解所設計機械的基本結構，并鼓勵學生在現有傳動方案的基礎上，充分發揮主觀能動性，提出多種方案，從機構的經濟性、可行性、實用性，多方面考慮作出選擇，選取最優設計方案。方案確定好后，鼓勵學生使用先進大型軟件進行運動分析和動力分析。然后根據各構件受力情況，按照等強度設計理論，對各構件進行結構設計，對于較高水平的學生要求編制程序進行結構的設計計算，并用Pro/E等軟件完成三維造型，最終完成設計任務。這樣在整個設計過程，因材施教，既尊重了個體差異，又充分調動了個體主觀能動性和創造潛能，不僅使課程設計與計算機應用能力有機融合，還培養了學生的創新精神和動手能力，提高了教學效果。

四、小結

機械設計通過幾年的改革實踐，取得了一定的教學效果。但教學改革是一個系統工程，在不斷總結經驗的基礎上，我們在機械設計課程的教學內容、教學方法、教學手段和考核方式上進行了一系列的探索，目的是尋求一條適合筆者學院特色的課程體系與教學模式。只有在教學改革中不斷總結經驗，提高教學質量，把枯燥的理論教學轉型發展，才能激發學生的學習興趣，培養學生的實際應用能力，不斷適應筆者學院職業應用的轉型發展要求。

參考文獻：

[1]陳立德.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]邱宣懷.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2001.

（作者單位：晉中學院）